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生体内低酸素ニッチの形成とその感知・適応に関する分子生理学的探究

「生体内において独自の機能を発揮するために、組織・器官が最適の酸素(O2)環境を自ら積極的に設定する」という「酸素リモデリング」を実証するための研究を推進してきた。特に、どのようなO2レベルを監視するO2受容機構が、それぞれの組織・器官に備わっているかを探究してきた。その過程で、新たなO2受容機構の発見に向けて、TRPA1のO2感受性に関する分子進化的解析を行い、本機能を担うアミノ酸残基が進化的に保存されている点から、胎盤(胎生)の獲得にともなってTRPA1の低O2感知が獲得されたという着想を得た。実際に、臍帯血管等由来の血管内皮細胞においては、TRPA1タンパク質が低酸素に応答し、陽イオン(Ca2+)流入を生じ、一酸化窒素(NO)等の産生を介して血管収縮等が調整されることがわかってきた。また、低酸素環境に置いた妊娠TRPA1ノックアウトマウスを用いた実験から、低酸素環境に置かれたマウスの胎盤内のO2送達にこのTRPA1の役割が重要であることもわかってきた。また、TRPA1のO2感受性の果たす、中枢神経系でのO2受容機構、侵害性の冷温感知等における重要な役割もわかってきた。このように、TRPA1を基盤としたO2受容機構の生理学的、或いは病態生理学的研究が大きく発展しようとしている。一方、活性酸素種H2O2に高感受性のTRPM2チャネルに関しては、唾液腺の放射線損傷をCa2+依存的なcaspase-3活性を増強することにより引き起こすことが明らかになった。さらに、低酸素によって強く活性増強されるTRPM7についても、重要な生理的意義が明らかになってきた。TRPM7の担うO2リモデリングに関する研究については、作製を完了した条件的ノックアウトfloxedマウスを用いた研究が、膵臓の星細胞や腺房細胞、骨髄の造血幹細胞等を対象に順調に進行している。特に、膵星細胞の増殖・線維化に対するTRPM7の重要性が明らかになり、論文作成を進めている。一方、膵beta細胞インスリン分泌機能維持には、異なる内分泌細胞の集塊である膵島が、構造的・機能的に維持されていることが必須であるが、集塊状態(膵島)となった細胞は、同種細胞間でも不均一な細胞内環境で共存していることが示唆されているが、この共存状態での細胞内代謝状態の不均一性と、膵島構築のための細胞死・増殖バランス維持などについては全く未知である。本課題に関しては、低侵襲的で高空間分解能・リアルタイム計測可能なイリジウム錯体を用いたりん光性分子プローブ(飛田との領域内連携)を初代培養マウス単離膵島に添加し、レーザー共焦点顕微鏡を用いたりん光寿命イメージング(phosphorescence lifetime imaging; PLIM)システムにて測定を行ったところ、膵島を構築する細胞間での不均一性は、異種細胞間(beta細胞ーalpha細胞間)で著明で、同種細胞間(beta細胞ーbeta細胞など)でも存在することを示すデータが得られつつある。TRPA1を切り口とした新規酸素受容器の同定については引き続き、マウスin vivoでのTRPA1ノックアウトマウスを用いた生理学的検証を進める。TRPM7が担うO2リモデリングに関する研究についても同様に、マウスin vivoでのノックアウトマウスを用いた生理学的検証を継続する。また、生体内O2の環境リモデリングにおいてTRPM7が誘導するシグナル経路・転写因子の解明を継続する。一方、Ir錯体型プローブのin vivo適用によるO2環境のイメージング関しては、総括班で森班が中心となって設置した領域共通機器である2光子顕微鏡を燐光減衰測定対応にするセットアップをフルに活用して、分担研究者である矢部、浦野班の分担研究者である飛田等との協力をさらに進め、O2環境のin vivoイメージングを強力に推進する。その意義づけをするために、他の分子や温度などの物理・化学的パラメーターの変化や分布との対応付けの検討も進める。新たなO2受容器とO2センサーチャネルの同定に向けて、TRPA1のO2感受性に関する分子進化的解析を行った。一部の有袋類においてのみ、低O2の感知に関係するTRPA1のプロリン残基Pro394が保存されていることから、胎盤(胎生)の獲得にともなってTRPA1の低O2感知が獲得されたと考えられた(未発表)。活性酸素種(ROS)の一つであるH2O2により活性化が誘導されるTRPM2に関しては順調に成果が得られている。例えば、敗血症(Sepsis)は、病原体によって引き起こされた非常に重篤な全身性炎症反応症候群であり、ショック、DIC、多臓器不全などから早晩死に至る。今回、TRPM2ノックアウト(KO)マウスを用いることにより、TRPM2が敗血症の発症に果たす役割を解明した。即ち、TRPM2は比較的早期には好中球遊走を強く誘導するが、一酸化炭素CO産生酵素の活性を誘導することにより抗酸化物質ビリベルジンの産生を誘導し、敗血症の重篤化を抑えていることが明らかになった((Qian X, Numata T, et al. Anesthesiology 121, 336-351 (2014))。一方、redox感受性TRPチャネルの一つであり活性窒素種(RNS)TRPV4に関しても興味深い成果が得られた。TRPV4のN末端のankyrin

repeats構造はPIP2に結合することによりチャネル活性が抑制されており、IP3などがそれを競合的に除くことでチャネルを活性化することが明らかとなった。これは、新たなankyrin repeats構造の作用様式だけでなく、TRPチャネルの新たな活性制御機構を明らかにした成果である(Takahashi N, et al. Nature Commun. 5, 4994 (2014))。TRPV1タンパク質はチャネルを構成する際に、2つの特定のシステイン残基の間のジスルフィド結合を介して2量体化し、さらにそれが2量体化して4量体を形成することが分かった。その際にジスルフィド結合に加わらず残ったfreeのシステイン残基が、TRPV1チャネルの酸化センサー機能を担うことも明らかになった。また、TRPV1はProstaglandin J2による親電子修飾を受け、Ca2+流入を介してPC12細胞の神経様形態変化を惹起することを示した。TRPV1は肝細胞株HepG2細胞におけるアセトアミノフェン誘導性の酸化ストレスによる細胞死をCa2+流入を介して担うことも明らかになった。さらに、細胞内のNOXの活性化を引き起こすTRPC群の選択的活性化剤を開発し、内因性活性酸素種産生を惹起する重要な手立てを獲得した。一方、ミトコンドリアの酸素依存的なエネルギー産生・蓄積能を定量する重要なツールとして使える、蛍光プローブtsGFPの有効性を理論的に検証することにも成功した。以上の成果は、査読論文として発表した。新たなO2受容機構の発見に向けては、TRPA1のO2感受性に関する分子進化的解析を行った。一部の有袋類においてのみ、低O2の感知に関係するTRPA1のプロリン残基Pro394が保存されていることから、胎盤(胎生)の獲得にともなってTRPA1の低O2感知が獲得されたと考えられた。実際に胎盤血管等由来の血管内皮細胞にはTRPA1タンパク質が発現しており、それが低酸素に応答応答しイオン(Ca2+)電流を生じることがわかった(未発表)。TRPM7の担うO2リモデリングに関する研究については、Tamoxifen誘導性の条件的ノックアウトマウスが完成し、膵臓の星細胞などの培養系及び全身性のTRPM7ノックアウト誘導するシステムを構築した。また、膵島細胞内におけるりん光性分子プローブを用いた酸素分圧測定を行った。低侵襲的で高空間分解能・リアルタイム計測可能なイリジウム錯体を用いたりん光性分子プローブ(群馬大学:吉原、飛田)をマウス尾静脈あるいはスプレー状に膵組織に直接散布浸透投与し、開腹状態(in vivo)膵臓での膵島細胞酸素分圧測定を行った。呼気酸素分圧変化(21%→15%→10%)依存的にリン光寿命延長(酸素分圧低下)を確認した。また、マウス単離膵島(プローブ添加30分培養後)でのin vitro実験を行い、グルコース濃度反応性リン光寿命延長(細胞内酸素分圧低下)を認め、本りん光プローブは、in vivo、in vitroともに膵島細胞内酸素分圧が解析可能であることが示された。以上の点から、計画は概ね順調に進行していると判断できる。生体内を構成する組織・器官が個体中で機能発揮するために、それぞれの組織・器官が最適のO2
Hyperfunction Quantum Field Theoryの研究

