hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
産業廃棄物を有効利用したハイブリッド型地盤材料の開発とその学際的意義

土の一軸圧縮特性は,乾湿繰り返し作用に対する抵抗性が大きく,石炭灰・半水石膏添加率の増加に伴って強度変形特性の耐久性がさらに改善されることが明らかとなった.また廃石膏添加が締固め土の締固め特性と一軸圧縮強さやCBR値に及ぼす影響も検討し,今回対象とした地盤改良材の有効性を実証した.さらに半水石膏と石炭灰の添加率を変数としたセメント安定処理土の応力-ひずみ関係のモデル化も提案した.一方地盤環境工学観点からは,化学的理論式に基づいたエトリンガイト生成の反応式からその最適配合比を求め,リサイクル材料(半水石膏,石炭灰,高炉スラグ)と微量の高炉セメントB種のみで開発した新たな地盤改良材に対してフッ素・ホウ素・六価クロムの溶出試験を行った.また,走査型電子顕微鏡による内部構造の可視化やX線回折試験によるエトリンガイトの代表される結晶構造の変化を比較検討した.その結果,今回開発したハイブリッド型新地盤改良材単体としての有効性を検討した.その結果,石膏からのフッ素溶出濃度がさらに減少し,新たな添加に伴って問題となる可能性があるほう素や六価クロムの溶出濃度も,土壌の環境基準を満たしていることを実証した.この原因として,エトリンガイト生成量の増加や内部構造の発達過程等の学際的観点から解明している.研究代表者は,半水石膏を添加したセメント安定処理土の一軸圧縮強さが半水石膏添加率と密接な関係にあり,この主要因として石膏添加率の増加に伴う乾燥密度やエトリンガイトの生成量の増加を指摘している.本年度は,上記配合例におけるAl2O3の不足を補うため,新たにリサイクル材料でかつAl2O3が比較的豊富な石炭灰を粘土に混入した地盤材料の耐久性(乾湿繰り返しの影響)の検討を試みた.その結果,半水石膏と石炭灰を添加したセメント安定処理土の一軸圧縮特性は,乾湿繰り返し作用に対する抵抗性が大きく,石炭灰・半水石膏添加率の増加に伴って強度変形特性の耐久性がさらに改善されることが明らかとなった.また、廃石膏添加がセメント安定処理土の一軸圧縮強さの凍結融解に対する耐久性に及ぼす影響や廃石膏添加が締固め土の締固め特性と一軸圧縮強さやCBR値に及ぼす影響,さらに廃石膏の流動化処理土への適用性についても検討し,今回対象とした地盤改良材の有効性を実証した.一方地盤環境工学観点からは,化学的理論式に基づいたエトリンガイト生成の反応式からその最適配合比を求め,リサイクル材料(半水石膏,石炭灰,高炉スラグ)と微量の高炉セメントB種のみで開発した新たな地盤改良材に対してフッ素・ホウ素・六価クロムの溶出試験を行った.また,走査型電子顕微鏡による内部構造の可視化やX線回折試験によるエトリンガイトの代表される結晶構造の変化を比較検討した.その結果,今回開発したハイブリッド型新地盤改良材単体としての有効性を検討した.その結果,石膏からのフッ素溶出濃度がさらに減少し,新たな添加に伴って問題となる可能性があるほう素や六価クロムの溶出濃度も,土壌の環境基準を満たしていることを実証した.この原因として,エトリンガイト生成量の増加や内部構造の発達過程等の学際的観点から解明している.半水石膏添加率と石炭灰添加率の違いがセメント安定処理土の一軸圧縮特性に及ぼす影響を明らかにし,この主要因として石膏添加率の増加に伴う乾燥密度やエトリンガイトの生成量の増加を指摘している.また今回対象とした地盤材料が乾湿繰り返し作用に対する抵抗性が大きく,石炭灰・半水石膏添加率の増加に伴って強度変形特性の耐久性がさらに改善されることが明らかとなった.
ビタミンDによる膵癌の増殖・転移抑制に関与する遺伝子の網羅的解析とその応用

平成15-16年度の実験計画として,ビタミンD誘導体の臨床治療への応用の可能性を予測するとともに,更なる抗転移効果を期待してビタミンD誘導体に他の治療薬を組み合わせた治療を行うための理論的根拠を得るのが目的で以下の実験を行った.平成15-16年度の実験計画として,ビタミンD誘導体の臨床治療への応用の可能性を予測するとともに,更なる抗転移効果を期待してビタミンD誘導体に他の治療薬を組み合わせた治療を行うための理論的根拠を得るのが目的で以下の実験を行った.膵癌培養細胞株SUIT-2の種々の亜株を用いた予備実験より,活性型ビタミンDによる増殖抑制の程度に大きな差のある3種類の細胞株(増殖抑制なし/中等度抑制/高度に抑制)を見いだした.特に細胞増殖が濃度依存性に高度に抑制されるS2-028株は他の亜株と比較してVDRを高発現し,活性型ビタミンD投与によりin vitroでそのmRNAレベルがupregulateされた.VDR発現の違いと増殖抑制のレスポンスの違いに相関がみられることから,その増殖制御がビタミンD受容体を介したメカニズムが最も有力である.さらにこの反応がどの様な遺伝子群を制御し,どのようなメカニズムで増殖抑制につながるのか,cDNAアレイを用いた解析システムで検討を進めていく予定である.現在SUIT-2およびその亜株の発現遺伝子プロフィールについてcDNAアレイを作製し検索中であるが,感度・精度・再現性に問題があるため1 color hybridizationから2 color hybridizationに変更する作業を行っている.ヌードマウスを用いて同所性(膵)および異所性(脾)に細胞を移植する肝転移モデルはいまだ準備段階である.肝転移以外に予期しない腹膜播種を生ずる問題もあり,実験に適した肝転移モデル作製には至っていない.手技が確立し安定した実験モデルが得られれば,転移抑制実験を開始する予定である.平成1516年度の実験計画として,ビタミンD誘導体の臨床治療への応用の可能性を予測するとともに,更なる抗転移効果を期待してビタミンD誘導体に他の治療薬を組み合わせた治療を行うための理論的根拠を得るのが目的で以下の実験を行った.
概Kahler多様体の積分可能性

