hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
電解還元を利用した氷蓄熱に関する研究

従って,電解水はイオン化している分,平均クラスターサイズが通常の水とは異なるという本研究者の仮説が実験的に裏付けられた.さらに,過冷却解消過冷度とクラスターサイズとの関係について考察を行い,イオン化に伴いクラスター表面においてプロトンジャンプが通常の中性の水より頻繁に起こることにより,通常の状態では温度低下に伴いクラスターサイズが増加するべきところが,本状態では抑圧されて核生成し難い状態が保たれ,結果的に過冷却解消過冷度が増加する,という凝固メカニズムを提案し、固液界面エネルギーを用いた核生成のモデル化を行った.水を用いたダイナミック型氷蓄熱システムでは,まず水を過冷却状態にし,その後伝熱面から離れたところで凍らせる方法が一般的である.しかし,その場合,輸送管内などで偶発的に閉塞する問題が発生してしまう.本研究では,自然には凝固しにくく外的要因により凝固制御可能な方法を発見するため,イオン濃度の違いが過冷却解消過冷度に与える影響について検討を行った.その結果,電解水の自然解消過冷度は,pHが7.0から逸れるにつれて過冷却解消過冷度が増加することを明らかにした.凝固メカニズムについても提案を行い,電解水中のヒドロキシイオンOH^-の増加,水の解離作用の増加により,プロトンジャンプが頻繁に起こりクラスターサイズが小さくなるためであると言及している.サイズの変化については,実験により明らかにしている.また,pHが7.0から大きくなると過冷却解消過冷度分布が狭い領域になることを実験的に示してている.これはpH7.0では大小様々なクラスターが存在するが,pHが大きくなるとクラスターが細分化され,サイズがある程度一律となるためであると述べている.次に,2種類の方法により電解水の凝固の能動制御方法の構築を図った.電場付与による凝固制御の検討を行い,pH11の電解水はpH7.0に比べ凝固しやすくなることを明らかにした.また,酸化皮膜が形成されると電流が同程度流れても解消しにくくなること,pHが中性からずれることにより電場付与前後のpHが変化することについても考察を行い,メカニズムとして,陽極から生成されるアルミニムイオンの影響を言及している.更に,超音波付与による凝固制御の検討を行い,pH11の電解水はpH7.0に比べ凝固しやすくなることを明らかにしている.そのメカニズムとしては,超音波のキャビテーション効果が考えられ,pH11の方が溶存水素量が多いためその効果を受けやすくなった,と指摘している.
開鼻声と構音障害の消失過程における音響特性の定量的評価

新潟大学医歯学総合病院口腔外科顎顔面外科診療室では唇顎口蓋裂児に対し1996年からFurlow法によるHotz床併用二段階口蓋形成手術法を施行している。今回、8歳まで定期的に評価し得た唇顎口蓋裂児の鼻咽腔閉鎖機能と正常構音獲得の過程について調査した。【対象および方法】対象は同室にてFurlow法によるHotz床併用二段階口蓋形成手術法を施行し、出生直後より8歳まで定期的に言語管理が可能であった症例30例(以下F群)である。方法は、鼻咽腔閉鎖機能については、閉鼻声と呼気鼻漏出およびKAY社製ナゾメーターIIモデル6400により母音・子音・文章課題の鼻腔共鳴量の評価を行い、総合的に良好、軽度不全、不全の3段階で判定した。構音については音節、単語、文章、会話により判定した。比較対照症例は、同管理下で1996年以前にPerkoのWidmaier変法による軟口蓋形成術を施行した103例(以下W群)とした。両群に軟口蓋形成および硬口蓋閉鎖手術時期に有意差はなかった。判定時期は4歳時、5歳時、硬口蓋閉鎖術前後、7歳時、8歳時とした。統計学的評価はx^2検定を用い、5%未満の危険率により有意差ありとした。【結果と考察】8歳時の鼻咽腔閉鎖機能は良好例がF群96.7%、W群87.4%で、両群に有意差はなく、従来の一段階法と同程度であった。経時的には、F群の4歳時と5歳時、W群の5歳時と術前に有意差があり、2群間では5歳時にのみ有意差がみられた。F群ではW群より約1年早く鼻咽腔閉鎖機能が得られていた。8歳時の正常構音獲得はF群76.7%、W群69.9%であり有意差はなかった。正常構音獲得の過程ではF群に自然治癒、W群に構音訓練終了が多くを占めた。この点について、F群では障害音数が少ない症例が多数を占め、構音障害を有する場合でも会話明瞭度はある程度確保されていたため、訓練を開始せず経過観察する症例が多かったと思われる。構音障害の内訳は両群ともに4、5歳時では鼻咽腔閉鎖機能不全に関連する構音障害の出現頻度が高く、以後は経年的に口蓋化構音、側音化構音の頻度が高くなった。これに対し術前後以後はF群では側音化構音、W群では口蓋化構音の出現が多くなる傾向であった。この差の説明には、Furlow法とWidmaier変法の口蓋形態および鼻咽腔形態の変化からの検討が必要と考える。新潟大学医歯学総合病院口腔外科顎顔面外科診療室においては、口蓋裂児に対して1996年からFurlow法によるHotz床併用二段階口蓋形成手術法を施行している。今回、本法を施行した唇顎口蓋裂児の口蓋形成終了時までにおける言語獲得経過について調査した。[対象]同科にてFurlow法によるHotz床併用二段階口蓋形成手術法を施行した症例で、軟口蓋形成術以前の早期から定期的に言語管理が可能であった37例であった。軟口蓋閉鎖手術時期は平均1歳6か月で、全例同一術者により施行された。軟口蓋形成手術後に残遺した硬口蓋部の破裂に対しては硬口蓋閉鎖床を装着した。硬口蓋閉鎖手術時機は平均5歳8か月であった。なお、明らかな精神発達遅滞または中等度以上の難聴があるものは除外した。[方法]判定時期は4歳時、5歳時、硬口蓋閉鎖術前術後とした。鼻咽腔閉鎖機能については、母音発声時と会話音声の開鼻声の評価、ならびにKAY社製ナゾメーターIIモデル6400を介して母音・子音・文章課題の鼻腔共鳴量を算出し、KAY社製コンピュータスピーチラボCSL4400に取り込んで分析し、評価を行った。さらに、子音構音時およびブローイング時の呼気鼻漏出の程度を評価し、これらにより良好、軽度不全、不全の3段階で総合的に判定した。構音については音節、単語、文章、会話により聴覚的および視覚的に判定した。[結果]鼻咽腔閉鎖機能を経年的に観察すると、「良好」例は4歳時15例40.5%、5歳時25例67.6%、硬口蓋閉鎖術前26例70.3%、術後31例83.8%であった。ナゾメーターによる評価では、各課題の平均鼻腔共鳴量は経年的に低値を示しており、t検定の結果、有意差は4歳時と5歳時の/i/発声時のみ認められた。正常構音の獲得例は、4歳時7例18.9%、5歳時14例37.8%、術前術後では23例62.2%であった。鼻咽腔閉鎖機能および正常構音獲得について経年的推移をみると、鼻咽腔閉鎖機能は4歳から5歳にかけて改善がみられたが、正常構音の獲得は5歳以後に改善がみられ、硬口蓋閉鎖術前後では変動は少ないと考えられた。1.はじめに舌腫瘍切除術後では言語障害が生じることが多く、切除範囲が広いほど障害の程度はより重篤になる。子音の障害のみならず、母音は子音と結合して用いられるため母音が障害されると会話全体の明瞭度を著しく低下させ、コミユニケーションを困難にする大きな原因となる。

