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アイヌ衣服の復元的調査研究

構造特性はJIS L1096(一般織物試験方法)に準じて測定した。(1)布は平織で綿織物(平均値・厚さ0.54mm・密度20×16本/cm)が多い。毛織物(平均値・厚さ0.32mm・密度25×24本/cm)絹織物(平均値・厚さ0.12mm密度44×44本/cm)は少ない。又資料中4点はオヒョウ(平均値・厚さ1.04mm密度9×6本/cm)である。(2)糸の多くは木綿糸で、絹糸や靱皮繊維・葉脈繊維等もある。単糸または諸糸でより方向、より数、太さは固定しない。5.文様:単位文様はアイウシ、モレウを中心としてウタサ、シク、ハート形、釣鐘形等を組み合わせ、切伏せ(裂片置文・布切抜文)と刺繍によって連続文様を構成している。6.技法:刺繍はコーチングst(28点)がアッシ、黒裂置文衣、色裂置文衣、白布切抜文衣に用いられ、チェーンst(9点)は主にアッシ、黒裂置文衣。フェザーst、ヘリングボーンst、ランニングst等は文様の空間の充填、装飾として白布切抜文衣、色裂置文衣、黒裂置文衣に主に用いられている。用布は自己調達のもの、本州から入ったもの、大陸からのものに大別できる。交易によって得られたこれらの布は、アイヌ人にとって極めて貴重であり、その用い方は独特である。彼等は裂置文に使う和服地を、文様に組合せによる美的感興は一切無視したと考えられる。形状:和服の半天に近似しているが、もじり袖(筒袖は1点)で、身丈は105.2-123.8cmと長い。衿は「後ろ衿」のみで、掛け衿付きは1点。身幅出しと考えられる〓付きが21点ある。縫製:すべて手縫いである。縫合部やその始末法に特定の決まりはみられない。手計りのため寸法に左右差がある。素材と構造特性:布、糸の素材鑑別、構造特性の測定法、糸材料については、前報と同様。布の構造特性の測定値の平均は以下のとおり。オヒョウー平織1種ー厚さ1.50mm密度9×6本/cm綿ー平織206種、変化平織・添毛数種ー厚さ0.49mm密度25×17本/cm絹ー平織32種、斜文織・二重織・紋織数種ー厚さ0.32mm密度50×37本/cm毛ー平織14種、変化平織・混合数種ー厚さ0.29mm密度29×24本/cm文様:二大文様であるアイウシとモレウを中心に単位文様を組み合わせ連続文様が構成されている。渦巻状のモレウはほとんどの資料に用いられており、多くは2個あるいは4個を背中合わせあるいは向かい合わせにして縦あるいは横に並べて文様を構成している。技法:アイヌ文様独特の切伏せ布や刺繍の先端を棘のように尖らせて表現する先端突起の技法はほとんどの資料に用いられている。江戸期に入って、大陸との民族接触は減じ、本州渡来の木綿、絹の布が中心となった。縫製、刺繍用に扱い易い木綿や絹は、彼等本来の刺し縫い技術を実に高度化、複雑化し、和服地の色や柄を巧みに利用してアイヌ文様を不思議な力で満たしていった。
擬一次元バナジウム系の金属絶縁体転移と軌道状態

擬一次元物質BaVS3が70 Kで示す金属絶縁体転移の機構を明らかにするために、転移前後でのV 3d状態の変化を、角度分解光電子分光(ARPES)、軟X線吸収二色分光(LD)を中心として調べた。ARPESより、a1g軌道は一次元不安定性により70 Kより上の150-120 Kでギャップを形成し、一方egp軌道は局在化により丁度70 Kでギャップを形成することを明らかにした。LDよりV 3d軌道の占有比率は変化しないことが分かった。LDスペクトルの理論解析より、V 3d軌道はV鎖方向にegp-egp-egp-a1gで占有されている可能性が高いことが分かった。BaVS3は、V4+(3d1)イオンがc軸に沿って鎖状に並んでいる擬一次元物質であり、室温以下で3段階の相転移を示す。室温から温度を下げると、TS=240 KでわずかにVイオン鎖がジグザグになり、六方晶から正方晶に構造相転移する。さらにTMI=70 Kで、2次の金属絶縁体転移(MIT)を示す(高温側:金属、低温側:絶縁体)。このとき磁性はCurie-Weiss的な振る舞いから磁気秩序のない状態に転移する。MITの起源については現在のところ定説はないが、電荷密度波不安定性、あるいは、Mott転移にもとづくモデルが提出されている。本研究の目的は、高分解能光電子分光、V 2p-3d軟X線吸収線二色性分光、V 2p-3d共鳴散乱から、BaVS3のV 3d状態について実験的知見を得、特にTMI=70KでのMITのシナリオを構築することである。これまでに、広島大学放射光科学研究センター(HiSOR)BL1で得られた偏光依存角度分解光電子分光(ARPES)により、a1g軌道、egp軌道を分離して観測することに成功した。その結果a1g軌道はTMIより上の150-120 Kでギャップを形成し、一方egp軌道は丁度TMIでギャップを形成することを明らかにした。同じくHiSOR BL14においてV 2p-3d軟X線吸収分光を実施し、線二色性スペクトルの観測に成功した。MIT前後で目立った変化はなく、V 3d軌道の占有状態がほとんど変化しないことを明らかにした。線二色性スペクトルの理論解析の結果、V鎖方向にegp-egp-egp-a1gで占有されている可能性が高いことが分かった。また軟X線共鳴散乱スペクトルの理論解析から、スピン状態についてもある程度の知見が得られつつある。BaVS3は、V(3d1)イオンがc軸に沿って鎖状に並んだ擬一次元物質である。室温から温度を下げると、240 KでわずかにVイオン鎖がジグザグになり、六方晶から正方晶に構造相転移する。さらに70 Kで、2次の金属絶縁体転移(MIT)を示す(高温側:金属、低温側:絶縁体)。広島大学放射光科学研究センター(HiSOR)BL1で得られた偏光依存角度分解光電子分光により、a1g軌道、egp軌道を分離して観測することに成功した。a1g軌道の一次元不安定性がMITの駆動力になるがMITにはいたらず、120-70 Kでa1g軌道、egp軌道が協同的に局在化しMITに至ると考えられる。HiSOR BL14においてV 2p-3d軟X線吸収分光を実施し、線二色性(LD)の観測に成功した。MIT前後でV 3d軌道の占有状態はほとんど変化しないが、理論解析の結果、V鎖方向にegp-egp-egp-a1gの配列に近いことを明らかにした。また軟X線共鳴散乱の理論解析から、30 K以下で生じる磁気秩序のスピン状態を推察した。a,b,c成分がほぼ同程度の共軸反強磁性状態、もしくは、スパイラル状態を仮定することで、共鳴散乱およびLDの結果が説明できる。