概Kahler多様体の積分可能性に関する,「コンパクトな概Kahler、Einstein多様体はKahler多様体である」というGoldbergの予想に関連した研究を2年間行った.まず,Goldberg予想そのものについては,4次元のKahlerでない概Kahler弱*-Einstein多様体は,Ricci平坦で点毎定正則断面曲率τ^*/8(τ^*は,*-スカラー曲率)をもち,従って自己双対的であるという結果を得た.このことから,4次元のコンパクト概Kahler,Einstein,*-Einstein多様体は,Kahler多様体であることがわかる.さらに,この結果の改良として,4次元の概Kahler,Einstein多様体Mの*-スカラー曲率が定数ならば,MはKahler多様体であるという結果と,4次元コンパクト概Kahler,Einstein多様体Mに対して,そのRicci*-テンソルの交代部分のノルムが一定であれば,MはKahler多様体であるという結果を得た.さらに,4次元のコンパクト概Kahler,Einstein多様体が,負のスカラー曲率τをもつとき,τ【less than or equal】τ^*【less than or equal】-τ/6というτ^*のピンチングも得られた.正のスカラー曲率をもつならば,概Kahler多様体は,Kahler多様体であることが知られているので,この仮定は自然である.さらに,局所対称空間上の概Kahler構造の積分可能性について研究も行った.既約な対称空間はEinstein空間であるという事実を考慮すると,局所対称性を仮定するのは妥当なものだと思われる.そして,局所対称概Kahler,弱*-Einstein多様体は,*-Einstein多様体であるという結果も得られた.概Kahler構造の積分可能性に関するGoldbergの予想、すなわち「コンパクトな概Kahler Einstein多様体はKahler多様体である)に対して、特に、4次元の概Kahler Einsteinかつ*-Einstein多様体が積分可能であることや、4次元のコンパクトな概Kahler Einsteinかつ*-Einstein多様体において、その*-スカラー曲率のスカラー曲率によるピンチングがすでに得られていた。今年度の研究の目的は、これら結果の更なる改良にあった。具体的には、4次元のコンパクトなKahler Einstein多様体において、その曲率作用素が自己相対および反自己相対な微分形式からなるベクトル束を保存するという性質を手がかりに、それが*-Einstein多様体になるであろうという方向で調べてみる計画であった。これに対して、次の結果を得ることができた。「M=(M,J,g)を4次元のKahlerでない概Kahler弱*-Einstein多様体とする。このとき、MはRicci平坦で、かつ点毎定正則断面曲率γ^*/8をもつ。従って、Mは自己相対的である」というものである。ただし、γ^*はMのRicci*スカラー曲率を表す。この結果から「4次元のコンパクト概Kahler Einsteinかつ弱*-Einstein多様体は、Kahler多様体になる」ことがわかる。したがって、既に得られていた結果を改良することに成功したことになる。4次元のGoldberg予想の完全な解決には至らなかったが、本研究において得られた多く公式は、今後の更なる研究においても、有用であると思われるものが多く、引き続き、今回の研究方針に基づいて研究を進めて行くことは、有効であろうと考えられる。概Kahler多様体の積分可能性に関する,「コンパクトな概Kahler、Einstein多様体はKahler多様体である」というGoldbergの予想に関連した研究を2年間行った.まず,Goldberg予想そのものについては,4次元のKahlerでない概Kahler弱*-Einstein多様体は,Ricci平坦で点毎定正則断面曲率τ^*/8(τ^*は,*-スカラー曲率)をもち,従って自己双対的であるという結果を得た.このことから,4次元のコンパクト概Kahler,Einstein,*-Einstein多様体は,Kahler多様体であることがわかる.さらに,この結果の改良として,4次元の概Kahler,Einstein多様体Mの*-スカラー曲率が定数ならば,MはKahler多様体であるという結果と,4次元コンパクト概Kahler,Einstein多様体Mに対して,そのRicci*-テンソルの交代部分のノルムが一定であれば,MはKahler多様体であるという結果を得た.さらに,4次元のコンパクト概Kahler,Einstein多様体が,負のスカラー曲率τをもつとき,τ【less than or equal】τ^*【less than or equal】-τ/6というτ^*のピンチングも得られた.正のスカラー曲率をもつならば,概Kahler多様体は,Kahler多様体であることが知られているので,この仮定は自然である.さらに,局所対称空間上の概Kahler構造の積分可能性について研究も行った.既約な対称空間はEinstein空間であるという事実を考慮すると,局所対称性を仮定するのは妥当なものだと思われる.そして,局所対称概Kahler,弱*-Einstein多様体は,*-Einstein多様体であるという結果も得られた.
脳梗塞におけるrtPA治療最適化のための3TMRIによるバイオマーカーの検討

脳梗塞急性期におけるrt-PA治療のパラメーターとして重要と考えられる非造影脳血流MRI(ASL法)について、同一患者に対する脳血流SPECTと比較し、その相関性の検討を行った。ASLの定量値では、病変部位での相関が平均r=0. 43、対側ではr=0. 57であり、中等度の相関は認められるものの、病変では相関が低くなる傾向が認められた。左右比でみると相関はr=0. 75と良い相関を示したが、ASL法では病変の血流がSPECTよりも低い傾向がみられ、虚血程度がより強調されていた。3D-SRTを用いてASL画像とSPECT画像の正規化を行い、各関心領域での定量値の比較を行った。前頭葉・頭頂葉・後頭葉・脳梁・レンズ核等では有意差を認めなかったが、視床や海馬ではASL法による定量値が高値となり(p<0. 01)、白質ではASL法による定量値が低値(p<0. 01)となった。以上より、脳血流SPECTとの比較から、ASL法では大脳皮質や基底核の血流低下を過大評価する可能性はあるが、虚血範囲の有無の診断には有用で、虚血を過大評価された部分では、到達時間が遅延した領域として脳灌流の予備能が低下した部分と推察された。徳島大学病院の脳卒中センターに来院し、rtPA治療を施行した43症例について、MRIの画像所見と予後との関係を検討した。rtPA治療により予後が不良であった症例は内頸動脈閉塞症例と糖尿病及び高血圧を有する症例であり、これまでの報告と同様であった。一方、MRIによるT2*-WIでの虚血所見は、組織の低信号化において予後の不良との関連が示唆された。その他の拡散強調画像の信号変化の大きさや発症からの時間は予後との関連を認めなかった。さらにrtPA治療後の出血の有無についてT2*-WIを用いて評価を行った。その結果、これまで報告されているCTの結果よりも、多くの出血頻度が認められ、その中には予後の良好な症例が少なくなかった。そこで、ECASS分類にもとづき、hemorrhagic infarction(HI)タイプとparenchymal hemrrhage(PH)タイプに分類して検討を行った。その結果CTによる報告にくらべてHIタイプの出血症例の頻度がT2*-WIによる評価では多く、そのほとんどに閉塞血管の再開通が認められ、予後改善傾向が認められた。一方で症候性出血の症例はPHタイプの出血におおく、この頻度はT2*-WIでもCTによる報告と大差を認めなかった。以上からT2*-WIでは出血の感度が高いために、CTでは検出されないHIタイプの出血を検出し、そのような出血は閉塞血管の再開通を関連して、予後良好を示唆するサインと考えられた。rtPA治療後の効果判定にもT2*-WIを用いたMRIは有用である可能性が示唆された。脳梗塞急性期におけるrt-PA治療のパラメーターとして重要と考えられる非造影脳血流MRIの異なる2つの方法について、脳血流シンチや造影剤によるMRIと比較検討した。その結果、非造影MRIのうち連続したパルスを使用するpulsed continuous arterial labeling (pCASL)法が、pulsed arterial labeling (PASL)法よりも血流速度の変化や血流経路の違いに影響されず、脳血流シンチによるコントラストと相関がたかいことが判明した。さらにspiral収集によるspin echo法により、ゆがみの抑制とvolumeデータの取得が可能となり、pCASL法による3D脳潅流マップを取得することができた。rt-PA投与後の脳出血の有無の判定には、T2*-WIが有用と考えられるが、CTよりも検出感度がたかく、症状の改善症例にもT2*-WIで出血が認められた。そのためT2*-WIによって検出できた出血頻度と症状の改善やMRAによる閉塞血管の再開通等との相関について検討を行った。その結果、T2*-WIで認められたmass effectを伴わない出血は、再開通や症状の改善と高い相関が認められた。

