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代数幾何学の視点を用いた頂点作用素代数の研究

Enriques曲面の周期領域上の保型形式の族と、Griessが構成した2元からなる有限体上の10次元偶2次形式の直交群を自己同型群として持つ頂点作用素代数となんらかの関係があると予想し、それを調べることが、本研究課題の中心テーマであった。中心テーマの解明には至らなかったが、以下の成果が得られた。1. Enriques曲面のモジュライ空間上の保型形式の幾何学的意味を解明するために、比較的分かりやすい部分族に保型形式を制限し研究を行った。具体的には3次曲面のヘシアンを取ることで得られるエンリケス曲面を考え、3次曲面の不変式を用いて保型形式を記述することができた。3次曲面の研究は様々な観点から行われているが、本研究が新たな視点を提供することが期待される。論文をまとめ、現在投稿中である。2.散在型有限単純群論や頂点作用素代数において重要な格子としてリーチ格子がある。このリーチ格子の幾何学を用いて、昨年度、標数2でArtin invariant 1の超特異K3曲面の新しい構成方法を見いだした。論文を完成させ、現在投稿中である。なぜリーチ格子がK3曲面の研究に有用であるかはいまだに問題であるが、その解明に向けて、この研究を継続した。具体的には標数3の超特異K3曲面をこの観点から研究した。このK3曲面はフェルマー4次曲面と同型であり、その上に112本の射影直線が存在するが、これら直線はリーチルートで実現される。クンマー曲面としての112本の直線の構成や、2次曲面の2重被覆としての実現などを行い、さらに自己同型群の計算を試みている。この研究は桂利之氏(法政大学)との共同研究として行っている。3.分担者の宮地は、導来圏を多用し1のベキ根での一般線型量子群の有限次元表現の圏についてベキ根の位数が小さい圏は、大きいほうの直和因子にになることを示した。この結果はProgress in math.より本年度中に発表した。またランク2の例外型巡回ヘッケ環の分解行列を計算した。現在、専門誌に投稿中である。1.エンリケス曲面の退化として現れるCoble曲面と呼ばれる代数曲面のモジュライ空間は9次元IV型有界対称領域の算術商として表せる。今年度はBorcherds理論を用いてこの有界対称領域上の保型形式を構成した。ここには2元体上の10次元の偶2次形式の直行群である有限単純群0(10,F_2)が作用しているが、これがGreissが構成したE_8型ルート格子に付随した頂点作用素代数と関係していることを見いだした(申請計画の段階ではエンリケス曲面が対応していると予測していたが、Coble曲面を考える方がより自然であった)。頂点作用素代数のヴィラソロフレームと保型形式が1対1に形式的に出は有るが対応している。Coble曲面は射影平面の特殊な10点と考えることができるが、構成した保型形式をこの10点を使って幾何学的に意味付けることが当面の課題である。2.標数3,Artin不変量が1の超特異K3曲面はFermat型4次曲面でもあり著しい性質を持っている研究対象であるが、有限群論と密接な関係のあるLeech格子の観点から、この曲面の幾何学的構成を行った。残された課題は、この幾何学的構成を用いて、自己同型群を記述することである。3.岩堀ヘッケ代数のスペヒト加群の既約性を与える条件を一般線型量子群のDe-Visscher Donkinにより与えられた多項式表現の圏における傾斜加群が射影加群に条件と直既約入射的加群から同じウェイトで添字付けらえる余標準加群への全射を与える条件から導き出されることを示した。1.Enriques曲面の退化したCoble曲面と呼ばれる代数曲面の周期領域上の保型形式の族の構成を行った。この保型形式の族は、Griessが構成した2元からなる有限体上の10次元偶2次形式の直交群を自己同型群として持つ頂点作用素代数となんらかの関係があると予想されるものである。2009年9月にエジンバラで行われた頂点作用素代数と保型形式をテーマとした国際会議で招待講演を行い、専門家と研究連絡を行い、保型形式の幾何学的な意味の考察を行った。2.散在型有限単純群論や頂点作用素代数において重要な格子としてリーチ格子があるが、このリーチ格子の幾何学を用いて7年前にDolgachev氏と標数2のArtin invariant 1の超特異K3曲面の様々な構成方法を見いだした。なぜリーチ格子がK3曲面の研究に有用であるかはいまだに問題であるが、その解明に向けて、この研究に再度取り組んだ。具体的には標数2の超特異楕円曲線の直積で現せるアーベル曲面を位数3の自己同型で商を取って得られる曲面が上記の超特異K3曲面に同型であることを示した。リーチ格子の幾何学から、この超特異K3曲面上には42本の特別な射影直線が存在することが従うが、アーベル曲面上の曲線の配置を用いてこの42本の射影直線の存在の再証明も得ている。この結果は、桂利之氏との共同研究である。3.有限及び無限一般線型群と一般線型量子群のモジュラー表現論を研究した。これ等の群/量子群の表現の圏の導来圏の三角圏同値を使って表現の圏の比較を行ってきた。

より具体的にはランクが同じだが異なる1のべき根における一般線型量子群の有限次元表現の圏の比較を行った。Enriques曲面の周期領域上の保型形式の族と、Griessが構成した2元からなる有限体上の10次元偶2次形式の直交群を自己同型群として持つ頂点作用素代数となんらかの関係があると予想し、それを調べることが、本研究課題の中心テーマであった。中心テーマの解明には至らなかったが、以下の成果が得られた。1. Enriques曲面のモジュライ空間上の保型形式の幾何学的意味を解明するために、比較的分かりやすい部分族に保型形式を制限し研究を行った。具体的には3次曲面のヘシアンを取ることで得られるエンリケス曲面を考え、3次曲面の不変式を用いて保型形式を記述することができた。3次曲面の研究は様々な観点から行われているが、本研究が新たな視点を提供することが期待される。論文をまとめ、現在投稿中である。2.散在型有限単純群論や頂点作用素代数において重要な格子としてリーチ格子がある。このリーチ格子の幾何学を用いて、昨年度、標数2でArtin invariant 1の超特異K3曲面の新しい構成方法を見いだした。論文を完成させ、現在投稿中である。なぜリーチ格子がK3曲面の研究に有用であるかはいまだに問題であるが、その解明に向けて、この研究を継続した。具体的には標数3の超特異K3曲面をこの観点から研究した。このK3曲面はフェルマー4次曲面と同型であり、その上に112本の射影直線が存在するが、これら直線はリーチルートで実現される。クンマー曲面としての112本の直線の構成や、2次曲面の2重被覆としての実現などを行い、さらに自己同型群の計算を試みている。この研究は桂利之氏(法政大学)との共同研究として行っている。3.分担者の宮地は、導来圏を多用し1のベキ根での一般線型量子群の有限次元表現の圏についてベキ根の位数が小さい圏は、大きいほうの直和因子にになることを示した。この結果はProgress in math.より本年度中に発表した。またランク2の例外型巡回ヘッケ環の分解行列を計算した。現在、専門誌に投稿中である。
The Faerie Queene 全巻の本文研究