BaVS3は、V4+(3d1)イオンがc軸に沿って鎖状に並んでいる擬一次元物質であり、室温以下で3段階の相転移を示す。室温から温度を下げると、TS=240 KでわずかにVイオン鎖がジグザグになり、六方晶から正方晶に構造相転移する。さらにTMI=70 Kで、2次の金属絶縁体転移(MIT)を示す(高温側:金属、低温側:絶縁体)。このとき磁性はCurie-Weiss的な振る舞いから磁気秩序のない状態に転移する。MITの起源については現在のところ定説はないが、電荷密度波不安定性、あるいは、Mott転移にもとづくモデルが提出されている。本研究の目的は、高分解能光電子分光、V 2p-3d軟X線吸収線二色性分光、V 2p-3d共鳴散乱により、BaVS3のV 3d状態について実験的知見を得、特にTMI=70KでのMITのシナリオを構築することである。得られた主な成果は、広島大学放射光科学研究センター(HiSOR)BL1で得られた偏光依存角度分解光電子分光(ARPES)の結果である。V 3d軌道はSイオンの作る結晶場によりa1g軌道、egp軌道、egs軌道の3つに分裂する。各Vイオンあたり1個の3d電子は、a1g軌道、egp軌道の両方に分布するといわれている。ARPESの結果でも両方の対称性をもつバンドがはっきりと観測された。さらに放射光の偏光依存性を利用することにより、a1g軌道、egp軌道を分離して観測することに成功した。その結果a1g軌道はTMIより上の150-120 Kでギャップを形成し、一方egp軌道は丁度TMIでギャップを形成することを明らかにした。また光学伝導度の理論計算を行い、絶縁体相でのV 3d軌道状態についての理論的知見を得た。V鎖方向にegp-egp-egp-a1gもしくはegp-egp-agp-a1gで占有されるのがエネルギー的に安定であると考えられる。当初の計画どおり偏光依存角度分解光電子分光、V 2p-3d軟X線吸収線二色性分光を実施し、研究実績の概要に述べたような成果を得た。特に軌道占有状態に関する結果は、BaVS3の金属絶縁体転移の機構を議論するうえで貴重な情報である。この成果は現在論文にまとめているところである。他に硬X線(hn=6 keV)光電子分光実験の結果も得られており、内殻スペクトルの線幅が降温とともに減少することを見いだした。この温度変化を格子振動による熱効果で説明し、比熱の結果と概ね一致するデバイ温度が得られている。また角度分解光電子分光では明瞭に観測されなかった転移点でのギャップの観測にも成功した。以上からおおむね順調に進展していると自己評価している。当初の計画どおり偏光依存角度分解光電子分光を実施し、研究実績の概要に述べたような貴重な成果を得た。また予定していたV 2p-3d軟X線吸収線二色性分光も既に実施しており、理論解析を実施中である。また、V 2p-3d吸収領域下での軟X線散乱実験について検討した。他にも硬X線(hn=6 keV)光電子分光実験のdataも得られており、現在解析をすすめている。研究実績の概要に述べた光電子分光実験は真空紫外領域のhn=57 eVで行った。このエネルギー領域は、光電子スペクトルが最も表面敏感になる領域であり、結果がバルク特有のものであるかどうか確認するために、バルク敏感になる硬X線(hn=6 KeV)、極紫外域(hn=7 eV)、および中間の軟X線領域(hn=800 eV)での測定が重要だと考えている。真空紫外領域でのフェルミ準位近傍の光電子スペクトルでは、TMIをはさんでほぼ連続的な温度変化しか観測されなかった。
低温プラズマ・水素還元法による高純度チタン粉末製造プロセスの研究

これまでSiF_4を原料とした太陽電池用シリコン粉末製造に使用されていた同軸マグネトロン型プラズマ処理法を応用して、クロール法と同じ原料の液体TiCl_4からのチタン製造プロセスの検討を行い、以下の結果を得た。1.原料としてはTiCl_4の液体を用いるので、同軸マグネトロン型プラズマ処理装置のガス導入系を改良して液体原料を保持する容器を据え付けると共に、その蒸気をチャンバー内に搬送することができるようにした。2.TiCl_4気化温度100150°C、水素流量80sccm、チャンバー圧力4Torr、RF入射電力1.52kW、反射電力0.1KWとした合成条件下における2時間の反応により約2030%の収率で、主にTiCl_3粉末が得られた。TiCl_3は大気中の水蒸気の反応によりTicl_3・6H_2Oとして存在していた。また、一部TiO_xの存在もX線回折により確認された。3.TiO_xの存在は、チタン金属粉末が大気中の酸素または水蒸気と反応して形成されたものと予想される。従って、原理的には、低温プラズマを利用した本方法によりTiCl_4(1)から金属チタンの製造は可能と思われる。Ticl_4の還元を十分進行させ、金属チタンの収率を向上させるためには、(i)水素ガスの供給量(分圧)を向上させる、(ii)チャンバー中の反応領域の体積を増加させるなどの対応が有効と考えられる。
変形性膝関節症の運動時痛に関連する機械刺激応答分子機構の意義の解明