一方で、mass effectを有する出血は、症状の悪化や予後不良と相関が高かった。また、虚血領域におけるT2*-WIでの脳実質の信号低下は、脳血流の低下程度では34割以上の場合に認められており、ischemic penumbraとの相関性が考えられた。以上よりischemic penumbraの判定には、3D pCASL方によるrCBF値とT2*-WIによる低信号が有用であり、rt-PA後の判定にはT2*-WIの有用性が高いと考えられた。脳梗塞急性期におけるrt-PA治療のパラメーターとして重要と考えられる非造影脳血流MRI(ASL法)について、同一患者に対する脳血流SPECTと比較し、その相関性の検討を行った。ASLの定量値では、病変部位での相関が平均r=0.43、対側ではr=0.57であり、中等度の相関は認められるものの、病変では相関が低くなる傾向が認められた。左右比でみると相関はr=0.75と良い相関を示したが、ASL法では病変の血流がSPECTよりも低い傾向がみられ、虚血程度がより強調されていた。これは、ASLの特徴として、流速が遅い血流や行路長が長い血流は、信号に寄与する割合が低いためと考えられ、信号のラベリングから画像取得のための待ち時間が短いために起こる現象で、原理的な原因によると推察された。3D-SRTを用いてASL画像とSPECT画像の正規化を行い、各関心領域での定量値の比較を行った。前頭葉・頭頂葉・後頭葉・脳梁・レンズ核等では有意差を認めなかったが、視床や海馬ではASL法による定重値が高値となり(p<0.01)、白質ではASL法による定量値が低値(p<0.01)となった。これらも脳血流の組織灌流までの到達時間等による影響が考えられた。以上より、脳血流SPECTとの比較から、ASL法では大脳皮質や基底核の血流低下を過大評価する可能性はあるが、虚血範囲の有無の診断には有用で、虚血を過大評価された部分では、到達時間が遅延した領域として脳灌流の予備能が低下した部分と推察された。一方で、白質の虚血評価はASL法では正確に行いがたい可能性が考えられる。脳梗塞の診断において一過性脳虚血発作(TIA)の所見について検討を行った。初回DWIで異常なく24時間後のDW工で異常信号を認める場合には、血管障害の危険因子のスコアが高い。TIA症例では遅れてDWIの異常が認められる症例では血管障害のhigh risk症例と考えられた。今回の検討により、ASL法を用いた脳潅流評価により脳灌流予備能の評価が行え、TIA症例でも遅れてDWIでの異常信号が認められる場合には血管障害の危険性が高く、慎重な経過観察が必要と考えられた。
新規リパーゼ様膜蛋白質による皮膚バリア機能形成機序の解明と制御薬物の探索

新規リパーゼ様タンパク質LIPXは、表皮バリア機能に必須である。本研究では、LIPX遺伝子欠損マウスを用いて、LIPXが表皮バリア機能の実体である角質細胞間脂質ラメラの形成に寄与する機構の解明に取り組んだ。LIPX欠損によって角質細胞間脂質ラメラに構造的異常が生じることを見出し、表皮バリアに重要なセラミドが半減・短鎖化していることをリピドミクス解析により明らかにした。また、LIPXは表皮特異的に発現する膜貫通タンパク質であることを示した。本研究の成果は、LIPXの表皮バリア形成における役割の解明に寄与し、表皮バリア機能を制御する薬物の探索へと繋がるものである。哺乳類培養細胞でLIPXを発現・精製し、これをラットに腸骨リンパ節法で免疫してLIPXに対するモノクローナル抗体を作成した。得られた抗体は、ウェスタンブロッティングで良好な反応性を示した。LIPXの臓器レベルでのタンパク質の発現を明らかにし、mRNAと同様に皮膚において特異的に高い発現を示すことを確認した。新生仔マウスの表皮細胞の破砕液から膜画分を調製し、生化学的な手法により細胞膜との相互作用を検討した結果、LIPXが生体内においても膜貫通型タンパク質として発現していることを示すデータを得た。また、LIPXの基質と反応生成物をリピドミクス解析により明らかにするために、角質層からの脂質抽出条件の最適化と、哺乳類培養細胞を用いた組換えLIPX発現系の改良をおこなった。新生仔マウスを用いた透過型電子顕微鏡観察により、野生型マウスとLIPXノックアウトマウスでは、表皮組織の構築そのものには大きな異常が無いことを確認した。一方で、角質細胞質間脂質ラメラについては、LIPXノックアウトマウスのほうが野生型マウスに比べて13nm周期の縞模様構造が不鮮明であること、また異常な形態の角質細胞質間脂質ラメラが見られることなどを明らかにし、ノックアウトマウスが示す表皮バリアの破綻を説明する超微細構造の異常を捉える事が出来た。当初の研究計画に従ってモノクローナル抗体を作成し、LIPXの臓器レベルでのタンパク質分布を明らかにした。また、LIPXが膜貫通型タンパク質であることを生化学的に示した。しかし、作製した抗体が免疫染色では良好な反応性を示さなかったことから、生体内での局在を明らかにすることはできなかった。リピドミクスによる基質と反応生成物の絞り込みは、脂質抽出条件の最適化や精製タンパク質の発現・精製系の最適化をおこなう事ができ、充分に準備が整ったと考える。また、当初次年度に実施する予定であった透過型電子顕微鏡による観察を前倒ししておこなうことができた。以上より、研究計画はおおむね順調に進展していると考える。ラット腸骨リンパ節法により作成したモノクローナル抗体を用いて、免疫組織染色法によるLIPXの局在解析を試みた。同抗体はウエスタンブロット法において内在性LIPXが検出可能なレベルの良好な反応性を示したが、新生仔マウスの皮膚組織を用いた免疫組織染色では、野生型仔マウスとLIPXホモノックアウトマウスの間で染色像に違いが見られなかった。様々な組織固定法、抗原不活化法などの検討を継続して実施したが染色結果を改善することは出来ず、in vivoにおけるLIPXの詳細な局在を解明するには至らなかった。前年度に引き続き新生仔マウスを用いた透過型電子顕微鏡観察をおこない、野生型とLIPXホモノックアウトマウスでは表皮組織構築に顕著な構造的異常が無いことを確認した。角質細胞間脂質ラメラ構造に関しては、LIPXホモノックアウトにおいてラメラの周期構造が不鮮明であることや、分断化したラメラが不規則に集積した構造など、形態異常が多くみられる事を明らかにした。LIPXの欠損による表皮バリア機能の破綻は、角質層細胞間脂質のラメラ構造に限局した異常が要因であることが示唆された。当初予定していたLIPXの基質および反応生成物の同定には至らなかったが、一方で、野生型とLIPXホモノックアウト仔マウスの角質層の脂質組成についてはさらなる詳細な解析を実施し、皮膚に特異的で表皮バリア機能に必須であるとされている、エステル化ω脂肪酸を含むセラミドクラスの総量の半減と、全体な脂肪酸の短鎖化を見出した。今後は、リピドミクスによる基質と反応生成物の絞り込みをおこなう。マウス新生仔の表皮から角質を調製し、最適化した脂質抽出法を用いて角質抽出脂質を調製する。これを精製LIPXタンパク質と混合して反応させ、反応前後のサンプルをリピドミクス解析に具する。基質候補となる脂質分子種を見出し、精製LIPXタンパク質と混合して実際にLIPXによる代謝を受けることを確認する。本研究によって明らかになったLIPXの基質および反応生成物は、以上となった皮膚バリア機能を修復する薬物として使用できる可能性を有する。そこで、LIPXの反応生成物をノックアウトマウスの皮膚に塗布し、皮膚バリア機能の修復効果を検討する。