The Faerie Queene全巻の本文を書誌学的データに基づいて見直し、将来の新しいテクストの編纂に資するために、まず、第1巻から第3巻までは、1590年出版の初版を、第4巻から第6巻までは、1596年出版の初版を、Cantos of Mutabilitie(第7巻)については1609年の二折版をベーステクストとして、コンピュータ入力済みのテクスト・ファイルを厳密に校正した。次に、約12部の異本を校合し、印刷中に生じた異同(プレス・バリアント)を収集し、各異同について正誤を判断して記録し、各巻のテクストの確定に際してこれを参照した。最後に、全テクストを検討し、オリジナルの誤植の訂正を含めて変更を加えた箇所をすべて記載したテクスチュアル・ノ-ツを作成した。それぞれ再版と校合して異同を検討した他、Oxford EditionやVariorum Edition等の現代版も参考にしてテクストを決定したが、全体としては初版テキストを尊重する編纂方針をとった。異本校合からは、これまでに記録されていない新たなプレス・バリアントをいくつか発見することができた。第1巻から第3巻の初版本に付された正誤表の分析からは、印刷所における校正の様態、及び詩人スペンサーの関与の仕方などについて推定する上で、相当の根拠を得ることができた。また、韻律に即した綴り字については、第1巻から第3巻の再版の植字工は全体としてかなり忠実に原稿を再現しているが、韻律を乱す形での変更をしている場合も多いことも明らかにした。これらに関しては、A Note on the Errata to the 1590 Quarto of The Faerie Queeneと題して『金城学院大学論集』に発表した。綴り字韻の不揃いについては、詩人、植字工の双方とも原則として校正の対象としなかったことが、ほぼ明らかとなった。これに関しては、「『陽性の女王』の脚韻語の綴り」として、日本スペンサー協会編による論集(本年6月刊行予定)に投稿した。テキストのコンピュータ入力とその校正は完了し、本研究の主目的であるテキスト確定とテキスチュアル・ノ-ツ作成の作業に入っている。その過程で、1609年出版の二つ折り本のテキストも参照しているが、この版の編者は1596年版の単純な誤植の機械的な訂正にとどまらず、文学的に的確な判断により校訂をしていることが多く、編集の質が相当に高度であることが判明した。本研究の直接の対象ではないが、The Faerie Queeneの本文研究の集大成のためには、今後はこの版についての本格的な書誌学的分析も必要となろう。異本校合からは少数ではあるが、新たなプレス・バリアントを発見することができた。1590年版(第1巻第3巻)については、その巻末に付された正誤表の分析と合わせて、印刷所における校正の様態、および詩人スペンサーの関与の仕方などについて推定する上で、ある程度の根拠を得ることができた。特に、綴り字韻の不揃いについては、詩人、植字工の双方にとって校正の対象とはならなかったことが、ほぼ明らかとなった。これに関しては、「詩人の意匠と植字工」と題して、日本スペンサー協会編による論集に投稿中である。1596年版(第4巻第6巻)の印刷工程および植字工分析については、フランク・B・エバンズの先行研究(1965年)があるが、ごく簡単な綴り字テストによる追跡調査を行った結果、十分に信頼できるものであるとの確証を得た。

この版の印刷工程をさらに明らかにすることは、当面の目的にとって必須ではないので、当初計画していた独自の再調査はせず、必要な知見は彼の研究に衣拠することとし、今後その分の時間を各種の作業の精度を高めるための点検にあてる。The Faerie Queene全巻の本文を書誌学的データに基づいて見直し、将来の新しいテクストの編纂に資するため、まず、第1巻から第3巻までは、1590年出版の初版を、第4巻から第6巻までは、1596年出版の初版を、Cantos of Mutabilitie(第7巻)いついては1609年の二折版をベーステクストとして、コンピュータ入力済みのテクスト・ファイルを厳密に校正した。次に、約12部の異本を校合し、印刷中に生じた異同(プレス・バリアント)を収集し、各異同について正誤を判断して記録した。各巻のテクストの確定に際してこれを参照した。最後に、全テクストを検討し、オリジナルの誤植の訂正を含めて変更を加えた箇所をすべて記載したテクスチュアル・ノ-ツを作成した。それぞれ再版と校合して異同を検討した他、Oxford EditionやVariorum Edition等の現代版も参考にしてテクストを決定したが、全体としては初版テクストを尊重する編纂方針をとった。異本校合からは、これまでに記録されていない新たなプレス・バリアントをいくつか発見することができた。第1巻から第3巻の初版本に付された正誤表の分析からは、印刷所における校正の様態、及び詩人のスペンサーの関与の仕方などについて推定する上で、相当の根拠を得ることができた。また、韻律に即した綴り字については、第1巻から第3巻の再版の植字工は全体としてかなり忠実に原稿を再現しているが、韻律を乱す形での変更をしている場合も多いことも明らかにした。これらに関しては、A Note on the Frrata to the 1590 Quarto of The Faerie Queeneと題して『金城学院大学論集』に発表した。綴り字韻の不揃いについては、詩人、植字工の双方とも原則として校正の対象としなかったことが、ほぼ明らかになった。これに関しては、「『妖精の女王』の脚韻語の綴り」として、日本スペンサー協会編による論集(本年6月刊行予定)に投稿した。
新しい音声メディアによるユニバーサルコミュニケーションの研究