20世紀を代表する物理学の理論である相対論と量子力学は、相対論的な量子力学であるところの場の量子論に統合された。場の量子論はWightman関数で特徴付られ、そのWightman関数は一般化された関数で、普通Schwartzの緩増加超関数となる場の理論が考えられていてstandard quantum field theory(SQFT)と呼ばれている。Hyperfunctionは局在性をもつ関数の一般化の中で一番一般的なものと考えられるので、これに対する量子場は最も一般的なものと考えられる。このような場(正確にはWightman関数がFourier hyperfunctionになる場)は筆者達によりhyperfunctionquantum fieldと名付けられ、1976年以後研究されてきた。Fourier hyperfunctionの試料関数空間は解析関数からなるので、台が有界な関数を含まない。これがhyperfunctionquantum field theory(HFQFT)の研究を困難にしている。今回得られた結果は、有界な領域に対する場の作用素というのはSQFTの場合とことなり、hyperfunctionは台が有界な試料関数を持たないのでHFQFTの枠内では定義できないにもかかわらず、有界な領域内の観測量に対する作用素及びそれらの作る代数はHFQFTの枠内で定義することができることを示し(1998年)、またその作用素代数が自明でない様なHFQFTのモデルが存在することを示した(1999年)ことである。今年は7月1日から8月30日まで南アフリカ、ダーバン大学のブリューニング教授が徳島に滞在されて、楽しい研究生活を送ることができた。その間に行った主なことは、Hyperfunction Quantum Fieldに対してLocal Observableを定義するにはどうしたら良いかという問題に取り組んだことである。Hyperfunctionは有界な台をもつtest functionをもたないので様々な困難がある。それらを解決するには多くの人の意見を聞くのが必要と思い、7月24日には岡山大学を訪問して我々のアイディアを発表し意見を聞いた。8月5日には大阪大学で催された研究会で講演を行い、6日には岡山理科大学の澤江教授と意見の交換をした後、7日には福岡大学で講演を行い、11日に広島大学の柴教授と意見の交換を行った。このようにしてなんとか問題を解決して、論文を一つ投稿中である。この論文に関係して、Hyperfunctionの空間に対する核定理の、台の形の情報を含んだ特別な形のものが必要なことがわかり、ブリューニング教授が帰国した後もe-mailを用いて彼と共同研究を続け、結果が得られたので、論文をもう一つ投稿中である。このことに関連して、Hyperfunctionの台を決める強力な方法を大阪工業大学の西村教授と研究してきたので、この方法をHyperfunctionの台に関する色々な問題に使えないかと考えて、いま論文を準備しているところである。Hyperfunctionは局所性をもつ関数の一般化の中で一番一般なものと考えられるので、これに対する量子場は最も一般的なものと考えられる。今回得られた結果は、昨年得られた、「有界な領域に対する場の作用素というのはHFQFTの枠内では定義できないにもかかわらず、有界な領域内の観測量に対する作用素及びそれらの作る代数はHFQFTの枠内で定義することができる。」という結果をうけて、そこで定義された作用素代数が自明でない様なHFQFTのモデルが存在することを示し得たことである。
パルスデトネーションエンジンのための流路直交型起爆法の研究

本研究の最終目的は、空気を酸化剤として用いることができ、運転周波数を高めることが容易な、パルスデトネーションエンジン用の新しい燃焼器を開発することである。そのために、矩形断面型燃焼器の起爆に関する基礎研究を行った。起爆方式は、基本的に障害物方式であるが、障害物としては、既燃ガスのパージおよび可燃性混合気の充填の際の流れに平行な複数の障害板を並べて構成した。このような幾何学的配置を採用することによって、既燃ガスのパージおよび可燃性混合気の充填の際の流路抵抗を小さくし、デトネーションを起爆するための流れ場は流路と直交した方向に作り出す。なお、本研究は基礎研究であり、このような幾何学的配置におけるデトネーション発生条件を明らかにすることを目的とした。主として障害板列の形状・配置の最適化を目指し、実験的な研究を進めた。特に、圧力センサーとイオンセンサーとを数多く設置し、燃焼器内部における衝撃波の発生・伝播、および火炎の加速の様子を詳細に調べた。混合気としては水素・酸素・アルゴンの予混合気および水素・空気の予混合気を使用し、当量比を1に保ちつつ、水素・酸素・アルゴンの予混合気についてはアルゴンによる希釈率を変化させた。実験の結果、副燃焼室とは反対側の壁近傍で火炎の強い加速が生じ、デトネーションが発生することが明らかとなった。また、障害板同士の間隔および各障害板の断面形状がデトネーション起爆の成否を大きく左右することが明らかとなった。最終的には、水素・空気の予混合気によるデトネーションの起爆に成功した。平成18年度は、燃焼器と排気チェンバーを製作し、燃焼器内の可燃性混合気を静止させておいて、その起爆特性を調べた。燃焼器は六面体で、そのうちの一面を隔膜を介して排気チェンバーに接続した。燃焼器には、内部のガスを排気した後、ミキシングタンクで予混合した可燃性混合気をバルブ操作によって常温・常圧の条件で充填した。燃焼器の側面にスパークプラグを設置し、可燃性混合気に点火した。燃焼器の上面に圧力変換器とイオンセンサーを取り付け、圧力波と燃焼波の伝播特性を調べた。燃焼器の下面には「すす板」を設置し、発生したデトネーションの波面構造を調べた。実験では、燃焼器の上下面あるいは片面のみに起爆用障害物となる起爆プレートを取りつけ、起爆プレートの長さ、高さ、間隔を支配パラメータとして変化させた。また、実験で使用した燃料は水素、酸化剤は酸素で、これらをアルゴンで希釈し、アルゴンによる希釈率も支配パラメータとして変化させた。実験の結果、起爆プレートの存在がデトネーションの起爆を促進することが明らかとなった。また、起爆プレートの長さ、高さ、間隔は、いずれも起爆特性に影響し、特に、側壁近くの起爆プレートの存在が起爆特性に大きな影響を与えることが明らかとなった。しかしながら、水素-空気混合気を起爆させることはできなかった。上記の結果を受け、燃焼器の幅を2分し、片方を副燃焼室とし、これらの隔壁に開口部を設け、副燃焼室から既燃ガスのジェットを起爆プレートの存在するもう片方の燃焼室に吹き込むことを試みた。この高温ジェットの吹込みにより、未だ水素-空気混合気を起爆させるには至っていないものの、デトネーションの起爆特性は改善された。これらの成果は、平成19年3月に開催された衝撃波シンポジウムにおいて発表した。そのために、矩形断面型燃焼器の起爆に関する基礎研究を行う。起爆方式は、基本的に障害物方式であるが、障害物としては、既燃ガスのパージおよび可燃性混合気の充填の際の流れに平行な複数の障害板を並べて構成する。