推定約2400万人以上とされる変形性膝関節症(膝OA)の主たる症状は、関節運動や荷重などの機械刺激によって惹起される複雑な侵害性疼痛である。安静を保つことで症状緩和が得られることもあるが、痛みの暴露が長期化すると、末梢から中枢にいたる痛み情報伝達神経ネットワーク内に可塑的変化が生じ、神経障害性疼痛が付随した複雑な慢性痛に発展し難知性となる。そこで膝OAの新たな治療法や評価法の開発に重要な慢性関節痛発症機序を明らかにするため、運動時痛に関連する機械刺激応答関連分子に注目した。今年度は、昨年度までの動物モデルの行動および脊髄レベルでの標的分子の解析に加えて、より高位中枢である脳機構の運動時痛成立への関与を評価するため、脳内神経核レベルで可塑性を証明することが可能な9.4テスラの小動物用高磁場MRI装置を導入した。安定した脳画像の獲得を目指し、これまで使用していた動物モデルをSDラットからC57BL/6マウスへ変更して実験機器の調整と手技の獲得を試みている。マウスに変更後もMIAモデル群では対象群と比較して、経時的な関節炎の成立と足底の間接的機械刺激に対する疼痛閾値の低下を認めた。ヒトの日常生活に類似した荷重時痛を再現するため、行動パラメーターを自動計測可能なトレッドミル機器を用いて疼痛に伴う持久力低下や疲労を評価中である。これまでに得た研究結果は、報告してきた機械刺激応答分子Piezo2の生物学的意義とともに考察し、関連する皮膚科学、整形外科学、疼痛学の分野で発表、論文執筆を行った。膝OAの機械性疼痛に関連する標的分子と神経核を同定するため、引き続き遺伝子および画像解析を行っていく。SDラットでより安定した疼痛行動評価が可能であったMIAモデルをもとに、運動時痛に関与する機械刺激応答分子の同定を試みた。最終評価後に摘出した膝関節を支配するL3およびL4DRGからホモジネートを作製し、TRPA1, TRPV1, Piezo1, Piezo2の4分子に注目してRT-PCRを行った。残念ながら標的分子を適切に評価するには摘出検体量が少なかったため、より効果的な判定を目標にプライマー調整を継続している。また、今後予定している遺伝子導入や慢性痛成立に不可欠な脳機構の可塑性を検討するためには、実験を遂行するうえでマウスがラットよりも適していると判断した。そこで、ラットと同様の方法を用いてMIAによる炎症性膝OAモデルを作製し、行動評価とDRG摘出を行った。C57BL/6マウスで同様の安定した動物モデル作製を確立した。摘出するDRG量を増やし、引き続き機械刺激応答関連蛋白の発現量に与える影響を検討する。また、機械性疼痛の長期暴露によって導かれる中枢神経系の可塑的変化を、機能的MRIによる脳機能画像計測で客観的に評価、解析することを予定している。超高齢社会に突入した本邦において変形性膝関節症(膝OA)で苦しむ患者数は増加傾向にあり、潜在的な数を含めると約2400万人以上と推定されている。その主たる症状である関節痛は、疼痛暴露の長期化に伴い侵害受容性疼痛に神経障害性疼痛が付随した複雑な疼痛に発展する。関節運動や荷重などの機械刺激はこの疼痛を増強し、不安や不快感などの「負情動」成立を促進して生活の質(quality of life: QOL)を著しく低下する。膝OAの新たな治療法や評価法の確立を目指すためには、関節痛発症機序の解明が重要になる。そこで、運動時痛における機械刺激応答関連分子の意義を明らかにするため、成熟SDラット(生後6週雄、200g前後)から本研究に必須である膝OAモデルを作製した。外科的に左膝前内側冠状靭帯を切除することで生じる半月板不安定性の外傷性膝OAモデルと、monosodium iodoacetate (MIA)を左膝関節内に注入することで生じる炎症性膝OAモデルの2種類の動物モデルを確立し疼痛評価を行った。関節炎評価として足底の間接機械刺激による疼痛閾値、関節前後および内外側径、体重の3項目を、関節運動時痛評価としてCatwalkによる歩行解析を、膝関節への直接機械刺激による疼痛評価をpressure application measurementで行った。いずれのモデルでも関節炎は経時的に成立し、足底の間接的機械刺激に対する疼痛閾値は対象と比較して有意に低下していた。MIA群に行った歩行解析では、患側接地面積の有意な減少と跛行の出現を認めた。しかしながら、DMM群に行った膝関節に対する直接機械刺激では対象群との間で疼痛回避様行動に明らかな差を認めなかった。これらの結果から、膝OAモデルの種類によって、関節炎は確かに発現するものの疼痛発現の強度や期間に差があることが明らかになった。当初の計画通り、本研究において必要不可欠となる膝OAモデルを安定して供給できるよう、作製手技と疼痛評価を確立するため行動実験を繰り返した。残念ながらモデル間での差異が著しく、関節運動時痛を再現するための適切な評価項目を検討中である。今回使用したSDラットから膝関節を支配するL3およびL4DRGを摘出することは可能であったが、より短時間で組織の侵襲を低減した手技の習得に時間がかかることが推測される。摘出したDRGからホモジネートを作製し適切に保存したが、標的分子の評価にまで達していない。

推定約2400万人以上とされる変形性膝関節症(膝OA)の主たる症状は、関節運動や荷重などの機械刺激によって惹起される複雑な侵害性疼痛である。安静を保つことで症状緩和が得られることもあるが、痛みの暴露が長期化すると、末梢から中枢にいたる痛み情報伝達神経ネットワーク内に可塑的変化が生じ、神経障害性疼痛が付随した複雑な慢性痛に発展し難知性となる。そこで膝OAの新たな治療法や評価法の開発に重要な慢性関節痛発症機序を明らかにするため、運動時痛に関連する機械刺激応答関連分子に注目した。今年度は、昨年度までの動物モデルの行動および脊髄レベルでの標的分子の解析に加えて、より高位中枢である脳機構の運動時痛成立への関与を評価するため、脳内神経核レベルで可塑性を証明することが可能な9.4テスラの小動物用高磁場MRI装置を導入した。安定した脳画像の獲得を目指し、これまで使用していた動物モデルをSDラットからC57BL/6マウスへ変更して実験機器の調整と手技の獲得を試みている。マウスに変更後もMIAモデル群では対象群と比較して、経時的な関節炎の成立と足底の間接的機械刺激に対する疼痛閾値の低下を認めた。ヒトの日常生活に類似した荷重時痛を再現するため、行動パラメーターを自動計測可能なトレッドミル機器を用いて疼痛に伴う持久力低下や疲労を評価中である。これまでに得た研究結果は、報告してきた機械刺激応答分子Piezo2の生物学的意義とともに考察し、関連する皮膚科学、整形外科学、疼痛学の分野で発表、論文執筆を行った。膝OAの機械性疼痛に関連する標的分子と神経核を同定するため、引き続き遺伝子および画像解析を行っていく。SDラットでより安定した疼痛行動評価が可能であったMIAモデルをもとに、運動時痛に関与する機械刺激応答分子の同定を試みた。最終評価後に摘出した膝関節を支配するL3およびL4DRGからホモジネートを作製し、TRPA1, TRPV1, Piezo1, Piezo2の4分子に注目してRT-PCRを行った。残念ながら標的分子を適切に評価するには摘出検体量が少なかったため、より効果的な判定を目標にプライマー調整を継続している。また、今後予定している遺伝子導入や慢性痛成立に不可欠な脳機構の可塑性を検討するためには、実験を遂行するうえでマウスがラットよりも適していると判断した。そこで、ラットと同様の方法を用いてMIAによる炎症性膝OAモデルを作製し、行動評価とDRG摘出を行った。今後はマウスでも同様の安定した動物モデル作製を確立し、膝関節支配DRGを摘出する。膝OAが機械刺激応答関連蛋白、特に哺乳類のDRGで初めて同定されたメカノレセプターPiezoチャネルの発現量に与える影響を、保存したSDラットDRGのホモジネートとあわせ遺伝子解析する予定である。原因分子が明らかに出来れば、遺伝子ノックダウン法を用いて行動実験を行うことを検討する。さらに機械刺激性疼痛の長期暴露によって変化する情動的側面についても、小動物用MRIを用いて検討を行い、急性炎症との違いを評価する。C57BL/6マウスで同様の安定した動物モデル作製を確立した。摘出するDRG量を増やし、引き続き機械刺激応答関連蛋白の発現量に与える影響を検討する。また、機械性疼痛の長期暴露によって導かれる中枢神経系の可塑的変化を、機能的MRIによる脳機能画像計測で客観的に評価、解析することを予定している。
SQUIDを用いた荷電粒子検出器のためのクライオスタット開発