今回、舌亜全摘術後に母音・子音に重度の言語障害を呈したが、言語訓練と舌接触補助床(以下PAP)装着によって改善された症例のPAP装着前後の母音の音響変化について報告する。2.症例53歳女性。右側舌扁平上皮癌につき、新潟大学医歯学総合病院歯科再建外科にて舌亜全摘術、右側全頸部郭清術ならびに右遊離腹直筋皮弁再建術を施行。舌切除範囲は右側から正中を越え3/4程度であった。舌の可動部位は中舌奥舌のみであり。残存する舌尖も縫合によって口腔底に固着しているため、可動範囲は著しく制限されていた。術後21日目に実施した言語評価では母音/i/が/u/に異聴きれ、構音可能な子音は/p,b,m,h/のみであり、会話明瞭度は「5(ほとんど理解できない)」と術前に比し著しい低下が認められた。術後評価の後、言語訓練を開始し、約2か月後には奥舌の可動域拡大と奥舌音の改善が得られたが、舌先の可動域は変化なく、前舌音および母音の改善は言語訓練だけでは困難と判断されたためPAP装着となった。3.方法PAP装着時・撤去時の日本語5母音を採取し、KAY製マルチスピーチプログラムを用いて各母音の第1フォルマント(F1)および第2フォルマント(F2)の周波数を求め、KAY社製コンピュータスピーチラボCSL4400に取り込んで分析し、各母音の値をプロットした。4.結果母音についてPAP装着時と撤去時を比較してみると.撤去時では狭母音/i,e/の異常が強く、特に/i/ではF2は1657.51Hzと顕著に低下しておりプロット位置は/u/とほぼ重なったが、装着時では1966.81Hzと上昇し、/u/との重なりはみられなくなった。本症例では舌先挙上不足により/i,e/と舌先音が障害されていたため、PAPは舌先部(床の前方部)の盛り上がりを大きくして作成した。これにより口腔内の狭小化が得られたことで否の前方運動が代償され、そのためF2が上昇されたと考える。これは聴覚印象と一致しており、音響分析による母音の規覚的・客観的判定が可能であるといえた。同時に舌先音/t,d,s,ts,dz,∫,t∫,dз/の構音が可能になり、母音・子音双方の改善が得られ、会話明瞭度は「5」から「3」へと上昇した。このように舌切除が広範囲におよび、言語訓練だけでは効果に限界がある症例においては、言語訓練とPAPなどの補綴物の併用が有効であると考えられた。新潟大学医歯学総合病院口腔外科顎顔面外科診療室では唇顎口蓋裂児に対し1996年からFurlow法によるHotz床併用二段階口蓋形成手術法を施行している。今回、8歳まで定期的に評価し得た唇顎口蓋裂児の鼻咽腔閉鎖機能と正常構音獲得の過程について調査した。【対象および方法】対象は同室にてFurlow法によるHotz床併用二段階口蓋形成手術法を施行し、出生直後より8歳まで定期的に言語管理が可能であった症例30例(以下F群)である。方法は、鼻咽腔閉鎖機能については、閉鼻声と呼気鼻漏出およびKAY社製ナゾメーターIIモデル6400により母音・子音・文章課題の鼻腔共鳴量の評価を行い、総合的に良好、軽度不全、不全の3段階で判定した。構音については音節、単語、文章、会話により判定した。比較対照症例は、同管理下で1996年以前にPerkoのWidmaier変法による軟口蓋形成術を施行した103例(以下W群)とした。両群に軟口蓋形成および硬口蓋閉鎖手術時期に有意差はなかった。判定時期は4歳時、5歳時、硬口蓋閉鎖術前後、7歳時、8歳時とした。統計学的評価はx^2検定を用い、5%未満の危険率により有意差ありとした。【結果と考察】8歳時の鼻咽腔閉鎖機能は良好例がF群96.7%、W群87.4%で、両群に有意差はなく、従来の一段階法と同程度であった。経時的には、F群の4歳時と5歳時、W群の5歳時と術前に有意差があり、2群間では5歳時にのみ有意差がみられた。
エピタキシー技術が拓くルテニウム酸化物超伝導体の横断的研究

本研究では、エピタキシー技術によって実現されたルテニウム酸化物薄膜の超伝導状態の解明や、類似のルテニウム酸化物超伝導状態の実現とそれらの比較研究を通じた超伝導メカニズムの研究を目的としている。分子線エピタキシー法を用いたSr2RuO4の薄膜作製については転移温度が1.2Kを超える超伝導薄膜の作製に成功できるようになり、薄膜の品質は向上を続けている。また、この超伝導薄膜の上部臨界磁場の方位角依存性を精密に測定したところ、その超伝導状態が次元クロスオーバーの領域に位置していることが確認された。さらに、c軸方向の上部臨界磁場がバルクと比較して異常な増大を示す一方で、ab面内方向では相対的に上部臨界磁場が抑制される振る舞いが明らかになった。このことはSr2RuO4薄膜ではab面内方向にパウリリミットが存在していることを意味しており、薄膜化による空間反転対称性の破れにしたがってdベクトルの方位がバルクのc軸方向からab面内方向へと変化している可能性が明らかになった。ルテニウム酸化物超伝導薄膜の高品質化及び、そのようにして得られた超伝導薄膜の特性評価による超伝導対称性の議論が進んでいることから、研究は順調に進展していると考えられる。ゲート構造を用いたキャリア変調により、結晶乱れを導入することなくキャリアドーピングの効果を調べる。超伝導転移温度の非対称的変化を調べることで、超伝導発現のメカニズムについて考察を行う。また、面内に異方性のあるエピタキシャル応力や等方性を保ったエピタキシャル応力をSr2RuO4超伝導薄膜に導入し、転移温度の変化を調べる。
合理的設計に基づく金属錯体の動的反応制御とテーラーメイド触媒への応用