このような幾何学的配置を採用することによって、既燃ガスのパージおよび可燃性混合気の充填の際の流路抵抗を小さくし、デトネーションを起爆するための流れ場は流路と直交した方向に作り出す。なお、本研究は基礎研究であり、このような幾何学的配置におけるデトネーション発生条件を明らかにすることを目的とし、大がかりなエンジンシステムの開発は行わない。平成19年度は、主として障害板列の形状・配置の最適化を目指し、実験的な研究を進めた。特に、圧力センサーとイオンセンサーとを大幅に増設し、燃焼器内部における衝撃波の発生・伝播、および火炎の加速の様子を詳細に調べた。混合気としては水素・酸素・アルゴンの予混合気を使用し、当量比を1に保ちつつ、アルゴンによる希釈率を変化させた。実験の結果、副燃焼室とは反対側の壁近傍で火炎の強い加速が生じ、デトネーションが発生することが明らかとなった。また、障害板同士の間隔および各障害板の断面形状がデトネーション起爆の成否を大きく左右することが明らかとなった。これらの成果は、平成19年12月に開催された燃焼シンポジウムにおいて発表した。
世代間移転と親子関係の経済学的分析：四ヵ国の国際比較の観点から

本研究では、国際比較の観点から遺産動機やそれ以外の世代間移転が親子同居、親子の消費行動、親の子への教育投資、子供から親への介護行動に与える影響について検証した。日本、中国、アメリカおよびインドのデータを用いて、理論的・実証的な分析を行った結果、国によって親子関係は大きく異なっていくことが分かった。日本人と中国人は比較的利己的であるに対し、インド人とアメリカ人は比較的に利他的であることから、高齢化が進んでいる中、介護市場への影響も異なっていくので、家庭内・家庭外の介護行動も異なっていくことが分かった。日本の個票データを用いて、日本の介護労働者の賃金関数の推定を行い、その成果は独立行政法人経済産業研究所(RIETI)ディスカッション・ペーパーとして掲載された。また、「退職後の消費支出の低下」について研究し、その成果はDP並びに学術雑誌に掲載された。さらに、日本の介護労働事務所の非営利と営利による賃金分布について分析を行い、その成果は独立行政法人経済産業研究所(RIETI)ディスカッション・ペーパーとして掲載される予定である。以上の論文については、積極的に学会やコンファレンスで発表した。また、近刊の『中国年鑑2015』の『要覧・統計社会保障医療制度』の一節を担当した。産休・育休取得中であった為活動なし。産休・育休取得中であった為進捗なし。産休・育休で延長になったこれから一年間において、日中の比較視点から、日中の個票データを用いてより精密な計量分析を行い、家庭内における介護行動と介護市場における介護サービスの決定要因を明らかにすることを目指す。その成果として論文でまとめて学会で報告し、学術雑誌に投稿するよう頑張るつもりである。育休を取ったわりに、育休中にちゃんど論文が掲載された。復帰してから、交付申請書に記載した「研究目的」や「研究計画」に基づき、論文の作成、学会とコンファレンスでの発表を行っている。また計画書に書いている日本に関する研究は計画より早く進んでいることから、おおむね順調に進展していると言える。以上の論文について、積極的に国際学会やコンファレンスで発表した。また、研究成果を国民に発信する観点から、一般財団法人日中経済協会・JC ECONOMICJOURNALからの依頼を受けて、『中国の高齢者介護サービス事業における日本企業への期待と役割』と題する記事を寄稿した。交付申請書に記載した「研究目的」に基づき、学会とコンファレンスで発表を行い、国内外の専門家からコメントを得、国内外に情報を発信でき、新しい知見を得たうえで、論文をさらに改定している。また、「研究業績の概要」に書いた論文はすでに学術雑誌に掲載されているか、掲載される予定である。上記以外の論文も学術雑誌への投稿を考えている。また、研究計画書に書いている日本に関する研究は計画より早く進んでいることから、おおむね順調に進展していると言える。中国調査のパネルデータを用いて、それらの変化の決定要因を検証する。さらに、消費行動および貯蓄行動以外の介護行動に与える影響を分析する。日本の個票データを用いて、中国と似た分析を行うと同時に、日本の介護産業の特徴と問題点も明らかにする上に、政策インプリケーションを提案する。引き続き中国の個票データを用いて、中国の家庭内移転と家庭内介護行動を検証する。また中国における介護サービスの決定要因も検証する。日本のデータを用いて、日本の介護サービスの決定要因、日本の家庭内で介護する人の健康状況などを分析する予定である。経済学、特に労働経済学、家計経済学、中国経済中国調査のパネルデータを用いて、それらの変化の決定要因を検証する。さらに、消費行動、貯蓄行動以外の介護行動、子への教育投資行動及び男女産み分け行動に与える影響を分析する。産休・育休取得中であった為当初の計画は予定より遅れている育休中断一年分は全部手元にあるため購入予定の物品が在庫切れや見積まで予想以上に時間かかったため、購入計画を次年度へ移行させた。産休・育休取得中であった為遅れた研究活動が再開し、最新の計量ソフトを購入し、中国と日本のデータを用いて推定を行う。論文の形でまとめてから海外学会に発表し、学術雑誌に投稿する予定である。学会発表の旅費と雑誌投稿料金として使う予定。昨年に購入することのできなかった物品の購入のため
乾燥地における水土保持に対する将来的代替策の空間的分析