荷電粒子が移動する時、その周囲には微弱な磁場が発生し、その磁場強度は粒子が高速で飛行するほど大きくなる。我々はまず相対論による理論計算により、1個の高速荷電粒子の誘起する磁場強度は、超電導量子干渉素子(SQUID)による限界検出磁場程度の大きさになることを確かめた。SQUIDを用いてこの磁場を検出できれば、粒子の飛行に対して影響をほとんど与えることなく"非接触"で粒子の通過を検出することができ画期的である。これの実現のための第一段階として液体ヘリウム温度(4.2K)で働くSQUIDを収納し、かつその内部を粒子が通過できる"解放型"のクライオスタットを開発する研究を行ってきた。将来の発展性を考え、材料は一般に使用されるステンレス等の金属をやめFRPを採用し、その特性を耐低温性や磁気的特性などの面から吟味した。一方、構造的には分解組立等の容易なネジ構造によるシ-ルを試み改良を加えてきた。その結果、予備テストにおいてFRP材料とネジ構造の組み合せて液体窒素及び液体ヘリウムのシ-ルに成功した。しかしクライオスタットの試作品においては、液体窒素を数時間にわたり蓄えることに成功したものの最終目的である液体ヘリウムのシ-ルまでには至らなかった。現在もれの原因がほぼわかりシ-ル部分の改良を進めており、液体窒素については改良が終了した時点で、また液体ヘリウムについても近い将来にテストできるものと期待している。クライオスタットの構造やSQUIDを設置する際問題となるであろう雑音や熱シ-ル等の項目については、つくばの電子技術総合研究所や理化学研究所の人達と議論を行い有益な助言を得た。光速に近い速度で通過する荷電粒子を一個一個非接触で検出する方法の開発は、原子、原子核、素粒子実験など広い範囲で要求がある。荷電粒子が高速で飛行すると、相対論的効果により、粒子のまわりに誘起される磁場は大きくなり、超伝導量子干渉素子(SQUID)による限界検出磁場程度の大きさになることがわかった。本研究は上記のことを実現するための第一段階として、液体のヘリウム温度(4.2K)で働くSQUIDを収納し、かつその内部を粒子が通過できる“開放型"のクライオスタットを開発することにある。研究は以下のような過程を経て進行中である。まずクライオスタット中心を貫通する真空ダクト部の材質を吟味した。ダクト中を通過する粒子から発生する磁場を検出するためには、透磁率が小さく、薄くても強度の十分なものが必要となる。現在の段階では、ある種のガラスエポキシが最良であると考えている。これに伴い、クライオスタット全体をガラスエポキシで組み立てることにした。次に、SQUIDを設置したり、外部雑音からの電磁的シ-ルドを行うために、クライオスタット本体部分の分解、将来の超高真空での応用には耐えないが、本研究のようなテスト段階では、実用性の高いものであると考えている。現在、クライオスタットの組み立て、分解を何度か行い真空度を上げると共に、予備冷却のため、LN_2を使ってのテストを行っている。一方、SQUIDを設置する際問題となる雑音その他項目については、電総研その他の専門の人達と議論を行い、有益に助言を得た。今後は、クライオスタットの細部に改良を加えながら、液体ヘリウムをためるテストを行う。また電磁シ-ルドの方法の開発に取り組む予定である。光速に近い速度が通加する荷電粒子を一個一個非接触で検出する方法の開発は、原子、原子核、素粒子実験など広い範囲で要求がある。本研究は上記のことを実現するための第一段階として、液体ヘリウム温度(4.2K)で働くSQUIDを収納し、かつその内部を粒子が通過できる“開放型"のクライオスタットを開発することにある。

昨年より、将成り磁場特性にからむ問題点、また構造的な特性のことを考え、FRPを使ったクライオスタットを試作している。クライオスタット本体部分は、分解・組み立てを容易にするため、あえてインジウムシ-ルをやめ、昨年の予備テストで液体ヘリウムのシ-ルに成功したネジによるしめつけ構造を使う単純な構造とした。この構造は、将来の超高真空での応用には耐えないが、本研究のようなテスト段階では、実用性の高いものである。しかし最初の試作品ではネジ構造をあまりにも多用しすぎたため真空リ-クを起こした。改良後の面接合を併用したタイプにおいて現在の所液体窒素を数時間にわたり蓄えることに成功した。しかし最終目標である液体ヘリウムのシ-ル及び蓄蔵にまでは至っていない。現在はこれまでの実験結果を踏まえて、面接合を基本とし、長時間にわたる低温状態における熱収縮に対処すべく、テ-パ構造を新たに追加した構造に改良しつつある。液体窒素については改良が終了した時点で、また液体ヘリウムについても近い将来にテストできるものと期待している。クライオスタットの構造やSQUIDを設置する際問題となるであろう雑音や熱シ-ル等の項目については、つくばの電子技術総合研究所や理化学研究所の人達と議論を行い有益な助言を得た。
鋼部材の劣化挙動を反映した鋼構造立体骨組の3次元倒壊挙動の評価