表記課題の元に、本年度は次の2課題について研究を進めた。(1)自己会合型カプセル状分子における分子認識:潜在的な触媒活性部位となるポルフィリンを配位子としてカプセルの一部に含め、キャビタンドと水素結合による自己会合型カプセルの合成、安定性、基質取り込み、識別などについて研究を進めた。自己会合型カプセルとするために4つの芳香環にカルボキシル基を持つキャビタンドを水素ドナーとし、それと対称性が一致したメソ-テトラ(2-ピリジル)ポルフィリンをアクセプターに用いた。ジクロロエタン中で両者は量比1:1、室温で安定な会合体を形成した。次いで、メタンからTHFまでの22種類の小有機分子の取り込みが達成でき、小アルカン分子については会合定数を^1H NMRにより決定した。自己集合体を安定化するために多数の水素結合を使い形成されていた従来のカプセル状分子と異なり、このカプセルは4つの水素結合のみで自己会合している。しかし、室温で安定なカプセルを形成し、NMRの時間スケール内で安定にゲスト取り込みが可能となったことは画期的である。(2)フェノキシルラジカルを用いた有機反応:プロスタグランジン合成酵素に見られるように金属酵素においてはチロシルラジカルが水素引き抜きメディエーターとして働いている。このモデル化についてこれまでの研究を更に発展させ、反応点周辺の立体障害を減らして、鉄ポルフィリンの各面に一つずつビナルトール架橋を持つモデルを合成し、その過酸酸化により対応するナフトキシルラジカルを低温(-85°C)で発生させる事に成功し、円滑に1,4-ジエンと反応が進行させることに成功した。生体内でのエネルギー変換に関与する酸素分子活性化および水の分解の二つの可逆的反応を効率的に行うテーラーメイド触媒創成のために、それぞれ対応する酵素の反応を模した活性中心モデルを用いて反応を詳細に解析した。その結果、次の2点の成果が得られた。1.酸素活性化により酸素を水へと変換する反応触媒として、末端酸化酵素活性中心に存在する4種の要素、銅錯体-チロシン残基-鉄ポルフィリン-鉄へのイミダゾール軸配位子、の酸素活性化における機能を明らかにするために、順次これらの残基を入れた化学モデル分子を合成し、その酸素との反応を低温でスペクトル法により追跡した。その結果、(1)銅-鉄イオン間に出来たペルオキシ錯体は通常、μ-オキソ錯体へと分解するが、チロシル残基相当のフェノールが酸素活性化中心近傍に存在すると、この分解過程に大きな影響を与える、(2)酵素活性中心同様、4種のグループを一分子内に取り込んだモデルにおいては、ペルオキシ錯体[Fe(III)-O_2-Cu(II)]はスーパーオキシ錯体[Fe(III)-O_2^・/Cu(I)]へと変換されることを見出した。後者は初めての知見であり、酵素において最初の酸素付加体がスーパーオキソ種であることをうまく説明し、しかも銅錯体が存在することによりこの酸素付加体が極めて安定化されることが明らかとなった。2.水の酸化分解を行う光合成光化学系IIに存在するマンガン4核錯体の機能モデルとしてマンガンポルフィリン二量体が有効であることが明らかとなっている。その一回転反応を化学的酸化剤を用いて行うことにより酸素-酸素結合形成と酸素分子発生を明らかにするために行った。その結果、Mn(V)=O種が水(あるいは^-OH)と反応することにより酸素発生を行っていることを明らかにした。この成果はMn錯体を含む結晶構造の発表前に公表されたことからも、化学モデルによる成果として大きな意義を持つ。
急性呼吸不全における肺血管拡張療法が循環系、肺水分量、末梢組織酸素化に与える効果

雑種成犬に対し、オレイン酸0.08mL/kgivにより、急性呼吸不全を作成し、PGE1、アムリノンの持続静脈内投与、一酸化窒素(NO)の吸入投与を行った。尚、実験経過中はペントバルビタールにて麻酔維持し、気管内挿管のもとに100%酸素にて人工呼吸を行った。オレイン酸投与により、肺内血管外水分量の上昇とそれに伴う肺動脈左の上昇、PaO_2、右室駆出率(RVEF),酸素運搬能(VO_2)、胃壁pH(PHi)の低下が認められた。このモデルに対し、PGE1、NO投与は有意な肺動脈左の低下をもたらさず、これ以外のパラメーターの改善も認められなかった。一方、アムリノン10μg/kg/minの持続投与では、肺動脈左を下げ、心拍出量やRVEFを改善する傾向を示し、VO_2、pHiの改善傾向を示した。統計処理した上でこの研究の結論を得るにはもう少し症例数を増やす必要があるが、肺高血圧を伴う急性呼吸不全に従来有効とされているPGE1、NOよりもアムリノンの方が有効であり、安全性においても優れている傾向は把握できた。
南天CCDサーベイによる高赤方偏移クェーサーの探索および銀河形成進化の観測的研究