現地調査中国黄土高原の神木市六道溝盆地の侵食ポテンシャル図が作成された。降雨侵食性図は、衛星画像と地上検証に基づき降雨評価を経て作成された。15分降雨データが、フルニエインデックス(IF)、0.5ヶ月の侵食性インデックス(Mi)、および月侵食性インデックス(EI30)を計算するために使われた。神木調査地での2004年から2009年までのデータにより様々な降雨に対する侵食性の評価がなされた。月侵食性インデックスと毎月の雨量(Pi)の間の関係は統計的に有意であった(R^2=0.77,P<0.001)。この概念は黄土高原全体に拡大して適用できるように開発された。これにより将来の水土保持の対策・代替策が策定できるものである。実験結果からの理論展開実験から窪地貯蔵量(DSC)の評価が実験室規模で証明された。まず、DSCは流出生起、つまり堆積物産出・輸送に対して大きく影響する。多くの水文学的応用の中での窪地貯留の重要性を鑑みて、粗度要素を0.9-6.3mm高とした不透水性表面での実験が実施された。窪地貯留量と流量の間の線形関係に基づく理論的構築がManning則と無次元解析により展開された。窪地貯留の粗度係数の勾配に対する比率への依存性による理論的関係が示された。さらに、実験結果の解析から表面粗度(RR)と勾配(S)から窪地貯留(DSC)を推定できることが示された。表面粗度(RR)と勾配(S)の比の平方根はDSCと相関づけられた(r=0.95,p<0.001)。この研究の目的は、乾燥地における土壌侵食脆弱性地図を作成するために、土壌侵食による水土劣化に作用するパラメターを定量化することである。土壌侵食過程にあって、最重要なパラメターは降雨の動的エネルギーである。降水のエネルギーと雨滴径分布がスーダンの乾燥環境下で測定された。中国黄土高原の降雨侵食能が42の降雨観測所の1960-2000年にわたる過去のデータから求められた。さらに同地の神木(Shenmu)の小流域における降雨侵食能が推定され、2004-2009年にわたる実降雨データから計算されたR-factorと比較された。地形パラメターは過去の地形図と衛星画像によるDGMの2つの要素から推定された。土壌浸食による地表の変化が計算できるようになった。特に、ALOS(PRISM)衛星の画像データは、高い空間分解能と精度によってDEMを生成するために使われている。土地の特徴の変化は土地浸食プロセスによると見なされるであろう。中国黄土高原の現地調査では、土地利用/地表状態侵食状態を評価するために実施された。現地調査データは、衛星データによる土地利用/地表状態、侵食状態を分類するために用いられている。
心的表象操作能力に関する比較認知科学的研究

筆者は、鳥類およびヒト幼児において、問題解決行動にかかおる表象操作能力について検討を続けてきた。平成20年度には、まず前年度に引き続け、ハトにおいて標的刺激をつつき反応によって誘導させることで、複数の目標刺激に順に到達させる、コンピュータ画面上の巡回セールスマン問題における経路選択方略を検討した。3個の目標を四角形の辺上に配置したテストで、ハトは右回りまたは左回りに順に目標に到達していく戦略を取り、最短の経路を取った割合が他の経路にくらべて有意に高かった。3個の目標を直線上に配置したテストでは、ハトは最も距離の近い目標に最初に到達した。3個の目標のうち2個が近接する群を形成した課題では、ハトは群を最初に選好した。これらは、ハトが各課題において、偶然レベルよりも効率のよい方略で課題を解く心的方略を用いている可能性を示唆する、重要な知見だといえる。さらに前年度に引き続き、オーストリア共和国ウィーン市のコンラートローレンツ動物行動学研究所に滞在し、G.Gajdon博士およびL.Huber准教授と共同でkea(和名:ミヤマオウム)のプランニング能力を検討した。正方形のふたの周囲に複数の鍵が設置され、keaは鍵を取り外すことで、中の報酬を手に入れることができた。種々の鍵の配置を用いた一連の課題で、keaは試行錯誤的な解決方略を優勢に示したが、2段階の鍵の操作が必要な複雑な課題では、事前に鍵を観察していた条件で誤反応を早く修正する傾向を示した。これは、天敵がおらず食物の乏しい野生環境下で試行錯誤的に食物を探索する本種の生態と、プランニング能力に対する種間に共通の選択圧が共に作用した結果である可能性がある。ヒトから系統的に遠いハト(Columba livia)およびヒト(Homo Sapiens)幼児を対象として、問題解決場面におけるプランニング能力を検討した。プランニングは、心的表象を操作することでみずからの行動を予期したり調整したりする過程をさす。まずハト3個体に、コンピュータのLCDモニター上で、標的刺激を目標刺激までモニターに反応することによって運ばせるという方式で空間移動課題を解かせ、標的と目標とが十字形の領域内に囲まれている迷路課題を解くことを訓練した。標的と目標とは、試行のはじめにはそれぞれ十字形の腕の先端に置かれていた。「同一課題」条件においては、目標の位置が1試行内で一定であったが、「課題変化」条件においては、標的が十字の中央の位置に来た瞬間に、目標が別の腕の先端に移動した。その結果、ハトは学習された位置の組み合わせ・新奇な位置の組み合わせの両方について、「課題変化」条件で目標の位置が変化した直後に、元の目標の位置に標的を動かす誤反応を示した。また、正しく反応した試行では、誤反応の試行にくらべて反応時間が長かった。このことは、ハトが迷路課題の遂行中に、中央の先の1手をプランニングし、かつ行動調整していることを示唆している。次に、十字迷路の変形版を用いて、課題が事前に呈示されたあとで、目標が別の腕の先端に移動するテストをおこなった。ハトは元の目標の位置に標的を動かす誤反応を示し、正しく反応した試行では、誤反応の試行よりも反応時間が長かった。これは、ハトが課題解決を開始する前に、標的を動かす向きをプランニングしていたことを示唆している。ヒト3-4歳児にも、ハトと同様の十字迷路によるテストをおこなった。結果はハトに類似しており、4歳児では3歳児よりも正反応の割合が高かった。このことから、系統位置び発達段階の異なる2種の間で、課題解決のアルゴリズムが共通あるいは類似している可能性が示唆される。筆者は、鳥類およびヒト幼児において、問題解決行動にかかわる表象操作能力について検討を続けている。平成19年度においては、まずハトにおいて、標的刺激をつつき反応によって誘導させることで、複数の目標刺激に順に到達させる、コンピュータ画面上の巡回セールスマン問題における経路選択方略を検討した。2個の目標を課したテストでは、ハトはより距離の近いほうの目標に最初に到達する、効率の良い経路選択を示した。3個の目標を四角形の辺上に配置したテストでは、ハトは右回りまたは左回りに順に目標に到達していく戦略を取った。3個の目標を直線上に配置したテストでは、ハトは最も距離の近い、中央の目標に最初に到達した。これらの結果は、ハトがLCD画面上の巡回セールスマン問題を解く際に、効率良く各目標に到達する経路を取り、課題状況に応じて柔軟に経路方略を使い分けていることを示している。これは平成18年度に示された、課題を解きながら次の1手を計画するといった短期的戦略だけでなく、より長期的な解法のヒューリスティックスを用いていることを示す重要な知見であるといえる。さらに筆者は今年度、平成19年5月18日-8月8日、および10月25日-平成20年2月1日の2度、オーストリア共和国ウィーン市のコンラート・ローレンツ動物行動学研究所に滞在し、G.Gajdon博士と共同でKea(和名:ミヤマオウム)における問題解決行動開始前のプランニング能力を検討した。正方形アクリル製のふたの周囲に複数の鍵が設置され、Keaは鍵を取り外すことで、中の報酬を手に入れることができた。Keaは、取り外す必要のある鍵を正しく選んで反応したが、課題を事前に観察することで遂行が向上するという証拠はえられていない。これは、天敵がおらず食物の乏しい野生環境下で試行錯誤的に食物を探索するこの種の特殊な生態を反映している可能性がある。