強震下において建物が倒壊に至るのは、柱が最終的に自重を支持できなくなるためである。鋼構造建築が倒壊に至るまでの3次元挙動を明らかにし、安全余裕度を評価する上では、軸力と水平2方向外力がランダムに作用する条件下での、柱の最大耐力以降の劣化域を含む挙動を追跡するモデルを構築する必要がある。本研究では、我が国の鋼構造建築の柱材として多く用いられる角形鋼管柱を対象に、本年度は、転倒モーメントによる変動軸力を受ける多層骨組の下層部外柱を想定した、変動軸力下で水平2方向外力を受ける角形鋼管柱の局部座屈に起因する劣化域を含む挙動を追跡するモデルを構築した。解析モデルは、前年度の研究で用いた一定軸力の条件におけるモデルと同じ、塑性化領域を複数の弾塑性軸バネに置き換えたMS (Multi Spring)モデルとした。変動軸力下の挙動の解析に適用できるようにするため、一定軸力下の条件における弾塑性軸バネの履歴モデルを修正した。また、解析のキャリブレーションのため、軸力の変動幅、水平2方向の載荷履歴、幅厚比をパラメーターとした、変動軸力と水平2方向外力を受ける角形鋼管柱の繰り返し載荷実験を行い、局部座屈発生に起因する劣化域を含む挙動に関するデータを得た。ここで、軸力の変動パターンについては、水平2方向外力を受けるせん断型多質点系の弾塑性応答解析結果に基づき設定した。実験結果と、MSモデルによる変動軸力下で水平2方向外力を受ける角形鋼管柱の解析結果の比較を行い、いずれの軸力変動幅、水平2方向の載荷履歴、幅厚比においても、局部座屈発生以降の劣化域に至るまで、水平2方向の履歴曲線及び軸方向変形を追跡できていることを確認した。本年度の成果により、これまで平面骨組による検討に留まっていた倒壊挙動に関する研究を3次元の立体骨組に拡張することが可能となり、より現実的な条件での倒壊挙動の評価が可能となる。(抄録なし)強震下において建物が倒壊に至るのは、柱が最終的に自重を支持できなくなるためである。鋼構造建築が倒壊に至るまでの挙動を明らかにし、安全余裕度を評価する上では、軸力と水平2方向外力がそれぞれランダムに作用する条件下での、柱の最大耐力以降の劣化域を含む挙動を追跡するための解析モデルを構築する必要がある。本研究では、我が国の鋼構造建築の柱材として多く用いられる角形鋼管柱を対象として、まず、一定軸力下で水平2方向外力を受ける角形鋼管柱の局部座屈に起因する劣化域を含む挙動を追跡する解析モデルを構築した。解析モデルは、塑性化領域を複数の軸バネに置き換えたマルチスプリングモデルとし、軸バネの復元力特性に既報の1軸曲げの条件における局部座屈を伴う角形鋼管柱の劣化域を含む挙動のモデルを参考に構築した履歴モデルを適用したものである。また、解析モデルのキャリブレーションのため、水平2方向の載荷履歴、幅厚比、降伏軸力比をパラメーターとした、一定軸力と水平2方向外力を受ける角形鋼管柱の繰り返し載荷実験を行った。本実験の主なパラメーターである水平2方向の載荷履歴については、水平2方向の地震入力を受ける鋼構造立体骨組の応答を概括的に表現した規則的な載荷履歴と、ランダムな載荷履歴による実験を行い、一般性のある結果を得るようにした。これらの実験結果と構築した解析モデルによる解析結果の比較を行ったところ、解析モデルは一定軸力の条件で水平2方向を受ける角形鋼管柱の劣化域を含む挙動を追跡できることがわかった。次に、規則的な水平2方向の載荷履歴を用いた、変動軸力と水平2方向外力を受ける角形鋼管柱の繰り返し載荷実験を行い、劣化域を含む挙動に関する基本的なデータを得た。現在、実験で得られた荷重-変形関係の分析・検討と、一定軸力の条件における解析モデルを変動軸力の条件にも適用できるように、履歴モデルの修正を行っている。

実験結果と、MSモデルによる変動軸力下で水平2方向外力を受ける角形鋼管柱の解析結果の比較を行い、いずれの軸力変動幅、水平2方向の載荷履歴、幅厚比においても、局部座屈発生以降の劣化域に至るまで、水平2方向の履歴曲線及び軸方向変形を追跡できていることを確認した。本年度の成果により、これまで平面骨組による検討に留まっていた倒壊挙動に関する研究を3次元の立体骨組に拡張することが可能となり、より現実的な条件での倒壊挙動の評価が可能となる。軸力と水平2方向外力がランダムに作用する条件での、角形鋼管柱の最大耐力以降の劣化域を含む挙動の解析モデルの構築が本年度の目標であるが、その第一段階である、一定軸力の条件での解析モデルの構築は完了した。また、変動軸力下の条件における挙動への展開についても、解析モデルのキャリブレーションに必要な基本的な実験は既に終えており、変動軸力への解析モデルの展開のための履歴モデルの修正にも着手していることから、概ね順調に進展していると判断した。今後の研究では、まず、本年度において構築した、一定軸力の条件で水平2方向外力を受ける角形鋼管柱の最大耐力以降の劣化域を含む挙動を追跡するための解析モデルを発展させ、変動軸力の条件にも対応した解析モデルを構築する。次に、この解析モデルを組み込んだ、3次元入力を受ける鋼構造立体骨組の弾塑性応答解析を行い、鋼構造立体骨組が倒壊に至るまでの挙動を明らかにし、安全余裕度の定量的評価と倒壊防止策の策定を行う。(抄録なし)
放射線画像構成における雑音除去フィルタ処理のもたらす効果の理論的及び実験的解析

フィルタの種類には、高域通過フィルタ、帯域通過フィルタ等多くのフィルタがある。放射線画像における雑音除去フィルタはこの中で、主に低域通過フィルタが用いられている。本研究では、Butterworthフィルタの基礎特性の解析を中心に行った。このフィルタは、低域通過フィルタの一種で、直流近傍における平坦性が最も良いとみなされるところから、maximally flat特性と呼ばれている。振幅特性を式で表すと、A(f)=(A_0)/(√<1+x^<2n>>)、(x=f/(f_c))となる。本研究ではコンピュータを用い次数nを、26まで変化させてその特性を調べた。この時に、本研究費で購入したテープドライブとカートリッジテープを使用し計算結果を保存、管理するのに威力を発揮した。磁気ディスク装置等が安価になったとはいえ、大量のデータを保存管理するには、このような装置は必要不可欠であり、研究に大いに役立った。なお、長時間数値計算させる場合には不意の停電でデータが壊れる可能性があるので本研究費で購入した無停電電源を使用し、研究に大いに役立った。シミュレーションした結果、振幅特性に注目すると、x<1ではA(f)はA_0に近づき、x>1ではA(f)はfの増加とともの急激に小さくなる。このことより、低域通過形フィルタとして優れた特性を証明すことがわかった。また、次数を大きくすると理想低域通過フィルタに近づくことがわかった。しかし、次数を大きくすることによって、群遅延特性が悪くなることがわかった(群遅延特性が悪いということは、入力された画像が歪むことを意味する)。またそれに伴い、ステップ上の入力があるとき、オーバシュートが大きくなるので好ましくない。よって結論としては、理想的な低域通過フィルタに近づくからといって、nを大きくすることは、必ずしも良いことだとはいえないことがわかった。今後は、他のフィルタ関数の解析と実際の画像への応用を更に進めていきたいと思っている。
ICTを活用した主体的・対話的学習のための学習空間計画

本研究は、オランダ、フィンランド、荒川区の事例を比較することで、より日本の教育現場に活かせる建築計画的要件を明らかにでき、独自性・創造性が高いと判断される。よって各事例の学習空間を調査、比較検討する中で、以下2点を明らかにし提示する。1科目別・学年別にみたICTの活用方法および2科目別・学年別にみた「主体的・対話的学習」に対応した空間計画方法本研究は、オランダ、フィンランド、荒川区の事例を比較することで、より日本の教育現場に活かせる建築計画的要件を明らかにでき、独自性・創造性が高いと判断される。1科目別・学年別にみたICTの活用方法および2科目別・学年別にみた「主体的・対話的学習」に対応した空間計画方法
超音速フリージェットPVDによるナノコンポジット熱遮蔽膜作製技術の開発