本研究の最終的な目的は、(1)高赤方偏移クェーサーのFe II/Mg II輝線比を測定することにより、宇宙の幾何パラメータを決定すること、および(2)遠赤外線源の同定作業を通して銀河の進化を研究することである。その前段階として、高赤方偏移クェーサーの探索(Fe II/Mg II輝線比を測定するため)およびCCD撮像データの集積(遠赤外線源を同定するため)を行う必要がある。それを実現する手段が南天CCDサーベイである。本研究では、南天CCDサーベイ実施のための環境を整備するとともに、クェーサー放射の理論モデルの構築、ISO遠赤外線源の同定作業、天文観測の世界最適地の調査などを行った。本研究の成果は次の通りである。1.南天CCDカメラの制御回路を改良し、ファーストエンジニアリングライトを入れることに成功した。2002年2月にソフトの改良を行い、3月から科学データの取得を開始する。2.上記カメラの立ち上がりの遅れを補うために、すばる望遠鏡や米国の望遠鏡を用いて、遠赤外線源のCCD撮像および分光観測を実施した。これまでに、100個の遠赤外線源の分光観測を実施し、30個についてはデータ解析が終了した。30個のうちの1/3は大光度の赤外線銀河で、ほとんどは相互作用銀河であることが判明した。3.クェーサーのスペクトルからFe/Mg元素組成比を導くには、広輝線領域における鉄の放射輸送の精密なモデルが必要である。そのために、CUA/NASAのVerner博士を招聘し、上記モデルの精密化を行った。これに必要な低赤方偏移クェーサーの高品質スペクトルは、昨年度米国キットピーク天文台で取得したものを使用した。4.天文観測の世界最適地を調査した。南米チリ北部における気象衛星データを過去10年にわたり解析し、アタカマ地方が最適地という結果を得た。天文気象監視装置を製作し、当該地(標高5000m)に設置し、天文気象の監視を始めた。本研究は、クエーサーのFeII/MgII輝線比の測定による宇宙論研究と遠赤外線源による銀河形成進化の研究を行うことを目的とするものである。この目的を達成するために、南天CCDサーベイを行い、高赤方偏移クエーサーを探索する。同時に本サーベイで得られたデータをアーカイブに蓄積して、ASTRO-F全天サーベイで検出される遠赤外線源の同定の基盤を整備する。本研究の進行状況と成果は次の通りである。1CCDカメラは、制御回路に問題があり、現在改良中である。このためCCDサーベイを実施するに至っていない。2001年4-5月に試験観測を行う予定にしている。2上記の理由のために、CCDサーベイのデータをアーカイブに蓄積する段階に至っていない。そのため、遠赤外線源による銀河形成進化の研究として、我々がISOで発見した遠赤外線源データの解析や追求観測にウエートを置くことになった。その結果、赤方偏移z0.5の時代における星形成活動は現在の百倍にも達していたことが明らかになった。また、クエーサーに関する限り、高赤方偏移における赤外放射の超過の証拠は得られなかった。3クエーサーの母銀河が形成されてから現在に至るまでの鉄とマグネシウムの存在比について、理論モデルを構築した。

低赤方偏移クエーサーの紫外線から可視光までのスペクトルを取得し、上記理論モデルと比較した。理論モデルに比べ、観測値の分散が大きいのが特徴である。4雲監視装置を含む天文気象監視装置を設計製作し、現在テストを行っている。本研究の最終的な目的は、(1)高赤方偏移クェーサーのFe II/Mg II輝線比を測定することにより、宇宙の幾何パラメータを決定すること、および(2)遠赤外線源の同定作業を通して銀河の進化を研究することであった。その手段として、高赤方偏移クェーサーの探索(Fe II/Mg II輝線比を測定するため)およびCCD撮像データの集積(遠赤外線源を同定するため)を行う南天CCDサーベイのための観測環境を整備することを本年度の最重要課題とした。本研究の成果は次の通りである。1.南天CCDカメラの制御回路を改良し、ファーストエンジニアリングライトを入れることに成功した。2月にテスト観測を行い、3月から科学データの取得を開始する予定である。2.上記カメラの立ち上がりの遅れを補うために、すばる望遠鏡や米国の望遠鏡を用いて、遠赤外線源のCCD撮像および分光観測を実施した。これまでに、30個の遠赤外線源の赤方偏移を測定したが、そのうちの1/3は大光度の赤外線銀河で、ほとんどは相互作用銀河であることが判明した。3.クェーサーのスペクトルからFe/Mg元素組成比を導くには、広輝線領域における鉄の放射輸送の精密なモデルが必要である。そのために、CUA/NASAのVerner博士を招聘して、上記モデルの精密化を行った。これに必要な低赤方偏移クェーサーの高品質スペクトルは、昨年度米国キットピーク天文台で取得したものを使用した。4.南天における分光観測の基盤を拡大するために、昨年度作成した天文気象監視装置をチリ北部の5000m級の高地に設置し、天文気象の監視を始めた。
生物酸化したメタン発酵消化液の養液利用が植物の窒素吸収利用効率に及ぼす影響の解析

本研究では,養液栽培における培養液としてメタン発酵消化液(以下,消化液)を利用することを目的として,消化液を生物酸化してアンモニウムイオンを硝酸イオンに転換する改質処理を行い,このことが植物成長に及ぼす影響を調べた。生物酸化処理では,消化液中のアンモニウム態窒素の最大85%が硝酸態窒素に転換された。トマト,レタス,キュウリについて,市販培養液と同等のアンモニウムイオン:硝酸イオン比の生物酸化消化液を培養液として用いて養液栽培を行った結果,植物成長・窒素吸収率の双方が著しく改善されたが,市販培養液よりは劣った結果となった。これは,他の栄養塩の過剰・欠乏が要因として考えられた。メタン発酵での発酵反応,また発酵消化液への生物酸化反応のそれぞれが液中の無機イオン組成に及ぼす影響について,それぞれ100L規模の培養装置による半連続運転の立ち上げを行った。本年度は,アンモニウムイオンおよび硝酸イオンの動態について注目した。【メタン発酵の評価】投入材料には,メタン発酵研究で主に用いられるモデル生ごみを使用し,中温メタン発酵条件で連続発酵を立ち上げた。発酵状態が安定した段階で,発酵液量に対する材料投入量の割合を変化させた時の液中の無機イオン,pHの変化について分析した。本研究では,植物生産のための消化液の培養液としての利用を前提としているため,エネルギー回収よりも有機態窒素の無機化に重点をおいて,通常より長い滞留期間(40日)による運転を行った。その結果,窒素の無機化率は70%程度で推移した。【生物酸化の評価】メタン発酵で生じた消化液中のアンモニア態窒素を,硝化細菌により硝酸に酸化することで,アンモニア濃度の低下および肥効成分である硝酸濃度の増加,さらには,培養液に適した範囲までのpH低下を図った。結果として,硝酸細菌による生物酸化によって硝酸が生成しpHは低下した。また,pHの低下に伴うリン酸やカルシウム等の多価イオンの溶出が生じ,培養液としての品質向上が認められた。一方で,連続的に安定した状態を保つのは困難であった。この理由として,pHの急激な低下による硝酸細菌の活性低下が考えられた。pHの急激な低下は硝酸生成によるものであるが,これにはメタン発酵消化液のアルカリ度の低さが関与している可能性がある。このため,現在安定化を向上させるための予備実験を進行中である。本実験は当初の目的に含まれていないが,これにより,次年度以降の知見がより充実できると考えている。H26年度の課題として,メタン発酵消化液の生物酸化によって生じる硝酸の増加に伴ってpHが低下し,これによって生物酸化活性が次第に低下するというものがあった。そこで,pH緩衝作用を持つ炭酸カルシウムの投入が,メタン発酵消化液の連続的生物酸化に及ぼす効果について検証した。炭酸カルシウムは安価で豊富に存在することに加え,pH緩衝においては必要量のみが溶存してそれ以外は不活性な沈殿物として存在する。沈澱が生じる程度の量の炭酸カルシウムを生物酸化槽に投入して,消化液の半連続生物酸化実験を行った。炭酸カルシウム投入によって生物酸化槽のpH低下は大きく緩和され,消化液投入負荷を対照区の2倍に高めても高い硝酸転換速度が維持された。生物酸化液の硝酸濃度は従来と同じ範囲(20002500mg / L)を保った。このことは,従来の手法の半分の反応槽サイズでも同量の改質消化液が得られることを意味している。一方で,pHが高く維持された結果,低pH下でイオン化し易いリンをはじめとする多価の無機イオン濃度が減少した。炭酸カルシウムの適切な施用条件を確立するために,次年度において多価イオンと硝酸イオンの植物利用の観点から解析を行う予定である。メタン発酵消化液(消化液)および消化液を生物酸化した液(改質消化液)をキュウリ養液栽培の培養液に用いて,第一本葉展開後1週間の成長解析を行った。消化液および改質消化液は窒素濃度を基準としてそれぞれ希釈して用いた。キュウリの相対成長速度は,改質消化液を用いたものが消化液を用いたものに比べて3.72倍有意に大きかった。純同化速度,葉重あたりの葉面積,葉重量比はそれぞれ1.83倍,1.31倍,0.85倍であったことから,消化液による高アンモニア濃度障害が生物酸化によって大きく緩和された結果,葉の光合成能力,葉へのバイオマス分配ならびに展葉能力が回復したことがわかった。炭酸カルシウム投入は当初予定していなかったアイデアであるが,このことによる生物酸化反応の安定化は研究計画以上の成果を収めた。一方,生物酸化実験に注力した結果,H27年度における改質消化液を用いた栽培実験の試験区設定は必要最低限のものとなった。ただしH27年度において,4種類の改質消化液を一度に生成できるバイオリアクター装置を構築し,さらに養液栽培のためのろ過装置も前倒しで導入できたため,次年度の計画である改質消化液の無機イオン組成が植物成長に及ぼす影響の解析について,効率よく解析できるものと考えている。メタン発酵消化液(以下,消化液)の生物酸化処理によって,養液栽培における培養液としての消化液の利用可能性がどのくらい向上するか定量的に評価した。まず,メタン発酵・生物酸化処理それぞれのプロセス前後における投入バイオマスの窒素形態の変化について調べた。メタン発酵槽への投入バイオマスには果菜類・肉・魚などからなるモデル生ごみ(全窒素濃度2200 mg L-1,有機態窒素率94%)を用いた。