筆者は、鳥類およびヒト幼児において、問題解決行動にかかおる表象操作能力について検討を続けてきた。平成20年度には、まず前年度に引き続け、ハトにおいて標的刺激をつつき反応によって誘導させることで、複数の目標刺激に順に到達させる、コンピュータ画面上の巡回セールスマン問題における経路選択方略を検討した。3個の目標を四角形の辺上に配置したテストで、ハトは右回りまたは左回りに順に目標に到達していく戦略を取り、最短の経路を取った割合が他の経路にくらべて有意に高かった。3個の目標を直線上に配置したテストでは、ハトは最も距離の近い目標に最初に到達した。3個の目標のうち2個が近接する群を形成した課題では、ハトは群を最初に選好した。これらは、ハトが各課題において、偶然レベルよりも効率のよい方略で課題を解く心的方略を用いている可能性を示唆する、重要な知見だといえる。さらに前年度に引き続き、オーストリア共和国ウィーン市のコンラートローレンツ動物行動学研究所に滞在し、G.Gajdon博士およびL.Huber准教授と共同でkea(和名:ミヤマオウム)のプランニング能力を検討した。正方形のふたの周囲に複数の鍵が設置され、keaは鍵を取り外すことで、中の報酬を手に入れることができた。種々の鍵の配置を用いた一連の課題で、keaは試行錯誤的な解決方略を優勢に示したが、2段階の鍵の操作が必要な複雑な課題では、事前に鍵を観察していた条件で誤反応を早く修正する傾向を示した。これは、天敵がおらず食物の乏しい野生環境下で試行錯誤的に食物を探索する本種の生態と、プランニング能力に対する種間に共通の選択圧が共に作用した結果である可能性がある。
機能性微細構造を表面に集積化した小型移動ロボットの研究

本研究では,昆虫の表面の構造や機能を規範とし,MEMS技術を利用して撥水性表面,付着性表面,気流センサなどを製作し,これらの機能をロボットの表面に集積化することにより,壁面移動ロボット,水面移動ロボット,反射により行動するロボットなどを開発した.また,小型昆虫に特有な羽ばたき飛翔を規範として,トンボ型羽ばたき飛翔ロボットを開発した.これらのロボットは,狭所や被災地での情報収集等への応用が期待される.本研究では,昆虫の表面の構造や機能を規範とし,MEMS技術を利用して撥水性表面,付着性表面,気流センサなどを製作し,これらの機能をロボットの表面に集積化することにより,壁面移動ロボット,水面移動ロボット,反射により行動するロボットなどを開発した.また,小型昆虫に特有な羽ばたき飛翔を規範として,トンボ型羽ばたき飛翔ロボットを開発した.これらのロボットは,狭所や被災地での情報収集等への応用が期待される.本研究は,昆虫などの小型生物の表面の構造と機能を規範とし,MEMS技術を用いて,ロボットの表面部材に,可動機構,センサ,制御回路,機能性マイクロ構造などを集積化し,折り曲げなどを利用して組み立てることにより,小型自律移動ロボットを構成することを目的とする.平成22年度は,まずロボットの表面部材として,MEMSプロセスと相性がよく曲げ加工が容易な真鍮の薄板を選定した.次に,真鍮板の表面に昆虫の感覚毛を模した気流センサと制御回路用の配線を集積化する技術を開発した.製作したセンサを評価し,単純なon-off型センサを複数用いることにより気流の強さを検出できることを確認した.さらに,センサ等を集積化した真鍮板をロボット本体を展開した形状に加工し,折り曲げにより立体化し,電池,モータ,ワンチップマイコンを実装して移動ロボットを製作した.動作実験を行った結果,気流の強さに応じて異なる行動を発現することを確認した.以上の手法により,ロボットの機構,センサ,回路をMEMS技術により一体成型し,小型化,多機能化を実現することが可能になった.また,昆虫の脚や翅にみられる超擬水表面をロボットの表面部材に集積化するための基礎実験として,シリコンウェハ上にMEMS技術を用いて3次元の微細構造を加工し,撥水剤を塗布することにより,接触角170度以上の超撥水面が得られることを確認し,さらに微細構造の形状と撥水性,離水性などの関係を明らかにした.以上の研究成果により,交付申請書の研究計画に記載した「要素技術の開発と評価」の目標を達成することができた.本研究は,昆虫などの小型生物の表面の構造と機能を規範とし,MEMS技術等を用いて,ロボットの表面部材に可動機構,センサ,制御回路,機能性マイクロ構造などを集積化し,折り曲げなどを利用して組み立てることにより,小型自律移動ロボットを開発することを目的としている.平成23年度は,MEMS技術に加えてフェムト秒レーザー加工も導入することにより,ワイヤ表面などの曲面上に微細構造を加工することが可能になった.撥水性表面については,直径0.5mmの真鍮ワイヤ上にフェムト秒レーザーにより25μm間隔の直線状の溝を加工し,撥水剤を塗布することにより接触角160°の高撥水面を得ることができた.また,製作した撥水性ワイヤを支持脚に用いて,水面上を移動するロボットを製作した.ロボット本体もフェムト秒レーザーで加工することにより,質量をモータやバッテリを含めて4.39gまで軽量化し,最大59.2mm/secの速度で自立移動できることを確認した.また,付着性表面に関しては,PDMSとガラスを複合化し,垂直方向と接線方向の両方向に付着力を発揮する付着パッドを開発した.さらに多孔質材料に液体を含浸させ付着面に液体を供給することによって,付着性を持続させることが可能になった.また,開発した付着パッドを利用し,一枚の薄板材料を折り曲げて立体構造を組み立てることにより壁面歩行ロボットを製作した.以上の成果により,「表面機能を有する微細構造の創成」と「表面機能を利用した移動ロボットの製作」の研究計画をほぼ達成することができた.また,ロボットの制御に関して,反射行動を組み合わせて歩容の生成や状況に応じた行動を可能にする制御手法を開発した.