免疫染色に適用可能なLIPX抗体作成は引き続き継続するが、エピトープタグを導入したトランスジェニックマウスの作成などの代替案も検討し、LIPXの生体内での局在を明らかにしたいと考えている。本研究で明らかにするLIPXの基質と反応生成物は、塗布剤として皮膚に適用することで、障害を受けた角質細胞間脂質ラメラを修復し、皮膚バリア機能を回復させる治療法に繋げることができるものと期待される。薬理学既述のように研究計画はおおむね順調に進展しているものの、得られた研究結果や研究の進捗に応じて一部研究計画を変更してしたために若干の未使用額が生じた。次年度に実施するリピドミクス解析では、比較的高価な関連試薬・器具の購入が必要となるため、本年度の未使用額分の助成金はこれに充てる予定である。
光ファイバによる新しい計測医療技術の研究

(1)高精度温度センサ機能をファイバ先端に付与する仕組みの新研究極細コア径特殊ファイバ部で径方向で共鳴するエバネッセント光を生成し,先端部で反射させ,共鳴エバネッセント光の浸み出し長から温度を測定する新しい仕組みの研究を行った。極細コア径特殊ファイバ部の長さが1 mm以下で,その部分にシリコンゴム被覆を施した構造において,-40 °C以下まで温度測定が可能であり,温度分解能0.1 °C以下を達成した。一方,シリコンゴム被覆において低温冷却により周囲媒質が凍結した場合,センサ部への圧力に変化が発生し,これが,測定結果に影響することが明らかとなった。このため,圧力変化がセンサ部に直接影響しないような保護構造の検討を行なった。具体的には,ファイバの先端部にガラスキャピラリを接合し,その中にシリコンゴムを挿入することで,キャピラリ外壁が保護層として作用する。この構造により,圧力変化に対して有効であることを確認した。低温冷却による周囲媒質の凍結に伴う圧力変化の対応する新たな構造として,シリコンゴムのような柔らかな素材を使わない構造の検討を行なった。具体的には,すべてガラス素材で構成した新規温度センサ構造であり,昇温と降温の温度変化を繰り返しても,特性の良好な安定性を確認した。(2)集光制御可能な石英系光ファイバの作製と波長変化による集光特性の変調と温熱領域の制御レーザ照射による温熱領域をサーモカメラで計測するための実験系の準備を行い,1.48 μmレーザ光による水滴および生体を模倣した鳥胸肉へのレーザ照射特性の評価を行なった。水滴と鳥胸肉では,レーザ光照射による昇温領域の温度上昇時定数および昇温領域に大きな違いがあることを実験的に初めて明らかにした。目標である凍結治療の-40°Cから温熱治療の50°Cまでの幅広い温度範囲で動作可能なファイバ型温度センサを実現している。また,照射による温熱領域と実験パラメータとの関係を観察により明らかしている。柔らかな素材を使わない新規温度センサ構造の特性評価と改善を進めると共に,このセンサ構造ファイバを用いた光照射実験を行う。昇温のためのレーザ光波長を変えて昇温領域と実験パラメータとの関係をさらに追加取得し,昇温に寄与するパラメータの特定を図り,計算予測も加えて,学術的に整理し応用が可能となるよう研究を進める。2018年度に国際会議発表を計画していたが,発表および情報収集においてより適した2019年7月開催の国際会議へ予定を変更したため。
シングルエレクトロニクス実現への実験的検証・基本単電子ユニット接合系の挙動

クーロン・ブロッケード現象を利用した、シングル・エレクトロン・トランジスタまたは類似の基本となるシングル・エレクトロン・デバイスすなわち基本単電子ユニットを、多数個組み合わせることによって実現されるシングル・エレクトロニクスは、既存の半導体デバイスの抱える様々な限界を打ち破る可能性を秘めており、次世代エレクトロニクスの担い手として、その研究・開発は極めて重要である。本研究では、数あるシングル・エレクトロン・デバイス作製法の中から、比較的安定した特性が得られることで評価の定まっているアルミニウム・アルミニウム酸化膜微小トンネル接合系を研究ターゲットとして選択した。試料の作製には、この系で通常用いられている、感度の異なる複数のレジストを組み合わせることによって中空ブリッジ構造を作製するPMMA/coポリマー系多層レジスト技術に、50ナノメートル角程度の極めて微小な断面積をもつトンネル接合を形成するための斜め蒸着法を組み合わせた手法を利用した。現在までに、上記の手法を用いて、もっとも基本的なシングル・エレクトロン・デバイスのひとつである、シングル・エレクロン・トランジスタの作製に成功した。また、その電気的特性を希釈冷凍機を用いることによって10mKの低温で測定し、正常に動作することを確認した。さらに、シングル・エレクトロニクスの実現可能性を検証するために欠かすことのできない、複数個のシングル・エレクトロン・トランジスタを組み合わせた基本単電子ユニット接合系について、試料の作製およびその電気特性の評価を継続中である。
ネットワーク空間における統計的空間分析の体系的な方法、算法、道具箱の開発研究