音声としてのメディアを拡張する二つの新しい技術(1)声を出さなくても音声によるコミュニケーションが可能となる非可聴つぶやきという静かな音声メディアと、(2)騒音下における歪なしでの音源分離SIMO-ICAの研究を発展させ、企業への技術移転を行った。また、公共機関に音声情報案内システム「たけまるくん」を設置して、実環境での音声認識技術が利用可能であることを実証した。音声としてのメディアを拡張する二つの新しい技術を見出した。声を出さなくても音声によるコミュニケーションが可能となる非可聴つぶやきという静かな音声メディアの発見と、騒音下における歪なしでの音源分離SIMO-ICAの原理である。非可聴つぶやきにより、会議や電車の中など声を出せない環境でも、声を出さないで電話ができる可能性が出てきた。歪なしでの音源分離SIMO-ICAは、騒音下でも携帯の画面を見ながらの通話や、車の中でのハンズフリー通話の音声品質を飛躍的に高める可能性を持っている。これらの二つの新しい音声技術は、発話/聴覚障害者の音声コミュニケーションの補助、機械とのコミュニケーションとしての音声認識技術との融合も期待できる。本研究では、これらの二つの音声技術を核として、新しい音声ユニバーサルコミュニケーションの研究を行う。音声によるユニバーサルコミュニケーション手段を研究開発して、4年後には、技術および装置の完成度を上げ、日常で利用できるレベルにする。音声メディアを拡張する二つの新しい技術、声を出さなくても音声によるコミュニケーションが可能となる非可聴つぶやきという静かな音声メディアと、騒音下における歪なしでのブラインド音源分離SIMO-ICAの原理を活用して、新しい音声ユニバーサルコミュニケーションの研究を行っている。平成19年度の研究実績をまとめる。(1)非可聴つぶやき(NAM)による音声コミュニケーション手段の研究開発(a)今までのNAMマイクの試作および改良の成果を生かして、NAMマイクの仕様を決定して、ブルートゥース型の携帯型のNAM入力装置の試作を行った。(c)20名以上の発声者のNAMデータによる不特定話者音韻モデルの構築の検討を行った。(2)歪なし音源分離SIMO-ICAによる音声コミュニケーション手段の研究開発(a)音場再現技術を用いて駅の音環境を再現し、ブラインド音源分離手法を用いてハンズフリーのロボット対話システムを構築した。(b)SIMO-ICAによる音源分離アルゴリズムの収束速度と精度を上げるために、初期値の設定方法、繰り返しアルゴリズムについて検討した。(c)ハンズフリー音声認識の認識精度の向上を目指して、インパルスレスポンスを利用した残響抑圧について音韻モデルの観点から検討を行った。音声メディアを拡張する二つの新しい技術、声を出さなくても音声によるコミュニケーションが可能となる非可聴つぶやきという静かな音声メディアと、騒音下における歪なしでのブラインド音源分離SIMO-ICAの原理を活用して、新しい音声ユニバーサルコミュニケーションの研究を、音声対話システムの研究と並行して行っている。平成20年度の研究をまとめる。(1)非可聴つぶやき(NAM)による音声コミュニケーション手段の研究開発ブルートゥース型NAMマイクで、約30名(各自100文発声)のNAM、小声、ささやき声の発話を新しいNAMマイクで集録した。さらに、NAM音声認識の不特定話者音韻モデルを話者適応技術により構築し、認識性能の評価を行った。(2)歪なし音源分離SIMO-ICAによる音声コミュニケーション手段の研究開発SIMO-ICAを利用した背景雑音の除去に強いBSSA方式の実時間処理を実現して、実環境でのハンズフリーロボット対話システムを構築し、かつ、認識性能を評価した。(3)実環境音声対話システムの研究開発音声対話システムに音声検索の機能を追加の研究を開始した。検索語やローカル情報を利用した音声検索のための言語モデルの構築方法についての検討を行った。新しい静かな音声メディアである非可聴つぶやき(NAM)による無音声認識と無音声電話の研究、歪みなしの音の分離技術SIMO-ICAを用いたハンズフリー音声認識システムの研究、実環境での音声対話システムの研究を推進した。(1)非可聴つぶやき(NAM)による音声コミュニケーション手段の研究(a) NAM発声はなじみのない発声方法であるので、計算機から適切な発声方法の適切な指示を行なう方法について検討して、NAM音声認識(無音声認識)によって評価を行った。(b)無音声電話に向けて、話者間で同じ発声を必要としない教師なし適応アルゴリズムを検討した。(2)歪なし音源分離SIMO-ICAによる音声コミュニケーション手段の研究(a) SIMO-ICAを利用した背景雑音の除去に強いBSSA方式の実時間処理を改良して、人にも聞きやすくするために、ミュージカルノイズの低減手法について検討した。(b)ハンズフリーロボット対話では、ロボットの内部雑音の処理が必要である。この内部雑音分離アルゴリズムを半教師あり独立成分分析によるブラインド音源分離の観点から適応処理手法の研究を行った。(3)実環境音声対話システムの研究(a)音声対話システムに音声検索の機能を追加の研究をさらに進める。とくに、音声検索のための言語モデルの構築方法について、最新の検索語情報、ローカル情報、グーグルNグラムを活用して検討した。

(b)機械学習による音声と非音声の識別、タスク内発話とタスク外発話の識別に、BOW (Bag of Words)も利用した手法を考案して、性能を改善した。引き続き(1)新しい静かな音声メディアである非可聴つぶやき(NAM)による無音声認識と無音声電話の研究、(2)歪みなしの音の分離技術SIMO-ICAを用いたハンズフリー音声認識システムの研究、(3)実環境での音声対話システムの研究を推進した。(1)非可聴つぶやき(NAM)による音声コミュニケーション手段の研究(a)NAMマイクの特性や話者の発話スタイルに、少ない任意の発話で適応できる無音声電話の構築を目指し、装着場所や発話スタイルの適応で成果をあげた。(b)大量の通常発話も利用した話者変換手法を用いて、不特定話者のNAM音韻モデルを構築して、不特定話者NAM音声認識の性能を向上させた。(2)歪なし音源分離SIMO-ICAによる音声コミュニケーション手段の研究(a)種々の音環境でのミュージカルノイズの低減手法について、理論的な評価尺度の研究を進め、音環境に適応してミュージカルノイズの量を制御できるアルゴリズムを確立した。(3)実環境音声対話システムの研究(a)音声情報案内システムでのタスク外発話の検出能力の向上と、WebのVoice Searchの検出能力を向上させ、タスク外発話にも応答できるシステムを構築を行った。(b)平城遷都1300年祭で4ヶ月間の運用して、音声情報案内システムのポータビリティ、Voice Searchの有効性などの評価を行った。
タンパク質構造・機能モディファイヤーとしてのサポニンの寄与