本研究は,昆虫などの小型生物の表面の構造と機能を規範とし,MEMS技術等を用いて,ロボットの表面部材に可動機構,センサ,制御回路,機能性マイクロ構造などを集積化し,折り曲げなどを利用して組み立てることにより,小型自律移動ロボットを開発することを目的としている.平成24年度は,昆虫の感覚毛を規範とした気流センサを開発し,ロボットの表面への実装を行った.コオロギなどの昆虫は,多数の感覚毛により周囲の気流の速度,加速度などを検知し,逃避行動を行っていることが知られている.個々の感覚毛は気流の有無に反応するon-off動作だけであるが,長さや方向の異なる多数の感覚毛が存在することによって,気流の強さ,向きなどを検知することが可能になる.このような昆虫の感覚毛を模倣し,MEMS技術により長さの異なる複数の梁構造を製作し,気流により梁がたわんで通電する接触スイッチ式のセンサを開発した.風洞実験により梁の長さと流速の関係を評価し,1.03.5m/sの流速を検出可能であることを確認した.また,センサはフレキシブル基板上に製作されており,曲面上への貼り付けや折り曲げができるため,ロボットの表面部材として直接利用することが可能である.センサの有用性を調べるため,センサを既存ロボットの表面に装着し,周囲の風速を変えることでモータの回転速度が変化することを確認した.以上の成果,および昨年度までの超撥水表面,付着性表面を持つロボットの開発を通して,小型移動ロボットの表面に各種機能を集積化する技術が確立され,当初の目的を達成することができた.本研究には3つの目的がある.第1の目的である「ロボットの表面部材への機能性マイクロ構造の集積化」については,撥水性,付着性,センサなど種々の機能を持つ表面の製作が既にできており,今後,複数機能の集積化を行うことで目的が達成される.第2の目的である「表面部材の折り曲げによる立体化技術」は現在までにほぼ確立している.第3の目的である自律小型移動ロボットの製作については,単機能の様々なロボットができており,今後は機能の複合化,表面機能とロボットの性能の関連性の評価などを進めていくことにより,研究期間内に目的を達成することは十分に可能である.24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は,種々の機能の複合化を行い,多機能かつ自律的なロボットの製作を目指す.例えば,複数のセンサをロボット表面に集積化し,様々な状況に対応できるロボットを製作する.また,水面移動ロボットに関しては,撥水性の脚と,表面実装型センサを組み合わせ,周囲の状況に応じて自律的に移動可能なロボットを製作する.当初の計画である一つの部材に多数の機能を集積化することは,加工上の制約で困難な場合もあるため,複数の部材を組み合わせることも視野に入れて問題を解決する.さらに撥水性,付着性などの表面機能とロボットの性能との関係を明らかにし,表面機能の応用技術を確立し,より高性能なロボットの製作を目指す.得られた成果は,査読付論文,国際会議等で積極的に発表する.24年度が最終年度であるため、記入しない。
２０世紀アンティーユ諸島フランス語詩における時空間的イメージの展開

本年度はまず昨年度の研究を展開する形で、その成果をモロッコで行われたフランス語圏文学をめぐる国際学会にて発表した。『帰郷ノート』に現れる主体の口の動きに注目し、その動作がニグロの発話行為を規定しているのみならず、物理的なレベルでの主体形成を司る所作であることを明らかにした。この成果をさらに押し広げて、投稿論文の準備に取り掛かった。同論文では上記の主体形成の作用を、1930年代のセゼールの同化批判に関連させてより幅広い射程の中に位置づけ直し、詩人の最初期における「同化」と「消化」のアナロジーを明らかにした。本年度は研究の枠組みを多少変更させ、主に二つの方面へと調査と分析を広げた。戦間期の反植民地運動の諸相と、同時代の民族学と文学のインタラクティブな関係である。フランス国内における反植民地運動という歴史的コンテクストに組み入れ直されることで、セゼールの詩学の争点と価値がより明らかになると考えられる。本年度は関係する二次資料の分析に集中的に取り組んだが、今後アーカイブ等で一時資料の読解を進めていく予定である。また第二の民族学と文学の関係は、多くの黒人詩人が民族学に傾倒していったのと同時に、社会科学としての民族学もまた文学化していった歴史を持つというだけでなく、戦前の民族学の理論が、戦後の黒人詩の読解と理解とを規定した側面に注目し、その分析を進めた。グリッサンの詩作品については、今年度は初期作品の読解と分析を進めた。『島嶼界』(1953年)から『黒い塩』(1960年)に至る詩作品の分析を進め、主に風景と歴史の問題系を掘り下げる作業を進めた。同時に理論的側面から分析を補強するものとして、近年盛んに論じられる空間と詩学の相関関係をめぐる文学理論等の吸収を行った。また本年度はグリッサンの詩作の分析と並行して、彼の晩年の評論集『ラマンタンの入江』の翻訳にも取り掛かっている。28年度が最終年度であるため、記入しない。本年度はまず、研究対象の詩人のうちエメ・セゼールの初期の詩作品及び戯曲作品の分析とその周辺作業に従事した。分析の対象に挙げた作品は『帰郷ノート』(1939年初版)から『土地台帳』(1961年)に至る前期詩作品と雑誌『トロピック』(1941-45年)所収の散文、及び戯曲『そして犬どもは黙っていた』(1956年)であり、いずれも30年代から50年代にかけての、カリブ・アフリカ諸地域の脱植民地化へ至るその準備時代におけるテクストである。セゼールの詩学と政治の関わりに焦点をおきながら、作品における時空間描写に注目し分析を進め、その過程で詩集『奇跡の武器』(1946年)とその周辺に現れる過去と未来、主体の生と死の主題の錯綜と両義性に注目し、その分析の成果を学会口頭発表の形で公表した。またセゼールのエクリチュールに現れる「暴力」の契機と詩の政治的側面の関係を明らかにする作業を進めており、その成果は本年5月に開催される国際コロックにて発表予定である。エドゥアール・グリッサンの初期の作品及び活動についても同時に調査を進め、1961年までの彼の詩作品の集中的な読み込みを行うとともに、資料収集の面では大きな成果が得ることができた。特にグリッサンが熱心な政治活動を行っていた1960年前後に発行していた政治組織「アンティーユ・ギアナ戦線」の集会議事録や、グリッサンの同志アルベール・べヴィルの追悼文集などを集められたことは、これまで不明瞭な点が多かった1950年代から60年代にかけてのパリでのグリッサンの文学と政治をめぐる活動についての今後のより詳細な分析に繋がるだろう。ほぼ従来の計画どおり、セゼールの詩学についての分析が進められ、またその成果を公表している。