超音速フリージェットPVDは,不活性ガス雰囲気中で皮膜となる膜素材を蒸発させることにより生成させたナノサイズの粒子(ナノ粒子)を超音速(3.6km/s以上)のガスの流れにより搬送,基板上に堆積,成膜させる新しい成膜原理によるコーティング技術である.本法は高い表面エネルギを有する生成直後のナノ粒子を高速に加速し高い運動エネルギを与え,ナノ粒子の堆積により成膜させるため低温で高密度膜の形成が可能である.また,蒸発原子をナノ粒子として捕集し成膜させるため,既存のコーティング技術(PVD, CVDなど)に比べ高い成膜速度を得ることが可能である.本法を用いて,宇宙往還機などに代表される次世代航空宇宙産業やガスタービン等の発電関係などで開発が期待されている次世代熱遮蔽コーティング技術を開発することが本研究の目的である.当研究グループが開発した超音速フリージェットPVDを用いて,これまで,欠陥の無い高密度金属膜,TiAl金属間化合物膜,TiN膜の形成を達成し,本法が新しいコーティング技術として優れた特徴を有していることを既に示している.本研究成果により,同軸対向噴流による自励振動現象を用いたフルイディクデバイスを開発,本法に組み込むことにより,別々のチャンバで生成させた異種ナノ粒子を精密に混合させることに成功した.また,緻密な傾斜組成Ti/TiAl膜,傾斜組成Al/AlTi膜,傾斜組成Al/Al-si膜を形成し,組成の変化に伴い皮膜特性を連続的に変化させることに成功,傾斜組成膜製造法として本法を確立させた.当研究グループは,次世代熱遮蔽膜において膜中の傾斜組成化が必須条件であると考えており,本年度の研究成果は,本研究課題を遂行するに当たり必要不可欠な基礎的知見を得たと考えている.超音速フリージェットPVDは,不活性ガス雰囲気中で皮膜となる膜素材を蒸発させることにより生成させたナノサイズの粒子(ナノ粒子)を超音速、(3.6km/s以上)のガスの流れにより搬送,基板上に堆積,成膜させる新しい成膜原理によるコーティング技術である.本法は高い表面エネルギを有する生成直後のナノ粒子を高速に加速し高い運動エネルギを与え,ナノ粒子の堆積により成膜させるため低温で高密度膜の形成が可能である.また,蒸発原子をナノ粒子として捕集し成膜させるため,既存のコーティング技術(PVD, CVDなど)に比べ高い成膜速度を得ることが可能である.本法を用いて,宇宙往還機などに代表される次世代航空宇宙産業やガスタービン等の発電関係などで開発が期待されている次世代熱遮蔽コーティング技術を開発することが本研究の目的である.当研究グループが開発した超音速フリージェットPVDを用いて,これまで,欠陥の無い高密度金属膜,TiAl金属間化合物膜,TiN膜の形成を達成し,本法が新しいコーティング技術として優れた特徴を有していることを既に示している.本年度は,同軸対向噴流による自励振動現象を用いたフルイディクデバイスを開発,本法に組み込むことにより,別々のチャンバで生成させた異種ナノ粒子を精密に混合させることに成功した.本研究成果により,緻密な,傾斜組成Ti/TiAl膜,傾斜組成Al/AlTi膜,傾斜組成Al/Al-Si膜を形成し,組成の変化に伴い皮膜特性を連続的に変化させることに成功,傾斜組成膜製造法として本法を確立させた.当研究グループは,次世代熱遮蔽膜において膜中の傾斜組成化が必須条件であると考えており,本年度の研究成果は,本研究課題を遂行するに当たり必要不可欠な基礎的知見を得たと考えている.超音速フリージェットPVDは,不活性ガス雰囲気中で皮膜となる膜素材を蒸発させることにより生成させたナノサイズの粒子(ナノ粒子)を超音速(3.6km/s以上)のガスの流れにより搬送,基板上に堆積,成膜させる新しい成膜原理によるコーティング技術である.本法は高い表面エネルギを有する生成直後のナノ粒子を高速に加速し高い運動エネルギを与え,ナノ粒子の堆積により成膜させるため低温で高密度膜の形成が可能である.また,蒸発原子をナノ粒子として捕集し成膜させるため,既存のコーティング技術(PVD, CVDなど)に比べ高い成膜速度を得ることが可能である.本法を用いて,宇宙往還機などに代表される次世代航空宇宙産業やガスタービン等の発電関係などで開発が期待されている次世代熱遮蔽コーティング技術を開発することが本研究の目的である.当研究グループが開発した超音速フリージェットPVDを用いて,これまで,欠陥の無い高密度金属膜,TiAl金属間化合物膜,TiN膜の形成を達成し,本法が新しいコーティング技術として優れた特徴を有していることを既に示している.本研究成果により,同軸対向噴流による自励振動現象を用いたフルイディクデバイスを開発,本法に組み込むことにより,別々のチャンバで生成させた異種ナノ粒子を精密に混合させることに成功した.また,緻密な傾斜組成Ti/TiAl膜,傾斜組成Al/AlTi膜,傾斜組成Al/Al-si膜を形成し,組成の変化に伴い皮膜特性を連続的に変化させることに成功,傾斜組成膜製造法として本法を確立させた.当研究グループは,次世代熱遮蔽膜において膜中の傾斜組成化が必須条件であると考えており,本年度の研究成果は,本研究課題を遂行するに当たり必要不可欠な基礎的知見を得たと考えている.
エネルギー利用の効率化(連絡班)

本連絡班は、エネルギー利用限界の拡張あるいは超効率化につながる新しいプロセス・新しい技術の開発に直接結びつく基礎的研究の目標を明確にし、組織的かつ機動的に推進することを目的とする。そこで、(1)高温反応ガスなどからの高効率熱伝達、(2)超電導技術による電気エネルギーの輸送と貯蔵の高効率化、(3)新しい分離操作の開発による化学プロセスの高効率化、の3つの研究班と協力し、各研究課題の研究計画の立案・見直し、研究課題相互の連絡・調整を行い、これらを推進した。このため、本年度は3回の連絡班打ち合せ会と小領域D合同成果報告会を開催するとともに、昭和63年度研究成果報告書を刊行した。連絡班打ち合せ会については、第1回を7月に開催し、各研究班の代表者から報告された活動状況および活動方針を踏まえ、本年度のスケジュールについて検討した。第2回は10月に開催し、各班の本年度の進捗状況および今後の研究計画につき検討するとともに、CO_2問題へのD班としての対応についても議論した。第3回は11月に開催し、来年度の研究計画についての意見交換を行った。また合同成果報告会のプログラム・運営方法について決定した。合同成果報告会は1月に開催され、班別の研究成果に対する意見交換に加え、各班の横の連帯を強化することを目的としてオープンフォーラム形式のセッション、また評価問題検討小委員会からの報告をも盛り込み活発な討論を行った。成果報告書は、合同成果報告会での検討を踏まえて改訂した原稿を2月下旬に取りまとめ刊行した。なお、予算の使途のほとんどは、上記に関する会議費、印刷費、旅費、謝金、連絡費である。
単離したサイトメガロウイルス複製開始DNA断片を用いたウイルスDNA複製機構解析