トリプシンインヒビター(BBI)と大豆サポニンの混合物のCDやNMRスペクトルから大豆サポニンはBBIの高次構造をわずかに変化させることによってトリプシンに対する阻害活性を増強させるものと考えられた。そこで次に乳ホエーを構成するタンパク質を試料として大豆サポニンの影響を調べた。すなわち、ホエータンパク質としてβーラクトグロブリン(β-Lg)とαーラクトアルブミン(α-La)を用いて大豆サポニンを添加した際のトリプシンおよびキモトリプシン分解率を測定した。その結果、以前に用いたウシ血清アルブミンや大豆グロブリンタンパク質とは異なり、β-Lg、α-Laはサポニンの添加によりトリプシンで分解されやすくなった。特にα-Laはサポニン無添加時に10ないし20%程度であった分解率がサポニン添加によって100%となった。さらにこの効果は緩衝液のイオン強度の影響を受け、0.01Mリン酸緩衝液ではほとんど分解率に差はなく、0.5M以上の濃度の時にサポニンの影響が現れた。そこでα-LaをNMR測定に供し、立体構造変化について調べたところ、0.01M緩衝液における測定ではサポニンの添加によるシグナルの変化はほとんどなかったのに対し、0.1M緩衝液では高磁場シフトしたメチル領域ではシグナルの広幅化が、また芳香族領域では顕著なシグナルのシフトが見られ、高次構造変化を伴っていることが示された。しかしながら、COSYスペクトル上ではシグナル位置に大きな差異は見られなかった。このことはαーLa分子すべてがサポニンと相互作用しているのではなく大部分はnativeな構造を保っており、一部が構造変化してトリプシン感受性を高めているのではないかと推測された。サポニンの添加によってインヒビターのトリプシン阻害活性が上昇することより、トリプシンとインヒビターの結合定数が変化するものと考えた。そこで最近生体分子間の相互作用解析に用いられ注目を集めているBIAcoreを用いて解離定数を測定した。その結果、サポニンを添加した系でも安定したセンサーダラムが得られ、各種パラメータを計算することかでき、Kd値はサポニンの添加によって約15%ほど低下し、平衡が複合体生成へと移動していることが示されたがその程度は小さかった。サポニンのトリプシンインヒビター高次構造に及ぼす影響について検討するためにCDスペクトルを測定した。その結果、サポニンの添加量に依存してスペクトルの変化が見られ、Yangらの式によって2次構造成分を計算したところ、比較的少量のサポニン添加ではβ-ターンの増加が見られ、さらにサポニンの添加量を増加させるとα-ヘリックスの出現が見られた。次に、重水を用いてインヒビターとサポニンの混合物についてNMRスペクトルの測定を試みた。その結果、サポニンを添加した試料でもスペクトルが得られ、αプロトン-βプロトン間のクロスピークの位置に差が見られた。しかしながら、重水中の測定ではアミドプロトンのシグナルが消失してしまうため、現在さらに軽水中でのスペクトル測定を試みている。現在、巨大な水のピークを消去しタンパク質のシグナルを抽出するための操作を習熟中でまだ満足のいく成果は得られていない。
睡眠時・覚醒時ブラキシズムと心理社会的因子およびTMDの共分散構造分析

ポータブル筋電により夜間睡眠時の顎筋活動を客観的に評価し,心理テストにより情動ストレスを,質問紙法により起床時のTMD自覚症状を,SBの自覚と他覚,顎の疼痛および疲労,顎運動障害および開口障害,顎関節雑音などのTMD自覚症状などを数値化し,回帰分析を応用したパス解析を行った。その結果,情動ストレスはSBを含む夜間睡眠時の顎筋活動を増加し,増加した顎筋活動は起床時のTMD自覚症状のみならず,顎の疼痛と疲労のTMD自覚症状を起こし,顎の疼痛と疲労は顎運動障害および開口障害の原因になることが示唆された.睡眠時・覚醒時ブラキシズムなどの口腔習癖,情動ストレスなどの心理社会的要因を客観的に数値化し,共分散構造分析の手法を用いて,Temporomandibular Disorders(TMD)発症にかかわる主要な因子の直接効果の大きさを推定する.このようにして,生物心理社会的モデル(biopsychosocial model)の枠の中でTMDの複雑な因果図式を整理することが目的である.睡眠時・覚醒時ブラキシズムの客観的評価には超小型携帯筋電計により測定した。顎筋活動を用い,情動ストレスなど心理社会的要因は自律神経活動と心理テスト等で評価する.TMD発症の因子の強さを明らかにするため,口腔習癖,情動ストレスなど社会心理学的因子,TMD症状を評価し共分散構造分析により双方向因果関係,潜在的因子も含めて,各因子の直接効果の強さを明らかにする.各因子を表すパラメータは質問紙法など主観的方法の他,客観性を高めるため以下の方法で評価する.被験者は歯学部学生から約40名について以下のような方法によりデータを採取した。1)睡眠時ブラキシズムは超小型携帯筋電計で記録した筋活動を評価する.2)情動ストレスなど社会心理学的評価は心理テストにより評価する.3)口腔習癖の評価:質問紙法による.4)心理社会的要因の評価:質問紙法(既存の心理テスト)による.5)TMD(Temporomandibular Disorders)症状の評価:質問紙法による.以上から,小型携帯生体情報測定装置(ポータブル筋電計)による評価は質問紙法による口腔習癖の評価と相関があり,質問紙法による口腔習癖の妥当性があることを本年度は明らかにした。夜間睡眠時の顎筋活動,情動ストレス,起床時のTemporomandibular Disorders(TMD)自覚症状および睡眠時ブラキシズム(以下SB)の自覚と他覚の因果関係の解析を行った。研究対象者はTMD好発年齢初期の若年成人40名(男性24名,女性16名,平均年齢22.8±1.2歳)とした。夜間睡眠時の顎筋活動を評価するため,被験筋は右側咬筋とした.筋活動の測定は超小型携帯筋電計を用い,サンプリング周波数は512Hz,振幅分解能は10bitにそれぞれ設定した。可能な限り日常生活環境かつ無拘束下での測定を行うため,測定場所は被験者の自宅とし,測定期間は任意の2夜とした。日本語版Stress Arousal Check List(JSACL)を用いて,研究対象者の情動ストレスを評価した。研究対象者に回答させた後,規定の採点方法によりJSACL重圧感を算出し,これを情動ストレスとした。独自に作成した質問紙の項目により,起床時のTMD自覚症状およびSBの自覚と他覚を評価した。起床時のTMD自覚症状およびSBの自覚と他覚に対する質問項目のそれぞれについて主成分分析を行い,情報を集約化した主成分得点を求めた。これらのパラメータを用いて重回帰分析を応用したパス解析を行い,得られた標準偏回帰係数(以下β)でパス係数を推定し,因果関係の強さを求めた。JSACL重圧感はDurationを増加させ,起床時のTMD自覚症状を起こし,増加したDurationと起床時のTMD自覚症状はSBの自覚と他覚につながっていることがわかった。研究対象者はTMD好発年齢初期の若年成人40名(男性24名,女性16名,平均年齢22.8±1.2歳)とした.これら被験者について,以下の評価を実施した.すなわち,超小型携帯筋電計(Actiwave EMG: CamNtech Ltd,England.以下A-EMG)によりSBを含む夜間睡眠時の顎筋活動を客観的に評価した.さらに,日本語版Stress Arousal Check List(JSACL)を用いて,研究対象者の情動ストレスを評価し,TMJ Scaleによる質問紙法により顎の疼痛および疲労,顎運動障害および開口障害,顎関節雑音などのTMD自覚症状などを評価した.分析方法は以下のようにした.すなわち,A-EMGにより測定したSBを含む夜間睡眠時の顎筋活動は20% MVC以上の顎筋活動とし,その持続時間を分析対象とした.JSACLは規定の採点方法によりJSACL重圧感を算出し,これを情動ストレスとした.TMD自覚症状は,TMJ Scaleの項目を吟味し,疼痛,開口障害,顎関節雑音のTMDの3大症状の3群を評価に使用し,それぞれの群ごとに主成分分析を行い,第1主成分を合成変量として5つの合成変量を算出,TMDの主観的症状の変量とした.このようにして,評価した結果をパラメータとして数値化し,回帰分析を応用したパス解析を行い,夜間睡眠時の顎筋活動,情動ストレスおよびTMD自覚症状の因果関係を検討した.