メタン発酵プロセスではモデル生ごみが消化液に分解され,モデル生ごみに含まれる有機態窒素の約70%が消化液中の無機態窒素のアンモニウム態窒素に転換された。同じ無機態窒素である硝酸態窒素は検出されなかった。続く生物酸化処理プロセスでは,好気条件下で消化液が硝化作用を受けて改質され,消化液中のアンモニウム態窒素の約85%が改質消化液中の硝酸態窒素に転換された。トマトを対象とした湛水型ロックウール耕栽培実験では,消化液を培養液とした場合では生育初期に植物個体が枯死した一方,生物酸化した改質消化液の場合では,果実収穫まで植物が生育した。栽培中,改質消化液区の培養液中のアンモニウム態窒素ならびに硝酸態窒素濃度はそれぞれ0mg L-1付近まで低下した。このことは,栽培管理を適切に行うことで,投入バイオマス中に含まれる窒素の約70%が養液栽培における植物の窒素源として利用できることを示している。以上のことから,メタン発酵消化液の生物酸化処理は,養液栽培における資源循環利用を飛躍的に向上させると結論づけられた。本研究では,養液栽培における培養液としてメタン発酵消化液(以下,消化液)を利用することを目的として,消化液を生物酸化してアンモニウムイオンを硝酸イオンに転換する改質処理を行い,このことが植物成長に及ぼす影響を調べた。生物酸化処理では,消化液中のアンモニウム態窒素の最大85%が硝酸態窒素に転換された。トマト,レタス,キュウリについて,市販培養液と同等のアンモニウムイオン:硝酸イオン比の生物酸化消化液を培養液として用いて養液栽培を行った結果,植物成長・窒素吸収率の双方が著しく改善されたが,市販培養液よりは劣った結果となった。これは,他の栄養塩の過剰・欠乏が要因として考えられた。メタン発酵および生物酸化が連続して行える実験装置の立ち上げが順調に進んだのは予想以上であったが,生物酸化反応の安定性が低く,同一条件の実験サンプルが得にくい状態が続いたのは予想外であった。ただし,反応の安定性確保に向けた予備実験が順調に推移していることから,次年度以降の予定には支障がないと判断した。養液栽培に最適化されたメタン発酵消化液改質プロセスを構築し,投入バイオマス中の窒素がメタン発酵・生物酸化・植物成長を通してどのくらい資源として回収・吸収・利用できるか評価する。さらに環境影響や経済性についても考察することで,生産現場レベルでの将来的な実用性を検証する。生物環境調節学メタン発酵・酸化プロセスにより得た消化液(改質消化液)を用いて水耕栽培を行い,形態学的・生理学的手法によって養分の吸収および利用特性について解析することで,消化液の改質処理に対する植物応答のメカニズムを解明する。【養分吸収および光合成能力の評価】養分吸収の増減には,養分供給先である培養液組成と養分利用先の大元である光合成能力が大きく関与すると予想される。これらの関係について解析し,資源の吸収利用量を増大させる鍵について探る。光合成能力の解析は,クロロフィル蛍光および蒸散速度と連動して計測することで,ルビスコ活性や光合成電子伝達能力まで細分化する。これにより,窒素形態や植物の形態の変化が光合成能力のどの部分に効いているか明らかにできると考えられる。【形態変化の評価】
超対称素粒子模型の宇宙論への応用