マイクロインジェクションとPCRをくみあわせた新しいDNA複製検出系を開発し、HCMV Towne株のHindIII A断片(map unit0.4を中心とする24kb領域)中に、主としてLytic phaseに機能するDNA複製開始点(oriLyt)が存在することを明らかにした。次に、ori活性をもつDNA断片を漸次短くし、上記のDNA複製検出系を用いて、HCMV oriLytの最小領域を決定した。HindIII A断片中の4.3kb領域(AatII-Sac I)は24kb断片と同様の効率で複製したが、この4.3kb領域の5'-側から1.3kb、3'-側から0.9kbをそれぞれ欠失させたところ、複製効率は低下した。このことはHCMV Towne株oriLytの5'-側、3'-側境界がそれぞれこれらの領域中に含まれることを示している。さらにHCMVのゲノムDNAの複製様式を明らかにするために、HCMV oriLytを含むプラスミドのHCMV感染細胞内複製中間体の構造を、低濃度アガロースゲルによる電気泳動とゲルから直接にPCRする方法を開発して解析した。この方法を用いて、DNA複製中間体は少なくとも240kbのHCMVゲノムより大きな分子となっていることを明らかにした。この結果はHCMV oriLytからローリングサークル型のDNA複製がおきていることを示唆している。(なお、この研究には大学院生渡辺慎哉が協力した。)マイクロインジェクションとPCRをくみあわせた新しいDNA複製検出系を開発し、HCMV Towne株のHindIII A断片(map unit0.4を中心とする24kb領域)中に、主としてLytic phaseに機能するDNA複製開始点(oriLyt)が存在することを明らかにした。)ヒトサイトメガロウイルス(HCMV)は潜伏感染し、免疫の低下状態において重篤な日和見感染症の原因となることが多い。我々はHCMVーDNAの複製機構解析をとおして、潜伏感染からの再活性化機構を分子レベルで明らかにすべく、240キロベ-スの巨大なウイルスDNA上の複製開始点を含む断片を同定することから研究を出発させた。HCMVに感受性のヒト胎児肺細胞(HEL)のトランスフェクション効率が非常に低かったので、顕微鏡下でウイルスDNA断片を含むプラスミドDNAをマイクロインジェクトし、その後ウイルスを感染し、ウイルスDNAが増殖する環境下でプラスミドDNAの複製の有無を解析した。動物細胞では特定の塩基がメチル化されないことを利用して、メチル化の違いを認識しうる制限酵素とPCR(polymerase chain reaction)を組み合わせてウイルスDNAのHindIII断片の複製の有無を検討した結果、A断片上に複製開始点が存在することを明らかにした。また複製したA断片を含むプラスミドは巨大な分子となっており、rolling circle型のDNA複製が行われたことが示唆された。さらにA断片につき、ウイルス感染なしに、HindIII各断片を含むプラスミドの混合物をマイクロインジェクトする条件下でも複製することを明らかにし、この方法でDNA複製に必要なウイルス遺伝子の同定が可能なことを示した。またG断片を含むプラスミドがA断片よりは複製効率が悪いものの、他の断片よりは有意に複製効率が良いことを明らかにした。我々の検出法ではウイルスDNAあるいは細胞DNAとの組換え分子も複製DNAとして認識されるので、G断片についてはウイルスDNAとの相同組換えの可能性を検討している。マイクロインジェクションとPCRをくみあわせた新しいDNA複製検出系を開発し、HCMV Towne株のHindIIIA断片(map unit0.4を中心とする24kb領域)中に、主としてLyticphaseに機能するDNA複製開始点(oriLyt)が存在することを明らかにした。HindIIIA断片中の4.3kb領域(AatII-SacI)は24kb断片と同様の効率で複製したが、この4.3kb領域の5 ́-側から1.3kb、3 ́-側から0.9kbをそれぞれ欠失させたところ、複製効率は低下した。このことはHCMV Towne株oriLytの5 ́-側、3 ́-側境界がそれぞれこれらの領域中に含まれることを示している。

この方法を用いて、DNA複製中間体は少なくとも240kbのHCMVゲノムより大きな分子となっていることを明らかにした。この結果はHCMV oriLytからローリングサークル型のDNA複製がおきていることを示唆している。(なお、この研究には大学院生渡辺慎哉が協力した。)
ヒツジ新生仔の脳温恒常性の破綻と脳障害発生機序に関する研究

成人の脳低温療法はすでに多くの施設で臨床展開されているが、新生児や子宮内の胎児の脳温に関しては詳細な検討は行われていない。我々は、本研究(課題番号09671720)において、胎児期、新生児期における脳障害のファーストステップとして、胎児および新生児脳温の貯留、脳鬱熱現象に着目し研究をすすめてきた。我々はすでに胎児胎盤循環中のATP分解産物であるアデノシンが、組織代謝を抑制することで体温調節機構に深く関与していることを報告した。本研究では、羊胎仔慢性実験を用いて、胎仔脳温を検討し、胎児ではATP分解産物が脳血流を微調節することによって胎児脳温を制御していることを明らかにした(Pflug Arch Eur J Phy1998)。そしてこの制御機構の破綻が脳障害発生の素地となる可能性を示唆した(J Clin Endocrinol Metab 1997)。また同様に妊娠中毒症妊婦においてもアデノシンが子宮血流の調節に関与することを明らかにした(Trophoblast Reseach 1999 )。さらにヒト胎児においては血流の変化しやすい臍帯付着部位異常が脳障害発生の誘因となり、その見地から特に双胎(Fetal Diagn Ther 1999 )や羊水過少(Gynecol Obstet Invest 1999)症例では極めて慎重な周産期管理が必要であることを報告した。平成9年度は、繰り返し臍帯遮断におけるヒツジ胎児の脳温の恒常性とその変化について実験を施行した。実験対象は胎齢1246日の6頭のヒツジ胎児大脳皮質に、組織埋め込み型温度計を装着し、さらに胎仔躯幹に装着したcooling coilにより胎仔低体温を導入し、虚血および低酸素状態における胎仔の温度調節および代謝におよぼす影響に関する検討を行った。また本年度は平成10年度に施行予定であったヒト子宮内胎児発育不全胎児における胎児胎盤循環中のプリン代謝産物(アデノシン、ヒポキサンチン)濃度を測定を行い検討中である。以上は研究計画の当初の予定通りである。また胎児胎盤循環中のヒポキサンチン濃度に関して、英語論文として発表し採用された。本研究では、羊胎仔慢性実験を用いて、胎仔脳温を検討し、胎児ではATP分解産物が脳血流を微調節することによって胎児脳温を制御していることを明らかにした(Pflug Arch Eur J Phy 1998)。さらにヒト胎児においては血流の変化しやすい臍帯付着部位異常が脳障害発生の誘因となり、その見地から特に双胎(Fetal Diagn Ther 1999)や羊水過少(Gynecol Obstet Invest 1999)症例では極めて慎重な周産期管理が必要であることを報告した。
サル肺移植モデルを用いた経気管支擦過法による拒絶反応早期診断に関する研究