その結果,JSACL重圧感によって増加したDurationは,顎の疼痛と疲労を起こし,この顎の疼痛と疲労は顎運動障害および開口障害を生じるとの直接効果があることが判明した.共分散分析によっても同様の結果が得られた.ポータブル筋電により夜間睡眠時の顎筋活動を客観的に評価し,心理テストにより情動ストレスを,質問紙法により起床時のTMD自覚症状を,SBの自覚と他覚,顎の疼痛および疲労,顎運動障害および開口障害,顎関節雑音などのTMD自覚症状などを数値化し,回帰分析を応用したパス解析を行った。その結果,情動ストレスはSBを含む夜間睡眠時の顎筋活動を増加し,増加した顎筋活動は起床時のTMD自覚症状のみならず,顎の疼痛と疲労のTMD自覚症状を起こし,顎の疼痛と疲労は顎運動障害および開口障害の原因になることが示唆された.平成26年度は,得られたパラメータの相関行列から相互の関連性を検討し,相互の相関が高い類似のパラメータは主成分分析により情報を集約化した主成分負荷量を求め,相互に独立したパラメータはそのまま用いて,因果図式モデルを構築し,重回帰分析の手法を応用して各因子の直接効果の大きさを推定する予定であった。起床時のTMD自覚症状,情動ストレスおよびSBの自覚と他覚などの因子相互間の関連の強さについて分析できたため,順調に伸展していると判断できる。補綴理工系歯学携帯筋電計により客観的に評価した夜間睡眠時の顎筋活動,心理テストにより評価した情動ストレス,質問紙法により評価した起床時のTMD自覚症状,SBの自覚と他覚,顎の疼痛および疲労,顎運動障害および開口障害,顎関節雑音などのTMD自覚症状などをパラメータとして数値化し,回帰分析を応用したパス解析を行い,夜間睡眠時の顎筋活動,情動ストレスおよびTMD自覚症状の因果関係を明らかにする。平成26年度は起床時のTMD自覚症状を主に分析したが,本年度は顎の疼痛および疲労,顎運動障害および開口障害,顎関節雑音などのTMD自覚症状を加えて分析する。さらに,睡眠時・覚醒時ブラキシズムなどの口腔習癖,情動ストレスなどの心理社会的要因を客観的に数値化し,共分散構造分析の手法を用いて,Temporomandibular Disorders(TMD)発症にかかわる主要な因子の直接効果の大きさを推定する。現在までに、睡眠時ブラキシズムなどの口腔習癖の評価の妥当性と信頼性の検討については、当初予定していたように、平成25年度に小型携帯生体情報測定装置(ポータブル筋電計)を用いて睡眠時ブラキシズムの客観的な評価が可能であることが判明し、さらに、本年度はこの小型携帯生体情報測定装置を用いて質問紙法の妥当性を検討することができた。平成26年度に計画していた以下の点について解析が終了したため次年度使用額が生じた。すなわち、パラメータの相関行列から相互の関連性を検討し、相互に相関が高い類似のパラメータは主成分分析により情報を集約化した主成分負荷量を求め,論理的根拠,時間の前後性などを考慮して因果図式モデルを構築し、重回帰分析の標準偏相関係数から因子の直接効果の大きさを推定まで解析が終了した。被験者を追加し,25年度と同様の調査研究を継続して行う.得られたパラメータの相関行列から相互の関連性を検討.相互に相関が高い類似のパラメータは主成分分析により情報を集約化した主成分負荷量を求める.相互に独立したパラメータはそのまま分析に使用する.論理的根拠,時間の前後性などを考慮して因果図式モデルを構築
ガラス転移温度以下の温度における高分子ガラスの緩和挙動

ポリスチレンのような非晶性高分子は高温では流動性を示すが、冷却固化されると流動性を持たない状態(ガラス状態)になる。本研究では、このようなガラス状態中における高分子のダイナミクスをさまざまな手法を組み合わせて調べ、ガラス状態で高分子がどのように運動しているのか、どのように記述すればよいのかを明らかとする。実験的に粘弾性測定、誘電緩和測定、赤外分光測定等の複数の異なる手法を組み合わせることで分子レベルのダイナミクスを調べる。また、得られた実験結果を分子シミュレーションや理論モデル等と比較することでダイナミクスを詳細に調べる。
医学と工学の連携による電気生理学的心臓突然死予知手法の開発

本研究では心室細動(VF)の発現に関与する因子を明らかにし、心臓突然死(SCD)を予知する手法を検討した。VFの発生に関与する電気生理学的因子をコンピュータシミュレーションで評価した結果、再分極異常、脱分極異常、自律神経活動異常が関連することが示された。ホルター心電図を用いて、再分極異常指標(T-wave alternans)、脱分極異常指標(心室late potentials)、自律神経活動異常指標(heart rate turbulence)を心筋梗塞および心筋症患者で評価したところ、心室性不整脈既往患者ではこれらの指標が高率に検出され、SCDの予知指標として活用できる可能性が示された。平成25年度ではホルター心電計を用いて、実際の患者(心筋梗塞あるいは心筋症患者)で心電学的予知指標の測定を行った。実施施設は、東邦大学医療センター大森病院(担当:分担研究者の阿部敦子氏)、滋賀医科大学付属病院(担当:分担研究者の芦原貴司氏)、および杏林大学医学部付属病院(担当:連携研究者の三輪陽介氏)である。計測した指標は、具体的には心電図上のQRS波終末部の遅延電位(late potentials:LP)の変動、T波の交互性変化(T-wave alternans:TWA)、heart rate turbulence(HRT)、heart ratedeceleration capacity(HRDC)であり、これらを同時に計測した。LPは脱分極異常、TWAは再分極異常、HRTとHRDCは自律神経活動異常を反映する指標である。それぞれの施設で得られた各データの集積を現在行っている最中であるが、多くの患者で4つの指標の同時評価が可能であった。各データ間の関連性(相関性)を評価することにも主眼を置いて進めている。若干矛盾的が生じており、これについてはコンピュータシミュレーションを随時行い、その得られた臨床データの妥当性について現在検証している。コンピュータシミュレーション解析は、医療工学に精通している国立循環器病研究センターの分担研究者である中沢一雄氏に行っていただいている。平成26年度においても心電学的予知指標の集計を進めていく予定である。平成24年度に実施した研究は、コンピュータシミュレーションによる心室細動のメカニズム解明とホルター心電計を用いて測定した心電学的指標を予備評価であった。コンピュータシミュレーションでは、「脱分極異常、再分極異常、自律神経活動異常を反映する電気生理学的指標の統合的かつ多階層的活用」の妥当性を検証した。医療工学に精通している国立循環器病研究センターの中沢一雄室長に行っていただいた。心筋細胞の最新数学モデルを用いて心室形状モデルを作成し、人工電気刺激を与え持続性の細動興奮波(心室細動)を誘発した。興奮波をスーパーコンピュータで解析し、大規模な数値シミュレーションを行った。その結果、脱分極異常と再分極異常が絡み合うことで心室細動が成立することが判明した。次に、実臨床においてホルター心電計を用いて心室遅延電位(late potentials:LP)、T波オルタナンス(T-wave alternans:TWA)、心拍タービュランス(heart rate turbulence:HRT)の測定を行った。測定は、東邦大学の阿部敦子博士研究員、滋賀医科大学の芦原貴司助教、杏林大学の三輪陽介助教に行っていただいた。ホルター心電図のNASA誘導およびCM5誘導において、24時間連続して3つの指標を評価した。心室LPにおいては、加算平均法により1fQRS、2RMS40、3LAS40の3つのパラメータを30分毎にタイムドメイン解析した。TWAにおいては、オルタナンス(Talt)電位を15秒毎にスペクトル解析した。HRTにおいては、turbulence onset(TO)とturbulence slope(TS)の2つのパラメータを解析した。これら3つの指標の測定をわれわれが所有している解析システムで問題なく行うことができた。最終年度である平成26年度では、実臨床で心疾患(主に心筋梗塞、心筋症)を有する約100例の患者において、心電学的指標の有用性を検討した。ホルター心電計で3つの心電学的指標、すなわち心室遅延電位(late potentials:LP)、T波オルタナンス(T-wave alternans:TWA)、心拍タービュランス(heart rate turbulence:HRT)を測定したが、全例で計測することが可能であり、かつ我々が所有している解析システムを用いて問題なく行うことができた。その結果、過去に心室性不整脈イベント(定義:心室細動と持続性心室頻拍)をきたした患者では、心室LP、TWA、HRTが陽性と判定されることが多く、各々の指標が心室性不整脈イベントに対しての独立した危険因子であることが判明した。さらに、心室LPとTWAの組み合わせ、すなわち脱分極異常と再分極異常の組み合わせが、危険な患者を選出することに最も有用であることが判明した。