『島嶼界』(1953年)から『黒い塩』(1960年)に至る詩作品の分析を進め、主に風景と歴史の問題系を掘り下げる作業を進めた。同時に理論的側面から分析を補強するものとして、近年盛んに論じられる空間と詩学の相関関係をめぐる文学理論等の吸収を行った。また本年度はグリッサンの詩作の分析と並行して、彼の晩年の評論集『ラマンタンの入江』の翻訳にも取り掛かっている。次年度は、グリッサンの初期詩作品と小説を主たる対象に定めて研究を進めていく。アンティル諸島という土地が生成する詩学という地理的・政治的文脈から出発し、グリッサンの詩学がセゼールのそれからどのような批判的展開を切り開いているか、二人の詩人の間の連続性と断絶という、二つの主軸となる観点から、20世紀のアンティル諸島における仏語文学の生成過程を分析していく。特にグリッサンの作品については、詩作品と小説との対応関係に注意して分析を進めていく。28年度が最終年度であるため、記入しない。
尿濃縮機構の成熟過程における質的転換因子の個体および系統発生学的解析

これまでの研究成果から、腎髄質部では新生児期の尿濃縮機構の発達過程において尿細管機能の質的転換が生じ、その際に「NaCl単独貯留型」から「NaCl・尿素複合貯留型」の尿濃縮機構へと転換することが我々の研究結果で示されていた。今回の研究では、この質的転換過程が出生を契機とした各種の因子を介した過程であるのかどうかを明らかにするため、ヘンレの細い上行脚におけるNKCC2輸送体の発現の変化とヘンレの細い上行脚で出生時に観察される管腔側正の経上皮電位の消失過程について詳細な観察を行った。在胎日数が長くなった場合、もし質的転換過程が出生に依存していれば、質的転換自身が発現しないという仮定に立ち、膣けッ札ないしプロゲステロン投与によって在胎日数を3日間延長したラット胎児において、NKCC2の発現と経上皮電位の有無をこれまでの研究方法と同様に検討した。また、NKCC2輸送体のmRNAの発現についても、在胎日数延長ラット胎仔においての検討を行った。その結果、NKCC2の発現は、在胎日数を延長したラット胎仔でも、出生後3日経過したラットと同様に、NKCC2の発現が著しく低下すると同時に、経上皮電位も日齢3のラット同様に消失傾向を示した。これらの結果から、尿濃縮機構の質的転換過程のうち、少なくともヘンレの細い上行脚における日齢0以降に引き起こされるNKCC2輸送体発現の消失過程や経上皮電位の低下で代表される形質転換過程は、発生学的な発達過程に基づいた一連の腎形成過程により調節を受ける現象であり、出生やそれに関連した各種の因子が直接関与したものではないことが明らかとなった。新生児ラットの腎髄質内層のヘンレの細い上行脚(tAL)の成熟過程に、何らかの質的転換因子が存在するかどうかを明らかにするため、新生児ラットのみでなく、ラビット、マウス、ハムスターの各新生児において、tALの自発的経上皮電位を観察した。日齢ゼロないし1の各哺乳類新生児のtALでは、ラット同様に管腔内陽性の経上皮電位が同様に観察され、観察された質的転換が種差によるものではなく、新生児哺乳類に共通する現象であることを明らかにした。次に、質的転換因子が、出生をトリッガーとする因子か否かを明らかにするため、ラット胎児において在胎日数を延長した場合にtALの形質転換が起こるかどうかを検討した。妊娠17日の母親ラットにおいて、手術的に子宮出口を閉鎖するか、あるいはプロゲステロンの筋注により妊娠日数の延長を図った。正常日数の20日に対し、23日まで3日間の延長を行った時点において、手術的に胎児を摘出し、tALの経上皮電位が発育上同日数の日齢3の新生児ラットのようにほぼ消失しているかどうかを検討した。この結果、在胎23日のラット胎児では、日齢3日の新生児ラット同様、経上皮電位が大きく消失し、tALの形質転換は、出生を基点とするものではなく、胎児日齢により主に規定されている発達過程であることが明らかとなった。一方、現時点ではtALの形質転換に関与する因子が、出生以外ではどのようなものであるかに関しては、一切明らかではない。今後、この点に関して、成長因子を中心にその解明を進めたい。この間の本研究の成果として、新生児期の腎髄質内層尿細管機能の形質転換の詳細を検討した結果、新生児に於ける尿濃縮機構の発達過程は、鳥類類似の尿濃縮機構から哺乳類型への転換過程であり、2段階の尿濃縮機構の発達過程であることが明らかとなってきた。また、その機能的特徴は、NaCl単独蓄積型から尿素依存型への転換過程と考えられた。これらの成果に基づき、ヘンレの上行脚の形質転換(Clの能動輸送から受動輸送への転換過程)が、どのような因子により促進されるのか。

また、それは出生に関連した因子なのかどうかを検討するため、出生時期を人工的に変えた場合の胎児腎ヘンレの細い上行脚の機能を検討した。Vaginal ligation法またはプロゲステロン法により、妊娠期間を3日間延長し、それによるヘンレの上行脚の形質転換への影響を、尿細管の各種機能の検討により明らかにした。具体的には、1)NKCC2のmRNA発現量の変化を部位別に棟討する、2)NKCC2の蛋白発現の変化を、蛍光抗体法により検討する、3)ヘンレの細い上行脚における能動的Cl輸送機構の変化を、経上皮電位の観察により検討する、などのプロトコールにより検討を進めた。その結果、ヘンレの細い上行脚で観察される形態変化と、それに伴うNKCC2依存性能動的NaCl再吸収機構の消失過程は、出生自体を活性化因子とするものではないことが強く示唆された。今後、1)同様に起こるIMCDの形質転換過程(NaCl輸送および水・尿素輸送)が、出生自体を活性化因子とするか、2)tALにおけるCLC-K1依存性受動的Cl輸送機序の発現過程は、出生自体を活性化因子とするか、3)これらの形質転換過程を直接活性化する因子は何か、などについてさらに研究を進めることが重要と考えられた。
心拍動下心内手術支援システムの開発