実世界の確率的事象には、ネットワークの上で生起する事象が極めて多いが、従来の統計空間分析法を適用すると誤った結論を導く可能性が極めて高かった。これを克服すべく本研究では、第1に新たな「ネットワーク統計空間分析法」を開発し、第2にその分析方法の効率的な算法を開発し、第3にその算法を容易に利用できるソフトウェアを開発し、第4に成果たる分析方法、算法、ソフトウェアを体系的に理解できる学術書を出版した実世界で生起する確率的事象には、交通事故、路上犯罪などネットワークの上、または都市内の店舗立地などネットワーク沿いで生起する事象が極めて多い。本研究の目的は、以下の通りである。(1)ネットワーク空間と最短経路距離を前提とする新たな統計空間分析法であるネットワーク統計空間分析法を開発する。(2)得られたネットワーク統計空間分析法の効率的な幾何学算法を開発する。(3)その算法を使ってネットワーク統計空間分析法を容易に利用できる道具箱(ソフトウェアパッケージ)とそのウェブ利用システムを開発する。(4)成果たる方法、算法、ソフトウェアを体系的に理解できる教科書を出版する。第1にネットワーク空間と最短経路距離を前提とする新たな統計空間分析法であるネットワーク統計空間分析法を開発する。第2に、得られたネットワーク統計空間分析法の効率的な幾何学算法を開発する。第3に、その算法を使ってネットワーク統計空間分析法を容易に利用できる道具箱(ソフトウェアパッケージ)とそのウェブ利用システムを開発する。第4に成果たる方法、算法、ソフトウェアを体系的に理解できる教科書を出版する。20年度においては、上の4つの目標に関し、以下の研究を行った。1.岡部およびその他の研究者によって既に開発されているネットワーク統計空間分析法を整理して、ネットワーク統計空間分析の一般フレームワークを作った。また、新たに、ネットワーク上の点密度を推定するカーネル法の開発、ネットワーク上の点のクラスター分析法の開発を行い、ディスカッションペーパを出版した。さらに、ネットワーク上の空間内挿法について検討を行った。2,既に発表されたネットワーク統計空間分析法で使われている素朴な算法を整理し、共通に使われる基本算法をまとめた。また、ネットワーク統計空間分析で使われるデータを効率的に管理するデータ構造の検討を行った。3,既存のツールの利用者から指摘された不都合な点や利用しにくい点のコメントを考慮し、既存ツールを含む多くのツールからなる道具箱の概念設計を行った。またツールの提供とツール利用方法の教授をウェブで行うので、そのためのサーバを整備した。4,ネットワーク空間統計分析法の教科書開発の章立てを組み立て、第2章と第3章の第1次原稿を作成した。またネットワーク空間現象を扱っている様々な分野の多くの研究の文献収集と整理を行った。実世界で生起する確率的事象には、交通事故、路上犯罪などネットワークの上、または都市内の店舗立地などネットワーク沿いで生起する事象が極めて多い。本研究は、その分析を行うために、以下の目標を掲げている。21年度においては、上の4つの目標に関し、以下の研究成果をあげた。1.前年度開発したネットワーク上の点密度を推定するカーネル法をJournal of Geographic Information Scienceに投稿したところ、審査付き論文として受理され出版された。同様に昨年度開発したネットワーク上の点のクラスター分析法をGeoInfomaticaに投稿したところ、審査付き論文として受理され、ウェブでは公開された。また新たに根とワーク上のKriging法について研究を進めた。2.ネットワーク統計空間分析法で共通に使われる基本算法をまとめ、第3章の原稿としてまとめた。3.昨年行った既存ツールを含む多くのツールからなる道具箱の概念設計に基づき実装を始めた。またネットワーク空間上の空間分析に関連する文献を整理し、そのデータベースを作成してウェブで利用できるシステムの実装を行った。4.ネットワーク空間統計分析法の教科書の第1,2,3章の英語版を完成させた。また弟4,5、6、7章の素案を作成した。.第2に、得られたネットワーク統計空間分析法の効率的な幾何学算法を開発する。

第3に、その算法を使ってネットワーク統計空間分析法を容易に利用できる道具箱(ソフトウェアパッケージ)とそのウェブ利用システムを開発する。第4に成果たる方法、算法、ソフトウェアを体系的に理解できる教科書を出版する。22年度においては、上の4つの目標に関し、以下の研究成果をあげた。1.主にネットワークボロノイの近似算法、ネットワーク上のクラスター分析理論の開発を行い、学術雑誌に公表した。2.各ネットワーク統計空間分析法で使われる個々の算法をまとめ、各章の原稿としてまとめた。3.昨年行った既存ツールを含む多くのツールからなる道具箱の概念設計に基づき実装を終え改定バージョンを完成させた。また昨年度作成したネットワーク空間上の空間分析に関連する文献をさらに充実させ、昨年度開発したウェブで利用できるシステムに載せた。4.ネットワーク空間統計分析法の教科書の第4,5、6、7、8、9,10,11、12章の第1原稿を作成した。実世界で生起する確率的事象には、交通事故、路上犯罪などネットワークの上、または都市内の店舗立地などネットワーク沿いで生起する事象が極めて多い。本研究は、その分析を行うために、以下の目標を掲げている。第1にネットワーク空間と最短経路距離を前提とする新たな統計空間分析法であるネットワーク統計空間分析法を開発する。第2に、得られたネットワーク統計空間分析法の効率的な幾何学算法を開発する。23年度においては、上の4つの目標に関し、以下の研究成果をあげた。1.前年度より開発してきた8つのネットワーク統計空間分析法の開発が済み、それらを体系化して第4章から第11章の原稿を作成した。2.前年に開発したネットワーク統計空間分析法で共通に使われる基本算法を精緻化し、第3章の原稿を修正した。3.佐藤俊明の協力を得て、上記で開発した算法を実装化した。またネットワーク空間上の空間分析に関連する文献を整理し、そのデータベースを整備した。4.ネットワーク空間統計分析法の教科書の原稿を書き終えた。実世界で生起する確率的事象には、ネットワークの上、またはネットワーク沿いで生起する事象が極めて多い。従来、これらの事象は平面空間とユークリッド距離を前提とした統計空間分析法で分析されていたが、その方法は誤った結論を導く可能性が極めて高い。これを克服すべく、本研究では、次の4つの研究目的を掲げた。第1にネットワーク空間と最短経路距離を前提とする新たな「ネットワーク統計空間分析法」を開発する。第2に、得られたネットワーク統計空間分析法の効率的な算法を開発する。第3に、その算法を使ってネットワーク統計空間分析法を容易に利用できるソフトウェアを開発する。
口唇口蓋裂児の授乳ケアに関する研究