HRT(自律神経活動異常)については、個々の患者ごとに吟味する必要があることも明らかとなった。以上の結果から、電気生理学的異常を反映する指標の統合的かつ多階層的活用の有用性が明らかとなり、実臨床で応用することの道が開けた。医歯薬平成25年度では、ホルター心電図を用いて心電学的指標(LP、TWA、HRT、HRDC)の実臨床でのデータ集積に主眼をおいていたが、幸いにして順調にデータの集積が行われている。ただ、目標としていた症例数の約80%しか達成していないため、今後もデータ集積を進めていく予定である。以上のことから、おおむね順調に進展していると判断した。平成24年度では、コンピュータシミュレーションを用いて心室細動の興奮波を解析することと、われわれが注目した心電学的指標を実臨床において予備的に評価することを達成目標に掲げていた。コンピュータシミュレーションでは、心室形状モデルで誘発した心室細動中の興奮波の解析をスーパーコンピュータで行うことができ、その成立メカニズムを知ることができた。また、実臨床においてのホルター心電計を用いた心電学的指標の評価では、3つの指標(LP、TWA、HRT)をわれわれの解析システムで問題なく行うことができた。以上の理由で、研究はおおむね順調に進展していると判断した。本研究課題の今後の推進方策としては、平成25年度に十分ではなかった実際の患者での4つの心電学的指標の測定を平成26年度にも続けていく予定である。これまでは主に心筋梗塞後患者において指標を測定してきたが、これを心筋症患者にも広げ、積極的に臨床例でのデータ集積を行っていく。当然のことながら、進行過程で生じた矛盾点や疑問点については、コンピュータシミュレーションで検証する予定である。実臨床のデータとの結果とのすり合わせが必要なため、最終年度に当たる平成26年度では専門的な解析が必要になる。そのため、稲田慎先生(国立循環器病研究センター・研究所・研究情報基盤管理室・特任研究員)を連携研究者として加える予定である。本研究課題の今後の推進方策としては、平成24年度に立案した研究がおおむね順調に達成できたことから、平成25年度では当初から予定していた研究を計画書に基づいて着実に行っていく。具体的には、平成25年度では、コンピュータシミュレーション解析で得られた結果の再検証と、心疾患を有する患者でのホルター心電計を用いた3指標の実臨床での測定を予定している。コンピュータシミュレーションでは、異なる心室形状モデルを作成し、誘発した心室細動中の興奮波を解析する。平成24年度の結果と矛盾する点がないかを評価する。解析は、国立循環器病センター研究所の中沢一雄工学博士にスーパーコンピュータを用いて行っていただく予定である。実臨床でのホルター心電計を用いた心電学的指標の解析は、平成24年度とは異なり心疾患(心筋梗塞、心筋症、特発性病態など)を有する患者で行い、3指標と心疾患の関連性を評価する。脱分極異常指標、再分極異常指標、自律神経活動異常指標のいずれが最も関与するかを検討する。
食意欲の促進と抑制のバランスを考慮した肥満・低栄養への脳科学的新規運動療法の考案