素粒子の超対称模型は、標準模型に内在する階層性の問題の解となり得ると共に大統一理論に成功の可能性を与えるため、多くの研究者が興味をもって研究を行っている。特にこの模型はさまざまな新しい粒子が導入されるため、宇宙論的にも極めて興味深い。本研究においては、超対称模型に現れるさまざまな粒子が宇宙の進化・発展に与える影響について、特に宇宙背景放射の物理に着目して研究を行った。超対称模型に現れるスカラー場は宇宙初期に大きな振幅を持つ可能性がある。この場合、宇宙背景放射はそのスカラー場の崩壊生成物によって作られるなど、宇宙発展のシナリオが大きな変更を受ける。このような宇宙進化のシナリオはこれまで多く提唱されてきたが、その実験・観測的な検証は困難であると思われてきた。本研究においては、このようなシナリオが宇宙背景放射の揺らぎを精密に観測することでテストされる可能性があることを指摘した。特にこのようなシナリオにおいては、宇宙の密度揺らぎに断熱的揺らぎと等曲率揺らぎが相関を持って現れうることを発見し、その結果宇宙背景放射のパワースペクトルに特徴的なシグナルが現れうることがわかった。ここで得られた結果は、MAP実験の結果を用いてさまざまな宇宙進化の模型をテストするにあたって重要な情報を与えるものである。そのような粒子の一例として、右巻きニュートリノの超対称パートナーである右巻きスニュートリノがあげられる。右巻きスニュートリノはその崩壊によって宇宙のバリオン数非対称性を説明する可能性を与える重要な粒子であるが、本研究においてはそのシナリオについての詳細な研究も行い、具体的な模型においてどのような宇宙背景放射のパワースペクトルが得られるかを調べると共に、MAP実験に対する影響も議論した。超対称模型は、素粒子標準模型の階層性問題の解となり得ると共に大統一模型に成功の可能性を与える模型であり、現在多くの研究者が興味を持ってその研究を行っている。この模型においては標準模型に存在しない粒子が新たに現れるため、宇宙の発展が大きな変更を受ける可能性がある。本研究においては、そのいくつかの場合において、宇宙の発展がどのように影響を受けるかを議論すると共に、将来の実験・観測でそういった非標準的なシナリオがどのように検証され得るかを議論した。特に、超弦理論に現れるmoduli場は、宇宙初期に宇宙のエネルギー密度を支配する可能性があり、その崩壊は様々な宇宙論的な問題を引き起こし得る。この問題を解決するためにmoduli場の質量を大きくし、その崩壊を元素合成の前に終らせるというシナリオが提案されてきた。しかしこれまでは、このシナリオを観測的にテストする方法は知られていなかった。本研究では、このシナリオにおける宇宙背景放射の揺らぎについて考察し、そこに特徴的なシグナルが現れ得ることを明らかにした。このシグナルは現在行われている衛星を用いた宇宙背景放射の精密観測で観測可能であり、重いmoduli場というシナリオを検証する一つの手段となり得る。また・最近様々な観測により宇宙の「暗黒エネルギー」の存在が確立しつつある。宇宙項はその最も有名な候補であるが、暗黒エネルギーがquintessenceと呼ばれるスカラー場である可能性もある。本研究においてはquintessenceが存在する場合の宇宙背景放射の揺らぎについての研究も行った。その結果、これまで無視されてきた等曲率揺らぎが宇宙背景放射に観測可能な影響を与え得ることが明らかになった。
肺粘膜滞在型メモリーＣＤ８Ｔ細胞維持機構の解明

滞在型メモリーCD8T細胞は粘膜面など病原体侵入部位に長期間維持され、病原体再感染時に局所にて即座に反応することで防御免疫の第一線を担う細胞集団である。特に、肺に滞在しするインフルエンザウイルス特異的メモリーCD8T細胞はウイルス株間にて保存されている内部タンパクを標的とするため、様々な株間に交差反応性を示す。従って、肺内にウイルス特異的滞在型CD8T細胞を効率よく誘導することが今後のワクチン開発に重要である。本研究ではマウスインフルエンザウイルス感染モデルを用いて、肺滞在型メモリーCD8T細胞分化維持機構を解明することで将来的なワクチン開発へ応用するための基礎研究を行うことを目的とした。純粋な滞在型メモリーCD8T細胞解析のため、ウイルス感染マウス同士を外科的に結合するパラビオーシス実験系を用いて、ホストの体内に留まり続ける滞在型メモリーCD8T細胞とパートナーの体内から循環系を通じて侵入してきた循環型メモリーCD8T細胞を区別して解析したところ、肺内にて滞在型メモリーCD8T細胞と循環型メモリーCD8T細胞は完全に独立した機構で維持されていることが解った。即ち、循環系のメモリーCD8T細胞を除去しても肺実質及び肺気道の滞在型メモリーCD8T細胞は維持されうることが解った。また、肺実質の滞在型メモリーCD8T細胞は組織内にて恒常性増殖により維持されるが、その効率はリンパ節におけるメモリーCD8T細胞恒常性増殖と比較し優位に低く、これは、肺組織内における低恒常性サイトカイン環境を反映しているものと考えられる。また、肺気道の滞在型メモリーCD8T細胞は、これまで循環型メモリーCD8T細胞が持続的に移行することで維持されているとされていたが、循環型メモリーCD8T細胞ではなく、肺実質の滞在型メモリーCD8T細胞プールより補われていることを明らかとした。本研究ではマウスインフルエンザウイルス感染モデルを用いて、肺滞在型メモリーCD8T細胞維持機構を解明すること目的とする。肺気道及び肺実質の滞在型メモリーCD8T細胞に関して、メモリーCD8T細胞形成後に2週間BrdUを飲水投与し細胞へのとりこみを検討した結果、両組織のメモリーCD8T細胞にて一定の取り込みが確認された。一方、増殖サイクルに入った細胞を蛍光タンパクの発現パターンにて識別可能なFucciトランスジェニックマウスを用いた解析を行った結果、両組織共に増殖細胞は確認できなかった。これらの結果は、両組織にて非常にゆっくりしたサイクルにてメモリーCD8T細胞の恒常性増殖が起こっていること、もしくは肺実質にて恒常性増殖した細胞が肺気道に移行しているという可能性が示唆された。一方、両組織の抗原特異的メモリーCD8T細胞をソートし、T細胞受容体のクロノタイプを比較したところ、肺気道と肺実質の細胞にて高頻度にクロノタイプの一致が見られたが、脾臓の細胞とはほとんど一致しなかった。このことは、肺気道のメモリーCD8T細胞は肺実質のメモリーCD8T細胞が移行したもの、即ち、肺実質にて恒常性増殖を起こした細胞の一部が肺気道に移行していることが示唆された。また、ケモカインレセプターCXCR6欠損マウスを用いた解析にて、肺気道に維持されるメモリーCD8T細胞数を調べたところ、野生型と比較しCXCR6欠損メモリーCD8T細胞が若干減少していることが解った。このことは、肺実質から肺気道への移行にCXCR6が関わっていることを示唆している。研究は概ね予定通りに進んでいる。本研究では、肺に長期間滞在し、二次感染時における感染防御免疫に重要な役割を果たす滞在型メモリーCD8T細胞の維持機構を解明すること目的とし、マウスインフルエンザウイルス感染モデルを用いて検討を行った。申請者は、2匹のマウスを外科的に結合することで循環系を共有させるパラビオーシス法を用いてインフルエンザウイルス感染マウス同士を結合し、長期間循環系を共有させたにもかかわらずパートナー由来細胞の侵入を拒絶し続ける部位(即ち滞在型細胞が存在)を指標に、肺における滞在型メモリーCD8T細胞の局在を調査した。その結果、肺滞在型メモリーCD8T細胞はこれまで考えられていた誘導型肺気管支関連リンパ組織(inducible bronchus-associated lymphoid tissue: iBALT)にはそれほど存在せず、大部分が肺組織損傷後に形成された修復課程の組織(二次感染時に最も防御すべき部位)に局在していることを発見し、この部位をRepair-associated memory depot: RAMDと命名した。また、RAMDには明確な肺滞在型メモリーCD8T細胞維持数許容限界(ニッチ)が存在し、感染後約10日目(肺におけるCD8T細胞免疫応答のピーク、即ち局所組織傷害のピーク)までにRAMDに浸潤・定着したCD8 T細胞が優位に肺滞在型メモリーCD8T細胞へと分化することを突き止め、これらを論文に発表した。本年度の研究は順調に進展している。