本研究では心内構造物を直視的に観察する直視型超音波観察システムの開発および開発した装置を用いた新しい心臓外科手技の考案を目的とした。手術術式として、まず完成させる目標は心拍動下心房中隔欠損症閉鎖術であり、研究期間内に手術支援システムを開発し、動物実験にて手技を完成させることを目標とした。手術支援システムとして、両心房・心房中隔の観察のための超音波プローベの開発を行った。また、超音波診断装置により描出可能な特殊な手術器具の開発および心臓内圧に抗して手術器具を挿入・操作するための手術器具挿入装置の開発を行った。本多電子社HS-3000およびHLS-475Sを改造した改良型の直視型超音波診断装の改良を進め、臨床使用可能な心内構造観察専用型の超音波診断装置の作成を試みた。研究期間中にフィリップ社から臨床使用可能な三次元心臓超音波装置が開発・発売されたため、心臓外科手技の開発には上記の超音波装置を用いた。心拍動下心内手術は全身麻酔ブタを用い、胸骨正中切開にて心臓を露出し、三次元超音波診断装置SONOS 7500のLive 3D Echoイメージングを手術ガイドとして、心房中隔の観察を行い、右房自由壁に手術器具挿入用のインターファイスを縫着し、これをポートとして手術器具の挿入・操作を行った。心房中隔をLive 3D Echoをガイド下に切開し、心房中隔欠損を作成し、作成した心房中隔欠損をLive 3D Echoで十分に観察した後、縫合閉鎖した。手術操作をLive 3D Echoで再評価するとともに、手術操作後に犠牲死させ、縫合部位の観察を行い、手術結果を評価した。心拍動下心内手術支援システムの開発のために直視型超音波診断システムを開発した。このシステムは直視型超音波診断装置および直視的マップ図作成のためのコンピューターシステムの両者の開発を必要とする。平成14年度は既存の超音波診断装置を改良し、直視型超音波診断装置のプロトタイプを試作するとともに、得られた膨大な超音波信号から直視的マップ図を作成するコンピューターソフトの開発を試みた。超音波診断装置は既存の眼科用超音波診断装置(本多電子社IS-500)のリニアプローベ(本多電子社TL-750)を改造した。リニアプローベを機械的に平行移動させ、観察領域の距離情報を短時間に繰り返し取り込むことのできる直視型超音波診断装置を本多電子社にて試作した。同時に、直視型超音波診断装置から得られた距離情報から直視的マップ図を作成するためのコンピューターシステムの試作を行った。本多電子社製整形外科用超音波診断装置(HS-1201)のコンピューターシステムをもとに観察領域から得られた超音波の距離情報を二次元的に再構築し、コンピューターグラフィック上に直視的マップ図を作成するコンピューターシステムを本多電子社にて試作した。試作したプロトタイプの直視型超音波診断システムは、ブタを用いた動物実験により、開胸心拍動下に心内構造物を観察し、評価した。現在の直視型超音波診断システムでは、時間追従性が悪く、秒10コマの観察しか行なえないため、今後、スキャンスピードの向上を予定している。本年度は心内構造物を直視的に観察する三次元心臓超音波装置を用い、心拍動下に心内構造物の観察を行うことを目標として研究を進めた。三次元心臓超音波装置により得られた情報が、実際の心内構造物の動作を正確に表現できるか否かを評価するために、ブタ摘出心ランゲンドルフモデルを作成し、心内構造物を内視鏡的に観察するとともに、三次元心臓超音波装置による観察を同時に施行し、得られた情報を比較検討した。三次元心臓超音波装置により心内構造物は心臓弁膜心房中隔などの菲薄な構造物も描出が可能であり、心内構造物の動作をリアルタイムに観察する事が可能であった。次に、三次元心臓超音波装置を用い、手術操作が可能であるか否かを観察した。三次元心臓超音波装置により得られたリアルタイム情報をもとに、特殊に開発した手術装置を用い、組織把持、切開、運針操作が可能であるか否かを観察した。三次元心臓超音波装置により得られた情報は三次元情報ではあるが、二次元画面に描出されるため、奥行き情報が消失するため、画像情報のみによる手術操作には習熟を要した。現在、三次元心臓超音波装置の画像情報に基づき、心内手術操作が可能か否かの検証を行っている。ブタ摘出心ランゲンドルフモデルを用い、心内構造物を内視鏡的に観察するとともに、三次元心臓超音波装置による観察を同時に施行し、心房中隔に対する手術操作および三尖弁輪、僧帽弁腹、弁輪に対する手術操作の正確性および迅速性を検証している。本多

電子社HS-3000およびHLS-475Sを改造した改良型の直視型超音波診断装の改良を進め、臨床使用可能な心内構造観察専用型の超音波診断装置の作成を試みた。研究期間中にフィリップ社から臨床使用可能な三次元心臓超音波装置が開発・発売されたため、心臓外科手技の開発には上記の超音波装置を用いた。心拍動下心内手術は全身麻酔ブタを用い、胸骨正中切開にて心臓を露出し、三次元超音波診断装置SONOS 7500のLive 3D Echoイメージングを手術ガイドとして、心房中隔の観察を行い、右房自由壁に手術器具挿入用のインターファイスを縫着し、これをポートとして手術器具の挿入・操作を行った。心房中隔をLive 3D Echoをガイド下に切開し、心房中隔欠損を作成し、作成した心房中隔欠損をLive 3D Echoで十分に観察した後、縫合閉鎖した。手術操作をLive 3D Echoで再評価するとともに、手術操作後に犠牲死させ、縫合部位の観察を行い、手術結果を評価した。
発がん化防御に関わるXPBおよびXPD遺伝子における変異の分子病態

1 GAL4-VP16による転写活性化でのERCC3ヘリカーゼ活性の役割組換え体TFIIHの再構成系を用いてTFIIHの変異体を作成し、GAL4-VP16による転写活性化ではXPBヘリカーゼ活性が非常に重要な役割をしていることが明かとなった。XPBヘリカーゼは基本転写ではpromoter openingとpromoter escapeの段階で作用しているが、GAL4-VP16による転写活性化ではどこで作用しているこかを検討した。まず、premeltした鋳型を用いて転写活性化反応を行いTFIIHの変異体の影響を検討した。この結果、転写活性化の際にTFIIHが関与するのはpromoter escapeの段階であることが分かった。またこの作用は基本転写で見られるTFIHの役割とは異なり、転写活性化に特異的である。実際、種々の変異プロモーターを用いて、転写をごく初期の段階で止め、promote escapeの段階で転写活性化の効果が見られるかどうかを調べると、転写のごく初期に転写活性化因子が作用していることが分かった。この、作用には転写活性化因子のみならず、転写補助因子PC4も必要である。この転写のごく初期の段階では、RNA polymerase IIはまだ安定に転写を行っていないようであり、abortiveな転写に終わることが多い。実際、ATPのアナログを用いて、転写のごく初期の段階でXPBの活性を止めると、RNApolymerase IIはpromoterから離れてしまう。以上のことより、転写の活性化にはpreinitiation complexの形成を促進するだけではなく、promoter escapeを促進することが重要であることが分かった。2 DNA除去修復におけるTHIIHの役割TFIIHを用いたヌクレオチド除去修復系を用いるとTFIIHの依存性にin vitroで修復反応が認められる。TFIIHのキナーゼを欠いた変異体は、野生型TFIIHに比べて修復活性が強いようである。現在この系を用いてTFIIH特にそのキナーゼ活性と修復の関係を調べており、TFIIHのキナーゼ活性がNERに抑制的に働いていることが想像される。