本研究は口唇口蓋裂児を持つ母親に対する授乳ケアの開発である.授乳の実際を明らかにする目的で,口唇口蓋裂児をもつ母親33人から聞き取り調査を行い,ビン哺乳時の顔面筋の動きを知るためにビデオカメラで授乳の撮影を行った.聞き取りでは以下のことが明らかになった.1.分娩直後に直接母乳ができた母親は36.4%であった.2.初回授乳を生後1日目以内に行った母親は42.3%であった.3.患児の使用乳首は細口乳首2人(6.1%),専用乳首19人(57.6%)普通乳首12人(36.4%)であった.4.授乳時間が30分未満であったのは,両側口唇口蓋裂では37.5%,片側口唇口蓋裂では36.0%であった.5.「吸えない」で困っていた母親は,専用乳首(N型)の50.0%,普通乳首の61.6%であり,細口乳首や専用乳首(P型)はいなかった.ビデオカメラの撮影はビン哺乳時の顔面筋の動きについて,健常児との違いやHotz床装着前後の違い,そして使用乳首との違いを明らかにすることを目的とした.方法は健常児1名,口唇顎裂児1名,口唇口蓋裂児1名のビン哺乳の状態を児の顔面を中心にビデオカメラで左右から撮影した.顔面筋の動きを見るために児の顔面に,23mm角のテープを貼付した.連続911回の吸啜運動から下顎を最大に下げた画像と上げた画像をコンピュータ処理し,1822枚取り出した.そして,その画像をもとに顔面に貼付したテープ間の距離5区間とその角度(5点)を測定し,下顎の上下運動間で対応のあるt検定を行った.その結果以下のことが明らかになった.1.健常児に比べてHotz床装着前の口唇顎裂児は患側の動きが大きく,健側の動きは健常児と似ていた.2.Hotz床装着後の口唇顎裂児は患側の口輪筋の動きが減少していた.3.Hotz床装着前の口唇口蓋裂児の患側は,健常児に比べて口輪筋の動きが活発であり,健側は口輪筋の動きが少なかった.4.Hotz床装着後の口唇口蓋裂児は患側,健側ともに動きが減少していた.5.吸啜時の顔面筋の動きは口蓋裂用乳首使用の場合は,普通乳首使用に比べて,患側,健側ともに少なく,Hotz床装着後は健常児よりも動きが少なかった.本研究は口唇口蓋裂児を持つ母親に対する授乳ケアの開発である.授乳の実際を明らかにする目的で,口唇口蓋裂児をもつ母親33人から聞き取り調査を行い,ビン哺乳時の顔面筋の動きを知るためにビデオカメラで授乳の撮影を行った.聞き取りでは以下のことが明らかになった.1.分娩直後に直接母乳ができた母親は36.4%であった.2.初回授乳を生後1日目以内に行った母親は42.3%であった.3.患児の使用乳首は細口乳首2人(6.1%),専用乳首19人(57.6%)普通乳首12人(36.4%)であった.4.授乳時間が30分未満であったのは,両側口唇口蓋裂では37.5%,片側口唇口蓋裂では36.0%であった.5.「吸えない」で困っていた母親は,専用乳首(N型)の50.0%,普通乳首の61.6%であり,細口乳首や専用乳首(P型)はいなかった.ビデオカメラの撮影はビン哺乳時の顔面筋の動きについて,健常児との違いやHotz床装着前後の違い,そして使用乳首との違いを明らかにすることを目的とした.方法は健常児1名,口唇顎裂児1名,口唇口蓋裂児1名のビン哺乳の状態を児の顔面を中心にビデオカメラで左右から撮影した.顔面筋の動きを見るために児の顔面に,23mm角のテープを貼付した.連続911回の吸啜運動から下顎を最大に下げた画像と上げた画像をコンピュータ処理し,1822枚取り出した.そして,その画像をもとに顔面に貼付したテープ間の距離5区間とその角度(5点)を測定し,下顎の上下運動間で対応のあるt検定を行った.その結果以下のことが明らかになった.1.健常児に比べてHotz床装着前の口唇顎裂児は患側の動きが大きく,健側の動きは健常児と似ていた.2.Hotz床装着後の口唇顎裂児は患側の口輪筋の動きが減少していた.3.Hotz床装着前の口唇口蓋裂児の患側は,健常児に比べて口輪筋の動きが活発であり,健側は口輪筋の動きが少なかった.4.Hotz床装着後の口唇口蓋裂児は患側,健側ともに動きが減少していた.5.吸啜時の顔面筋の動きは口蓋裂用乳首使用の場合は,普通乳首使用に比べて,患側,健側ともに少なく,Hotz床装着後は健常児よりも動きが少なかった.研究の目的は、口唇口蓋裂児の母親に役立つ授乳ケアを目指して、VTRを使用して、児のビン哺乳の状態を撮影し、顎や顔面の筋肉の動きの観察を行うことである。

しかし、この研究のためには、まず口唇口蓋裂児の授乳の実態を把握することが必要と考えた。K医科大学附属病院の形成外科外来において、受診にこられた4歳未満の患児の母親に研究目的を説明し、調査協力の同意が得られた33人から聞き取り調査を行った。そして、その結果以下のことが明らかになった。1.両側口唇口蓋裂児の場合、普通乳首では上手く吸えず、専用乳首P型(ピジョン社)と細口ニップル使用者が30分未満で飲めていた。2.片側口唇口蓋裂児の場合、普通乳首使用者が4割、専用乳首P型使用者が4割を占めていた。3.授乳時間が、30分以上かかっていたのは、専用乳首N型(NUKの乳首HS)の7割、普通乳首6割に比べて、P型では5割とやや短時間であった。4.授乳困難では「時間がかかる」で困っていた母親が普通乳首の6割、N型全員、P型の4割であった。「吸えない」で困っていた母親が、普通乳首の7割、N型の5割であり、P型ではいなかった。これらのことから、P型がN型、普通乳首に比べて上手く飲めていたと考えられる。5.授乳指導は8割の母親が受けていた。その内容は大きく分けて5つあり、「乳首挿入方法」「抱き方」「上唇の閉鎖方法」「乳首の調整」「授乳技術」であった。6.授乳ケアについて半数の母親が「満足」と答え「不満」は2割弱、「どちらでもない」は2割強であった。その満足度には「具体的な授乳指導の有無」が大きくかかわっていた。7.半数の母親は授乳ケアについてなんらかの要望を持ち、その内容は「専用乳首の情報」「直接母乳の方法」「具体的な授乳方法」などであった。8.Hotz床装着後に使用乳首を変えた母親はごく少数であった。口唇口蓋裂児の授乳状態を観察するためにVTRを用いてビン哺乳の状態を撮影した。口唇裂児1人、口唇口蓋裂児2人、健常児2人である。現在はVTRのテープの編集中であり分析を今後行う予定である。吸啜運動時における顔面筋の動きと哺乳リズムを明らかにする目的で平成15年度にビデオ撮影した健常児1名,口唇顎裂児1名,口唇口蓋裂児1名の録画テープの分析を行った.左右から撮影した録画テープの時間合わせを行い,同一画面に左右の画像が写し出せるように編集した.次にその録画テープを再生し,連続911回の吸啜運動のなかで下顎を最大に下げた状態と上げた状態の画像1822枚をコンピュータを使って取り出した.その画像をもとに児の顔面に貼付したテープ間の長さや角度を実測し下顎運動の上下間でt検定を行った.その結果から顔面筋の動きについて,健常児とHotz床装着前の口唇顎裂児や口唇口蓋裂児との違い,Hotz床装着前後の変化,および使用乳首による顔面筋の動きの違いを比較,検討し,以下のことが明らかになった.1.健常児に比べてHotz床装着前の口唇顎裂児は患側の動きが大きく,健側の動きは健常児と似ていた.2.Hotz床装着後の口唇顎裂児は患側の動きが減少し,特に口輪筋の動きが減少していた.3.Hotz床装着前の口唇口蓋裂児の患側は,健常児に比べて口輪筋の動きが活発であり,健側は口輪筋の動きは少なかった.4.Hotz床装着後の口唇口蓋裂児は患側,健側ともに動きが減少し,健常児に比べて動きが少なかった.5.吸啜時の顔面筋の動きは使用乳首の種類により違いがあり,普通乳首使用に比べて,口蓋裂用乳首を使用した場合はHotz床装着後,健常児よりも動きが少なかった.これらのことからビン哺乳時に使用した乳首が顔面筋の動きに影響していること,口蓋裂用乳首を使用するとHotz床装着後の顔面筋の動きが少ないことが示唆された.今後,症例数を増やしてHotz床装着後の使用乳首について検討していくことが必要である.
短周期超格子混晶における電子の量子準位と分散関係に関する研究