純粋な滞在型メモリーCD8T細胞解析のため、ウイルス感染マウス同士を外科的に結合するパラビオーシス実験系を用いて、ホストの体内に留まり続ける滞在型メモリーCD8T細胞とパートナーの体内から循環系を通じて侵入してきた循環型メモリーCD8T細胞を区別して解析したところ、肺内にて滞在型メモリーCD8T細胞と循環型メモリーCD8T細胞は完全に独立した機構で維持されていることが解った。即ち、循環系のメモリーCD8T細胞を除去しても肺実質及び肺気道の滞在型メモリーCD8T細胞は維持されうることが解った。また、肺実質の滞在型メモリーCD8T細胞は組織内にて恒常性増殖により維持されるが、その効率はリンパ節におけるメモリーCD8T細胞恒常性増殖と比較し優位に低く、これは、肺組織内における低恒常性サイトカイン環境を反映しているものと考えられる。また、肺気道の滞在型メモリーCD8T細胞は、これまで循環型メモリーCD8T細胞が持続的に移行することで維持されているとされていたが、循環型メモリーCD8T細胞ではなく、肺実質の滞在型メモリーCD8T細胞プールより補われていることを明らかとした。肺実質のメモリーCD8T細胞のほとんどは活性化型の表現系を示すことより、この組織に残存する抗原にて持続的な刺激を受けていることが示唆される(局所における再活性化)。また、CXCR6発現はこの再活性化メモリーCD8T細胞にて顕著に増加していることより、肺実質におけるメモリーCD8T細胞の再活性化がCXCR6発現上昇を誘導し、結果肺気道への移行を促進している可能性が示唆される。そこで、今年度は肺実質にて残存抗原を提示していると予測される樹状細胞をメモリーCD8T細胞形成後に除去することが、メモリーCD8T細胞の再活性化、CXCR6発現、そして肺気道移行への移行にどのような影響を及ぼすかを検討する。また、通常のウイルス感染のみならず、増殖欠損型インフルエンザウイルスの感染でも残存抗原提示を誘導できるのか、また、メモリーCD8T細胞の誘導・維持はどのように変化するのかを検討する。更に、恒常性増殖におけるIL-15の役割を検討するため、IL-15欠損マウスを用いた感染実験にて肺メモリーCD8T細胞数の変化、及び、BrdU取り込みの変化を検討する。申請者は、インフルエンザウイルス感染早期(10日目以内)にRAMDに蓄積した抗原特異的CD8T細胞が後にCD8 TRMに分化することを突き止めた。従って、この間にCD8T細胞は肺局所にてCD8 TRM分化に必要なシグナルを受領していると考えられる。この時期のCD8T細胞は感染により局所に浸潤したマクロファージと共局在していることから、肺マクロファージがCD8 TRM分化に関わっている可能性が示唆される。したがって、感染早期の肺マクロファージを除去することで肺マクロファージがCD8 TRM分化に関わっているかを検討する。また、マクロファージがCD8 TRM分化を促進する因子として、局所抗原刺激の重要性、更にはTGFの重要性も検討する。消耗品の次年度繰越のため消耗品(蛍光標識抗体)が予定より若干効率よく使用できたが、余剰分の消耗品は次年度に使用予定である。消耗品の購入に充てる
脳卒中後の疼痛と運動麻痺に対するDual-lead SCSの効果