本研究では、時間・空間分解能に優れた脳磁図法を用いた脳神経ネットワークの評価系によって、現代人の肥満や低栄養の背景となっている食意欲の促進・抑制バランスの破綻機序を解明し、その修復法として運動指導をリンクさせた新規の脳科学的生活指導法の立案を目指す。平成30年度は、この破綻機序を解明する上で、特に身体的疲労感に注目し、食の意欲やその基盤である脳神経ネットワークに与える影響について検討した。実験では、音による疲労感の条件付けを利用した。健常成人男性(20名)を対象に、連続した2日間で実験を行い、1日目には、音刺激と共に食品画像と対照画像がランダムに提示される画像課題を行い、続いて画像課題で使用した音刺激を聞きながら10分間のハンドグリップ課題を行った。2日目には1日目と同一の画像課題を(音刺激とともに)行い、その画像課題中の脳磁場活動を測定した。音刺激は、条件付け音刺激と対照音刺激の2種類を使用した。また、各課題の前後にはVisual analogue scale(VAS)により食欲と疲労感の評価および、握力の測定を行った。ハンドグリップ課題によって疲労感の増加と握力の低下が認められた。2日目には、音を聞くことによって疲労感の増加が生じたが(条件付けの成立)、握力の変化は認めなかった。油っこいものに対する食欲は2日目の条件付け音を聞いた後では増加する傾向が見られた。また、食品画像を見ることによって右側の補足運動野に引き起こされるθ帯域のパワー値の低下が疲労感の存在下で抑制され、その抑制の程度と2日目の油っこいものに対する食欲の変化との間には正の相関を認めた。我々は先行研究で補足運動野が食意欲の調節と関係する可能性を報告している。平成30年度の研究では、我々が開発した食意欲の促進・抑制バランスに関する脳科学的評価系(脳磁図法)を用いることで、視覚的食刺激に対する脳神経活動が身体的疲労感の存在下で変化することを明らかにした。本年度の成果は、身体活動と食の意欲・食行動の相互を結ぶ脳神経メカニズムの解明に貢献するものと考えられる。さらに、運動指導を実践していく中で認められるような疲労・疲労感が脳神経活動の面からも日常の食行動に影響を与える可能性を示唆しており、食意欲の促進・抑制バランスの破綻を修復する生活指導法の中での運動指導を考案する上で有益な知見であると思われる。よって、本研究は全体として順調に進んでいると考える。平成30年度に注目した疲労・疲労感以外にも、心理的ストレスを含む日常生活における様々な負荷要因は、好ましい生活習慣の定着を阻むと考えられ、運動指導を含めた生活指導法全体を考案する上でもこの点は重要であると考える。そこで、平成31年度の研究では、これらの負荷要因が食の意欲やその基盤になる脳神経ネットワークに与える影響について検討する予定である。また、こういった負荷要因の解明とともに、継続的な運動習慣と食意欲の関係を調べるために、種々の年代における運動習慣を調べ、これらと食の意欲およびその基盤になる脳神経ネットワークとの関係性についても調べる予定である。なお、これらの研究計画は、大阪市立大学大学院医学研究科倫理委員会からはすでに承認を受けている。本研究では、食意欲の促進・抑制に働く脳内ネットワークの評価系(脳磁図法)を用いて、現代人の肥満や低栄養の背景となっている食意欲の促進・抑制の破綻機序を解明し、その修復法として運動療法をリンクさせた新規の脳科学的生活指導法の立案を目指す。平成29年度は、上述の破綻機序を解明する上で、本人の自覚とは関係なく(潜在的で無意識に)作用する脳内ネットワークの重要性に着目し、日頃意識している食べる意欲や抑制(我慢)といったものが、(意識に上らないような)食品の視覚的刺激によって誘発される無意識の脳神経活動の強さに左右される可能性を検討した。若年成人男性(20名)を対象に、12時間空腹条件で、本人の自覚に上らない形で色々な食品写真の視覚刺激を10分間与える無意識課題を行った。また、Three-Factor Eating Questionnaire-R21(TFEQ-R21)で各人の食行動の特性を調査した。その結果、心拍変動解析により評価した交感神経活動(低周波成分パワー/高周波成分パワー比、LF/HF比)が食品写真刺激前後で増加し、LF/HF比の増加とTFEQ-R21で調べた日常の食における認知的自制(我慢)の程度の間に負の相関を認めた。また、食品写真の視覚刺激後750900ミリ秒の時間帯で、ブロードマン脳領域(BA)47(下前頭回)におけるα帯域(8-13 Hz)のパワー値の増加とLF/HF比の増加との間に負の相関を認め、BA 13(島皮質)のα帯域パワー値の増加と日常の食に関する認知的自制(我慢)のスコアとの間には正の相関を認めた。これらの結果から、食に対する認知的・自覚的な抑制(我慢)には、自律神経系を含め無意識で作用する脳内ネットワークが関わることがわかり、現代人の肥満や低栄養の背景となっている食意欲の促進・抑制の破綻機序を考える上でも、同様の視点が必要である可能性を示唆する。

平成30年度は、この破綻機序を解明する上で、特に身体的疲労感に注目し、食の意欲やその基盤である脳神経ネットワークに与える影響について検討した。実験では、音による疲労感の条件付けを利用した。健常成人男性(20名)を対象に、連続した2日間で実験を行い、1日目には、音刺激と共に食品画像と対照画像がランダムに提示される画像課題を行い、続いて画像課題で使用した音刺激を聞きながら10分間のハンドグリップ課題を行った。2日目には1日目と同一の画像課題を(音刺激とともに)行い、その画像課題中の脳磁場活動を測定した。音刺激は、条件付け音刺激と対照音刺激の2種類を使用した。また、各課題の前後にはVisual analogue scale(VAS)により食欲と疲労感の評価および、握力の測定を行った。ハンドグリップ課題によって疲労感の増加と握力の低下が認められた。2日目には、音を聞くことによって疲労感の増加が生じたが(条件付けの成立)、握力の変化は認めなかった。油っこいものに対する食欲は2日目の条件付け音を聞いた後では増加する傾向が見られた。また、食品画像を見ることによって右側の補足運動野に引き起こされるθ帯域のパワー値の低下が疲労感の存在下で抑制され、その抑制の程度と2日目の油っこいものに対する食欲の変化との間には正の相関を認めた。我々は先行研究で補足運動野が食意欲の調節と関係する可能性を報告している。平成30年度の研究では、我々が開発した食意欲の促進・抑制バランスに関する脳科学的評価系(脳磁図法)を用いることで、視覚的食刺激に対する脳神経活動が身体的疲労感の存在下で変化することを明らかにした。本年度の成果は、身体活動と食の意欲・食行動の相互を結ぶ脳神経メカニズムの解明に貢献するものと考えられる。さらに、運動指導を実践していく中で認められるような疲労・疲労感が脳神経活動の面からも日常の食行動に影響を与える可能性を示唆しており、食意欲の促進・抑制バランスの破綻を修復する生活指導法の中での運動指導を考案する上で有益な知見であると思われる。よって、本研究は全体として順調に進んでいると考える。平成30年度以降の実験では、現代人における食意欲の促進・抑制の破綻を修復させる手段として運動療法が果たす役割について調べる。実際に単回運動を含む種々の負荷試験を行い、ストレスや疲労に伴って、食の意欲やその基盤になる脳内ネットワークが受ける影響について調べる予定である。また、継続的な運動習慣と食意欲の関係を調べるために、国際標準化身体活動質問紙(International Physical Activity Questionnaire; IPAQ)などを用いて種々の年代における運動習慣を調べ、これらと食の意欲およびその基盤になる脳内ネットワークの関係性についても調べる予定である。当初予定のあった若年女性を対象としたこれらの検討についてはすでに予備的検討を進めている。高齢者や肥満者についても続いて調べる予定である。なお、これらの研究計画は、大阪市立大学大学院医学研究科倫理委員会からはすでに承認を受けている。平成30年度に注目した疲労・疲労感以外にも、心理的ストレスを含む日常生活における様々な負荷要因は、好ましい生活習慣の定着を阻むと考えられ、運動指導を含めた生活指導法全体を考案する上でもこの点は重要であると考える。そこで、平成31年度の研究では、これらの負荷要因が食の意欲やその基盤になる脳神経ネットワークに与える影響について検討する予定である。
肺気腫に対する伸縮性コラーゲンのッピグ法開発肺気腫に対する伸縮性コラーゲンのッピグ法開発肺気腫に対する伸縮性コラーゲンのッピグ法開発肺気腫に対する伸縮性コラーゲンのッピグ法開発肺気腫に対する伸縮性コラーゲンのッピグ法開発肺気腫に対する伸縮性コラーゲンのッピグ法開発肺気腫に対する伸縮性コラーゲンのッピグ法開発肺気腫に対する伸縮性コラーゲンのッピグ法開発肺