短周期超格子を新しい混晶半導体材料として有用なものとするために、本研究では(1)超格子内のヘテロ界面構造の解明と平坦性制御法の確立、(2)分散関係など電子状態の解明、(3)電子伝導と光学特性の解明と新機能の探索を目的として研究を進めている。以下に本年の主要成果を記す。(1)ヘテロ界面構造の原子スケールでの解明と完全平坦化技術の確立通常のMBE法で作製したGaAs-(AlGa)As量子井戸の界面には、高さが単原子層の凹凸が存在する。螢光線幅と成長条件の相関を調べ、この凹凸の横方向の寸法lが上側の界面で約2030nmであり、同様の寸法を持つ励起子の発光過程を乱して線幅を広げるが、下側の界面ではlが34nmであるため、擬似平坦面とし振舞うことを示した。なおMBE成長中に分子線の供給を中断して物質の拡散を促すと、上側の界面でlが数百nm以上に増大して、真に中坦な界面となることなどが判明した。(2)超格子の分散関係ならびに共鳴トンネル現象の解明制御多重障壁構造をトンネル効果で抜ける電子の共鳴的な干渉効果は超格子の分散関係や二重障壁ダイオードの電流電圧特性を支配する重要な現象である。本年は、この共鳴トンネル電流Jのダイオード構造依存性を調べ、特にJが障壁(AlGa)As層のAl組成に指数関数的に依存して減少することなどを見出した。これより、(AlGa)Asが間接遷移化してもJはΓ点におけるエネルギー差で決定されることが明らかとなった。(3)その他の成果界面に沿う電子伝導特性に関し、電子移動度の決定機構を明らかにした。又、界面凹凸による散乱に関しても新知見を得つつある。
Qスイッチレーザーを使った輻射場の密度行列の測定

輻射場の密度行列の測定を行うためには、まず、真空の揺らぎの確率分布関数を測定できる技術の確立が必要である。具体的には、光ビームをビームスプリッターで1対1に分割したときに、二つの出力の強度の差の揺らぎが、量子雑音レベルに到達している必要がある。本研究では、当初光強度が強い場合の確率分布関数の測定を目指したので、特にこの要請を満たすための条件が厳しくなった。強度が強い場合の確率分布関数の測定が可能であれば、応用範囲が広がると考えたためである。何の工夫も施さないと、差電流には大きな(古典的)過剰雑音が観測される。過剰雑音を低減するため、偏向子を用いて偏光の揺らぎ小さくする、光ファイバーでビームのポインティングスタビリティを向上させた。しかし、実験で得られた電圧値の揺らぎは、量子雑音レベルから予想されるものより大きくなった。また、電圧値の揺らぎの入力光強度依存性は、平方根になると予想されるのに対し、実験で得られたデータはほぼ比例していた。つまり、強度が強い場合には、除去することが難しい、光の強度に比例する古典的な揺らぎが存在することが明らかになった。チャージセンシティブアンプを用いた弱強度の領域では、揺らぎの大きさは、強度の平方根に比例する結果が得られた。以上の結果から、微弱領域では、量子雑音レベルの測定が可能であることが分かった。量子雑音レベルで、揺らぎの分布関数が得られないので、真空の密度行列を計算するための基礎データといして用いることが出来る。
磁性ナノ粒子の磁化ダイナミクス解明による新しい画像診断技術の開発

私たちの健康的な生活を維持することにおいて医療、特に高度な画像診断技術の貢献は多大である。現在、臨床利用されている画像診断装置には、超音波診断、X線CT(computed tomography)、MRI(磁気共鳴画像診断)、PET(陽電子放射断層撮影)などがある。これらに加え、新たな診断技術としてMPI(磁気粒子イメージング)が近年注目されている。トレーサーを集約させた腫瘍等からの信号のみを検出できることが特徴である。本研究の実施によりこの診断技術の実用化に不可欠な高感度なトレーサーを開発することが期待される。
河川流域を通じた窒素フローの定量化と窒素収支モデルの作成