脳卒中後疼痛に運動麻痺を合併している症例に対して、疼痛と運動麻痺に有効な、新たな脊髄刺激の方法を開発した。脳卒中後疼痛には20Hzで疼痛部にparesthesia(刺激感覚)を誘発する刺激が有効であり、特にケタミンテストが有効な症例が良い適応と考えられた。また、脳卒中後の運動麻痺には5Hzでmuscle twitch(四肢の筋収縮)を誘発する刺激が有用であることが明らかとなった。通常の20Hzの脊髄刺激と5Hzでmuscle twitchを誘発する脊髄刺激を併用する方法は、新たなニューロモデユレーション技術として有用である。脳卒中後疼痛22例に対して、ケタミン、ラボナール、モルフィンを用いたドラッグチャレンジテストならびに脊髄刺激を行い、除痛効果を比較した。ケタミン有効例では無効例に比較して、有意に脊髄刺激によるvisual analogue scale (VAS)が低下した(p<0.01, Mann-Whitney's U test)が、ラボナールならびにモルフィンの有効例と無効例の比較ではVASの減少率に有意差を認めなかった。また、ドラッグチャレンジテストと脊髄刺激によるVASの減少率についてregression analysisを行うと、ケタミンでは相関を認めた(p=0.001)が、ラボナール(p=0.227)ならびにモルフィン(p=0.171)では相関を認めなかった。一般的に脊髄刺激は脳卒中後疼痛に対して無効例が多いとされているが、ケタミンテストが有効な症例を選択して脊髄刺激を行うことによって成績が飛躍的に向上することを明らかにした。脳卒中後疼痛を対象として、脊髄の硬膜外へ平行に2本の刺激電極を挿入するDual-lead spinal cord stimulation (Dual-lead SCS)を施行した。上下肢に疼痛を認める症例では、13例中10例において経髄レベルのDual-lead SCSで疼痛側半身に刺激感覚(paresthesia)を誘発することができたが、3例では下肢のparesthesiaを誘発することが困難であったので、1本を頚髄レベルに留置し、他の1本を胸腰椎レベルに留意した。脳卒中後疼痛のように顔面、体幹、上下肢を含むような広範囲に疼痛を認める症例では、頚髄レベルでのDual-lead SCSが有効であることを明らかにした。脳卒中後疼痛に対するドラッグチャレンジテストならびに脊髄硬膜外腔にシリンダー型電極を並行に2本留置するDual-lead SCSを順調に行っている。また、ドラッグチャレンジテストで、ケタミンが有効な症例を選択することによって、Dual-lead SCSの効果を高めることができることを明らかにした。特に脊髄刺激では顔面に刺激感覚(paresthesia)を誘発することは困難と考えていたが、C2レベルの刺激で顔面にもparesthesiaを誘発することが可能であることを明らかにし、脊髄刺激の有用性を再確認することができた。脳卒中後の疼痛と運動麻痺を認める症例に対してドラッグチャレンジテストを施行し、ケタミンが有効な症例を選択してDual-lead SCSを施行した。脊髄刺激の方法としては、疼痛部に刺激感覚を誘発する部位に電極を2本平行に留置し、20Hzでparesthesia(刺激感覚)を誘発する刺激強度で疼痛の抑制を目的とした刺激を行った。また、8極x2本で16極ある刺激部位から、頚髄レベルの刺激では上肢、下部胸椎レベルの刺激では下肢にmuscle twitchを誘発する程度の刺激強度で5Hzの刺激を行った。ケタミンが有効な症例では、テスト刺激を行なった27例中の21例(77.7%)で慢性植え込みを行った。これは通常に報告されている慢性植え込みの頻度よりも明らかに高率であり、ケタミンが有効な症例を選択したことが理由として考えられた。これらの慢性植え込みを行った症例において、20Hzで疼痛部位にparesthesiaを誘発する刺激は自由に患者さんが施行し、5Hzでmuscle twitchを誘発する刺激は1回に5分間とし、これを毎日5回施行することとした。これまでにフォローアップした7例では、10秒間にできる手の開閉の回数が1か月で、また握力が3か月で統計学的に有意な改善をみとめた。以上の結果から、20Hzの通常の刺激に5Hzでmuscle twitchを誘発する刺激を併用する方法は、脳卒中症例に対する新たなニューロモデユレーション治療として期待される。脳卒中後疼痛に対する脊髄刺激療法が運動麻痺の改善にも有効であることが明らかになり、今後の発展が期待される。脳卒中後疼痛に対する脊髄刺激療法は、これまであまり推奨されてこなかった。しかし、ケタミンが有効な症例を選択することによって、脳卒中後疼痛に対しても脊髄刺激が有効であることを確認できた。それで、20Hzの疼痛治療を目的とする脊髄刺激に加えて、5Hzのmuscle twitchを誘発する刺激を併用することができた。脳卒中後疼痛についての脊髄刺激の効果が議論されてきたが、今回の研究によって疼痛のみならず脳卒中後の運動麻痺についても刺激方法を工夫した脊髄刺激が有効であることを明らかにすることができた。医師用プログラマーを用いて、前胸部皮下のImplantable Pulse Generator(植込み型刺激装置)をチェックして、5Hzでmuscle twitchを誘発する脊髄刺激を1回に5分間、1日に5回の刺激を正確に施行し、同時に運動機能評価を適正な時期に施行することのできた6例について検討した。15秒間に何回グーパーをできるかの検討では、刺激開始後1か月(p<0.05)ならびに3か月(p<0.01)で有意な改善を認めた(Kruskal-Wallis test、Benferroni/Dunn)。

また、握力の変化についての検討では、1か月では有意差を認めなかったが、3か月後には有意な改善を認めた(p<0.01)。さらにFugl-Meyer Scaleについての検討では、1か月後では有意な変化を認めなかったが、3か月後には有意な改善を認めた(p<0.01)。この6例はいずれも脳卒中発症後12か月以上を経過しており、リハビリテーションは終了しているので、脊髄刺激の効果と考えられる。脊髄後索刺激でmuscle twitchを誘発する機序としては、脊髄後根から脊髄後角、脊髄前角を経由して前根への脊髄反射弓において、脊髄後索刺激によって後根へ電流がspreadして脊髄反射弓を刺激する、あるいは脊髄後角から後索へのファイバーを逆行性に刺激して脊髄反射弓を刺激するものと考えられた。脳卒中後疼痛の症例では運動麻痺を合併していることが多いので、脊髄刺激によって疼痛部に20Hzでparesthesiaを誘発して疼痛を軽減することが可能である。同時に5Hzでmuscle twitchを誘発する刺激を加えることによって、疼痛と運動麻痺の治療を同時に行うことができることを明らかにした。このような方法は、脊髄刺激を用いた新たなニューロモデユレーション技術として、今後の発展が期待される。脳卒中後疼痛に運動麻痺を合併している症例に対して、疼痛と運動麻痺に有効な、新たな脊髄刺激の方法を開発した。脳卒中後疼痛には20Hzで疼痛部にparesthesia(刺激感覚)を誘発する刺激が有効であり、特にケタミンテストが有効な症例が良い適応と考えられた。また、脳卒中後の運動麻痺には5Hzでmuscle twitch(四肢の筋収縮)を誘発する刺激が有用であることが明らかとなった。通常の20Hzの脊髄刺激と5Hzでmuscle twitchを誘発する脊髄刺激を併用する方法は、新たなニューロモデユレーション技術として有用である。脳卒中後疼痛に対して、ケタミン、ラボナール、モルフィンを用いたドラッグチャレンジテストを行い、なるべくケタミンが有効な症例を選択してDual-lead SCSを施行する。またDual-lead SCSでは、顔面、上肢、体幹、下肢などの半身に及ぶ疼痛例では、頸髄レベルの刺激を行い、下肢の疼痛例では胸腰髄レベルの刺激を行い、脳卒中後疼痛に対する脊髄刺激療法の適応ならびに治療法を確立する。さらに疼痛のみならず、運動麻痺を認める症例においては、除痛のために20Hzで軽度の刺激感覚を誘発する刺激を適時行うのと同時に、5Hzでmuscle twitchを誘発する刺激を併用する。5Hzでmuscle twitchを誘発する刺激は1回に5分間とし、1日にこの刺激を5回行う。これによって、手の開閉速度、握力、誘発筋電図記録を行い、運動機能の改善について検討する。本法によって、脊髄刺激による新たなニューロモデユレーション技術を開発する。20Hzでparesthesiaを誘発する刺激が疼痛治療に有効で、5Hzでmuscle twitchを誘発する刺激が運動麻痺の治療に有効であることを確認した。