FIBRIGELを用いた伸縮性コラーゲンシートを作成し気腫肺にラッピングさせることにより,肺コンプライアンスの改善と気流の維持が可能であるかを評価した. FIBRIGELの加熱により収縮率66%のゲル状の弱伸縮性のシートが作成された.テストランクおよび摘出肺を用いたEx vivoでの評価において, FIBRIGELは小さめのラッピングほど換気量, flowともに増加し,ラッピング枚数を増量するほど圧, flowともに増加することが示唆された.右開胸によるIn vivoでの評価では圧,換気量, flowともに変化は見られなかった.経時的な呼吸生理学的評価および病理学的な評価は行えていない.FIBRIGELを用いた伸縮性コラーゲンシートを作成し気腫肺にラッピングさせることにより,肺コンプライアンスの改善と気流の維持が可能であるかを評価した. FIBRIGELの加熱により収縮率66%のゲル状の弱伸縮性のシートが作成された.テストランクおよび摘出肺を用いたEx vivoでの評価において, FIBRIGELは小さめのラッピングほど換気量, flowともに増加し,ラッピング枚数を増量するほど圧, flowともに増加することが示唆された.右開胸によるIn vivoでの評価では圧,換気量, flowともに変化は見られなかった.経時的な呼吸生理学的評価および病理学的な評価は行えていない.COPDの病態である気流制限は,肺実質の破壊や脆弱性に伴う気道壁コンプライアンスの増加,内因性PEEPによる気道内腔との圧較差増大が影響しているとされる.今回の研究は上記の気道の機能的変化に着目し,重症肺気腫の外科治療として伸縮性コラーゲンであるFIBRIGELを全肺にラッピングする方法の研究を行った.まず動物実験に入る前に実際のレスピレーターとテストラングを用いた回路でのFIBRIGELの作用を中心に呼吸生理学的作用を検証した.テストラングを装着した状態でレスピレータの設定をtital volume 2.3ml, RR 50回とし,テストラングの内圧,換気量,流速の測定を行った.FIBRIGELのラッピングには6-0プロリン糸を使用し,FIBRIGELを2枚もしくは3枚用いてテストラングをラッピングするようにした.(1)control,(2)FIBRIGEL2枚,(3)FIBRIGEL3枚に群分けし検討した.FIBRIGELの加熱における変化は,ビーカーに挿入し100°C程度に加温すると収縮率が66%(直径1.2cm)のゲル状の伸縮性のシートが作成された.次に呼吸生理学的な検証では圧は(1):5.24±0.67cmH20と(3):5.06±0.4cmH20,(2):5.20±0.40cmH20と(3)間で有意差を認めた.また換気量に関しては(1):8.27±2.65ml,(2):15. 90±1.10ml,(3):11.67±0.95mlの3群間で有意差を認めた.flowは(1):35.79±4.50ml/s,(2):40.50±3.51ml/s,(3):39.28±2.51ml/sの3群間で有意差を認めた.以上のことからFIBRIGELのラッピングはテストラングの円周に比較し小さめのラッピングであればあるほど換気量,flowともに増加することが示唆された.COPDの病態である気流制限は,肺実質の破壊や脆弱性に伴う気道壁コンプライアンスの増加,内因性PEEPによる気道内腔との圧較差増大が影響しているとされる.今回の研究は上記の気道の機能的変化に着目し,重症肺気腫の外科治療として伸縮性コラーゲンであるFIBRIGELを全肺にラッピングする方法の研究を行った.今回はratの正常肺を用いてフィブリゲルが呼吸生理学的データに与える影響について検証した.今回使用した動物はwister系ratの18『220gとした.エーテルによる麻酔後人工呼吸器に装着し,心肺ブロックを肺を膨張した状態で摘出した.次に再度心肺ブロックをレスピレータに装着し,右主気管支をブロックし左肺のみで呼吸生理学的に検証した.フィブリゲルは2枚もしくは3枚をそのまま肺の表面に留置した状態で計測した.人工呼吸器の設定をtital volume 2.3ml, RR 50回とし,左肺の内圧,換気量,流速の測定を行った.(1)control,(2)FIBRIGEL2枚,(3)FIBRIGEL3枚に群分けし検討した.圧は(1):13.37±2.21cmH20と(2):17.27±3.21cmH20,(3):22.95±3.03cmH20と3群間で有意差を認めた.また10回分の総換気量に関しては(1):74.46±8.9ml,(2):72.53±9.31ml,(3):76.06±2.8mlの3群間で差を認めなかった.flowは(1):66.36±8.37ml/s,(2):78.76±9.68ml/s,(3):97.98±9.58

ml/sの3群間で有意差を認めた.以上のことからFIBRIGELのラッピングの枚数を増量することにより圧,fIowともに増加することが示唆されたが,換気量には大きな変化がなかった.今回はratを全身麻酔下に開胸し、右肺にFIBRIGELをラッピングし呼吸生理に与える影響について検証した。今までの実験でFIBRIGELは、加熱処理により縮小はするもののコラーゲン特有の収縮性に富む状態とはならずゲル状のままであった。このため、加熱処理を加えない状態のFIBRIGELを使用した。開胸のみ行った群(C群)、1枚のFIBRIGELをラッピングした群(R1群)、2枚ラッピングした群(R2群)に分け検証した。Wister系ratをエーテル麻酔後に呼吸回数80回、気道内圧20cmH2Oの設定で人工呼吸管理をした。開胸した状態で3群間で気道内圧、換気量、流速の測定を行った。圧はC:23.14±1.68cmH2O、R1:23.75±0.65cmH2O、R2:22.91±1.43cmH2Oであり、6回分の総換気量に関してはC:217.85±38.02ml、R1:213.51±37.21ml、R2:212.07±34.77ml、flowはC:73.72±15.53ml/s、R1:77.04±14.79ml/s、R2:73.89±14.67ml/sであり、いずれも3群間で有意差は認めなかった.前回までのような効果が得られなかった原因として、うまく肺をラッピングできていないこと、手術手技にばらつきがあること、FIBRIGELがin vivoレベルで効果が少ないことが考えられた。次に肺気腫モデルを作成したが、病理学的な評価では肺門よりに気腫性の変化が強くhomogeneousな気腫にならなかった。これは末梢の肺胞レベルまでelastaseが到達していないことが原因と考えられた。ただし、肺胞間距離は正常肺36.5μm、肺気腫モデル122.5μmであり、末梢までelastaseが到達可能であれば肺気腫モデルが作成可能と考えられた。