気管支鏡下気管支擦過法による肺移植拒絶反応診断の可能性について検討を行った.移植後急性期には虚血再灌流傷害に起因する気管支上皮の脱落と炎症所見が観察され、動物実験により検討を行った移植後急性期では、拒絶反応以外の影響が大きく本法による診断は限界のあることが明かとなった.臨床において拒絶反応診断がTBLBによってなされている移植後遠隔期においては気管支鏡下気管支擦過法が有用である可能性があり,今後,臨床肺移植症例において検討を行って行く予定である.本研究の過程で,新たな移植後早期の拒絶反応診断方法として気管支粘膜血流測定法が有望な方法として浮かび上がってきた.気管支粘膜血流測定法による拒絶反応診断に関しては,これまで動物実験による報告が数報あり,拒絶反応に伴い血流量の減少することが報告されている.しかし,移植後急性期における気管支粘膜血流の測定及び臨床応用された報告はこれまで無かった.サルによる動物実験は小型動物であるため施行できないため,当施設で実施した4例の臨床肺移植症例において,移植直後から経時的に気管支粘膜血流測定を実施して,本法の有用性について検討を行った.現在まで測定を施行した症例数は少ないものの,これまで臨床所見(血液ガス,胸部X線写真,症状など)のみに基づいて診断が行われていた移植後急性期の拒絶反応診断に有用な手法となり得ることが明かとなってきている.今後,症例数を重ねて検討を行って行く予定である.気管支鏡下気管支擦過法による肺移植拒絶反応診断の可能性について検討を行った.移植後急性期には虚血再灌流傷害に起因する気管支上皮の脱落と炎症所見が観察され、動物実験により検討を行った移植後急性期では、拒絶反応以外の影響が大きく本法による診断は限界のあることが明かとなった.臨床において拒絶反応診断がTBLBによってなされている移植後遠隔期においては気管支鏡下気管支擦過法が有用である可能性があり,今後,臨床肺移植症例において検討を行って行く予定である.本研究の過程で,新たな移植後早期の拒絶反応診断方法として気管支粘膜血流測定法が有望な方法として浮かび上がってきた.気管支粘膜血流測定法による拒絶反応診断に関しては,これまで動物実験による報告が数報あり,拒絶反応に伴い血流量の減少することが報告されている.しかし,移植後急性期における気管支粘膜血流の測定及び臨床応用された報告はこれまで無かった.サルによる動物実験は小型動物であるため施行できないため,当施設で実施した4例の臨床肺移植症例において,移植直後から経時的に気管支粘膜血流測定を実施して,本法の有用性について検討を行った.現在まで測定を施行した症例数は少ないものの,これまで臨床所見(血液ガス,胸部X線写真,症状など)のみに基づいて診断が行われていた移植後急性期の拒絶反応診断に有用な手法となり得ることが明かとなってきている.今後,症例数を重ねて検討を行って行く予定である.肺移植における拒絶反応早期診断の新しい手法として気管支鏡下末梢擦過法の検討を試みた.現在,臨床肺移植における拒絶反応診断には,経気管支的な肺生検がgold standardとして広く用いられているが,TBLBは気胸,気道内出血などの合併症も報告されており検査の侵襲が大きく,また体格の小さい小児例では実施は困難である.気管支末梢擦過法は通常の肺生検に用いる気管支鏡よりも細径の気管支鏡でも実施できることより小児例にも適応可能である.初年度である今年は肺移植実験の前段階として,細径気管支鏡を用いて末梢擦過法の実施可能性について検討した.ニホンザルに硫酸アトロピン及び塩酸ケタミンの筋肉内注射により麻酔を行い,気管チューブを挿管後に気管支鏡検査を行った.気管支鏡を下葉気管支末梢に挿入しブラシを用いて気管支末梢擦過を行った.採取した検体はスライドグラスに直接塗布して染色後に400倍で検鏡して細胞分画を測定した.細胞分画は,気管支上皮が90-95%を占め,リンパ球が3-6%,多核白血球が1-2%観察された.しかしスライドグラスに直接塗布する方法では粘液の混入があるため,粘液を除去する方法を検討中である.またリンパ球の分画についてもCD3,CD8などについて免疫染色を検討中である.本年度は,移植実験の気管支鏡検査の方法について検討した.細径の気管支鏡では使用可能なチャンネルが細いため,使用できる擦過ブラシは末梢気管支まで挿入可能であるが,採取できる検体量は少ない.このため気管支鏡に導管を外部に接着して臨床で通常使用しているサイズのブラシを使用することを試みた.しかしこの場合も気管支鏡の口径が大きくなるため気道内への挿入及び操作性と擦過できる範囲について問題があり,今後,改善が必要である.来年度はニホンザルを用いて肺移植を行い,移植後急性期の移植肺の状態把握及び炎症性サイトカイン動態の解明のために,移植後の一連の検体採取の一環として経気管支擦過法による検体採取と炎症性サイトカインなどの検討を行う予定である.気管支鏡下気管支擦過法による肺移植拒絶反応診断の可能性について検討した.移植後急性期には虚血再灌傷害に起因すると思われる気管支上皮の脱落が観察され,動物実験で検討した移植後急性期では,本法による診断は拒絶反応以外の影響が大きく限界のあることが明かとなった.そこで移植後早期の拒絶反応診断方法として気管支粘膜血流量測定法について検討した.

レーザー血流計を用いた気管支粘膜血流量測定は,これまで動物実験による拒絶反応診断に関する報告が数報あり,移植後3週間以降では拒絶反応に伴う血流減少が報告されている.移植後急性期における気管支粘膜血流の測定及び臨床応用された報告はこれまでに無かったが,当施設で実施した4例の臨床肺移植症例において,移植直後から経時的に気管支粘膜血流測定を実施して臨床所見と伴に検討した.現在まで測定を施行した症例は少ないものの,拒絶反応に伴う気管支粘膜血流量:BMBF(bronchial mucosal blood flow)の減少が観察され,これまで臨床所見のみに基づいて診断が行われてきた移植後急性期の拒絶反応診断に有用な手法と成り得ることが明かとなってきた(2000年10月,第35回日本移植学会総会,気管支粘膜血流量測定による移植後急性期の肺拒絶反応診断,松村輔二,他).気管分岐部のBMBFには片肺移植後急性期にも大きな変動は観察されず,BMBF Index(測定点と気管分岐部血流量の比)は気管支粘膜血流量の経時的な変動を観察する際,信頼できる指標となり得る.移植直後,移植肺気管支は虚血状態にあるが,拒絶反応が発生しなければ3週間程度で移植肺気管支のBMBFは気管分岐部と同程度まで回復する.移植後1週間以内では,移植肺2nd carinaにおけるBMBF値20ml/min/100g未満,移植肺2nd carinaにおけるBMBF Index値0.4未満の低下は急性拒絶反応の指標となりうる.