本年度は、統計データのみから流域の窒素収支をもとにした河川水中のBODを予測するモデル式を完成させ、その有効性を検証した。1.窒収支をもとに素統計データのみを用いたBODの予測モデルの完成2.1.のモデルの検証モデルは行政が所有しているデータのみを用い、原単位法で流入負荷を予測し、流量で割って求めた。その際、Streeter-Phelpsの式に従って自然浄化を考慮した。1990-1998年度の人口、浄化槽使用人口などのデータと公共用水域水質測定結果のBODの値から求めた自浄係数を用いて1999-2006年度のBODを予測したところ、下水処理場の下流を除く地点では時間的変動を予測できていた。しかし、下水処理場より下流では、予測値は実測値よりも低く算出された。そこで、下水処理場の下流の予測には、全窒素濃度からN-BODを求める項をモデルに追加した。すると、下水処理場より下流のBODの時間的変化を再現することができた。以上のように、河川の流域人口・下水処理状況、下水処理場の存在などの行政の把握しているデータを元に、自然浄化と硝化を考慮することで、空間的変動を含めたBODの時間的変動を適切に予測することが出来た。この内容については、学会(第56回日本生態学会)において発表した。そして、これまでの研究成果を博士論文にまとめた。また、博士論文の第4章の内容について、雑誌(River Research and Applications)に発表した。本年度は、流域レベルでの窒素の動態のモデル化のために必要な、河道内での窒素の自然浄化機能を明らかにすることを中心に以下のように研究を進めた。1.【野外測定】下水処理場の下流で河川流量と窒素濃度を測定し窒素動態を調べた。2.【室内実験】一定時間内でのperiphytonによる窒素の吸収・吸着・転化量を調べた。3.【推定】1.2.のデータをもとに河川の窒素動態にperiphytonが与える影響を推定した。下水処理場の直下流では河川水中の全窒素(T-N)のうちアンモニウム態窒素(NH_4^+-N)が7割を占めていたが、そこから5km流下するとNH_4^+-Nは激減し3割程度になっていた。しかし、硝酸・亜硝酸態窒素(NO_2^-+NO_3^-N)はほとんど変化せず、T-NもNH_4^+-Nと同様に激減していた。次に、室内において野外で採取したperiphyton(微生物群集)の付着した石と河川水を、流速を再現したアクリルチャンバーに入れ、periphytonによる窒素の吸収・吸着・転化量を調べ、これらをもとに河川の窒素動態にperiphytonが与える影響を推定したところ、野外で減少したT-Nの618%、NH_4^+-Nの2372%と推定された。このことから、下水処理場の下流においてperiphytonは河川の窒素動態に重要な役割を果たしていることが明らかとなった。この内容については学会(応用生態工学会第11回大会)において発表し、論文にまとめ現在投稿中である。これらのデータをふまえ最終年度となる来年度は、黒瀬川流域の人口・土地利用を含む人為起源の負荷と自然由来の負荷、そして自然浄化を含めた流域レベルでの窒素の動態のモデルを完成させたい。
血小板ミトコンドリアの呼吸機能とＣａ２＋取り込み能に対する吸入・静脈麻酔薬の影響

全血から血小板を分離し,血小板ミトコンドリアにセボフルラン(0.4,1.6,3.2,8mM),プロポフォール(5,30,60,150μg/ml),ミダゾラム(0.1,2.0,10,20μg/ml)を暴露した.酸素消費量を測定し組織呼吸の変動からミトコンドリア呼吸鎖の各複合体(IV)の機能を解析した.臨床濃度の麻酔薬暴露でミトコンドリア呼吸能は亢進した.ミトコンドリアの呼吸を抑制した濃度はセボフルランで臨床濃度の20倍,プロポフォールは30倍という高濃度で,複合体Iが複合体IIに比べて強かった.セボフルランの抑制作用は臨床濃度の4倍から認められた.ミダゾラムでは有為差を認めなかった.平成23年度に続き、麻酔薬暴露時の血小板ミトコンドリアの呼吸機能を時間経過に従い測定し比較検討することで、麻酔薬の有する臓器保護作用もしくは細胞障害作用を解明し、より安全な周術期医療を確立する事を目的とし、健康成人ボランティアより採取した血液サンプル(全血)から血小板を分離した後、高感度オキシグラフであるオロボロスTMを用いてミトコンドリア呼吸鎖の機能を解析し、基本データの収集を行った。一方、平成24年度の研究計画に基づき、全身麻酔が白血球、血小板ミトコンドリア呼吸能に及ぼす影響の検討のため(採血とミトコンドリア抽出、ミトコンドリア呼吸能解析は野口が、内野とEskilElmerが補佐した)、麻酔導入で静脈麻酔薬のミダゾラム(0.04mg/kg,01mg/kg)またはプロポフォール(2mg/kg)、麻酔維持としてプロポフォール(TCI2,4 μg/ml:プロポ群)または吸入麻酔薬のセボフルレン(1,2MAC:セボ群)とイソフルレン(1,2MAC:イソ群)および麻薬性鎮痛薬フェンタニル(50μg,100μg)を用いた全身麻酔を受ける呼吸器外科予定手術で、集中治療室に入室予定の患者のうち、適格基準を全て満たし、かつ除外基準に抵触しない患者より、術前、術中(手術開始2、4時間、終了時、術後第一病日)に採血を行い、白血球、血小板を分離した後、オロボロスTMを用いてミトコンドリア呼吸鎖の機能を解析し、各群の相違について比較検討すべくデータの収集を行った。平成24年度に続き,全身麻酔を受けた患者より採血し,白血球および血小板のミトコンドリア呼吸能に及ぼす影響を解析する予定であったが,施設の移動等により困難であった.そのため平成25年度研究計画であった全身麻酔を受けた患者での白血球および血小板のミトコンドリアCa2+取りこみ能に及ぼす影響の検討を変更し,平成23年度の結果を踏まえ,in vivoでの血小板ミトコンドリアCa2+取りこみ能に及ぼす影響を検討することとした.全血から血小板を分離し,血小板ミトコンドリアにセボフルラン(0.4,1.6,3.2,8mM),プロポフォール(5,30,60,150μg/ml),ミダゾラム(0.1,2.0,10,20μg/ml)を暴露した.酸素消費量を測定し組織呼吸の変動からミトコンドリア呼吸鎖の各複合体(IV)の機能を解析した.臨床濃度の麻酔薬暴露でミトコンドリア呼吸能は亢進した.ミトコンドリアの呼吸を抑制した濃度はセボフルランで臨床濃度の20倍,プロポフォールは30倍という高濃度で,複合体Iが複合体IIに比べて強かった.セボフルランの抑制作用は臨床濃度の4倍から認められた.ミダゾラムでは有為差を認めなかった.麻酔薬暴露時の血小板ミトコンドリアの呼吸機能を時間経過に従い測定し比較検討することで、麻酔薬の有する臓器保護作用もしくは細胞障害作用を解明し、より安全な周術期医療を確立する事を目的とし、健康成人ボランティアより採取した血液サンプル(全血)から白血球、血小板を分離した後、高感度オキシグラフであるオロボロスTMを用いて、ミトコンドリア呼吸鎖の機能を解析した。血小板ミトコンドリアにセボフルラン(0.4,1.6,3.2,8mM)とプロポフォール(5,30,60,150μg/ml)を暴露した(各濃度n=57)。その後、酸素消費量を測定し、組織呼吸の変動からミトコンドリア呼吸鎖の各複合体(IV)の機能を解析することで麻酔薬の影響を検討した。統計はANOVA Dunnettの多重比較検定を用いた。セボフルラン(0.4mM)とプロポフォール(5μg/ml)の低濃度暴露では、複合体IおよびIIで酸素消費量の増加を認め、セボフルランで有意であった(p<0.001)。セボフルラン(8mM)とプロポフォール(150μg/ml)の高濃度暴露では、酸素消費量の低下を認めた。酸素消費量の抑制は、複合体Iが複合体IIに比べて、強かった。臨床濃度の麻酔薬暴露でミトコンドリア呼吸能は亢進した。酸素消費量増加による生体への影響は明らかではないが、保護的にも障害性にも働きうると思われる。