hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
光信号の量子状態制御を用いた光通信システム

本研究は量子通信と呼ばれる新しい通信技術の可能性を探求するものであり、1974年代よりYuen,Helstrom,広田を中心に勢力的に研究されてきた。1980年代に玉川大グループによって提唱された光の新しい量子状態制御による高性能光通信方式が1990年以降、慶応大、玉川大、東京工大、山梨大グループによってさらに進展させられてきた。当該の研究プロジェクトは本分野の新しい進展に向けて慶応義塾大学と玉川大学量子通信研究施設との共同研究として行なわれ、本文部省科学研究費助成をもとに量子通信の実現化に向けさらに以下の事項が明かにされた。1.量子状態制御を行なうデバイスとして縮退パラメトリック増幅器,光双安定の動作特性を解析し,スクイズド光の生成と,広帯域に量子雑音を抑圧する条件を明らかにした.2.量子状態を制御した光を送信した場合,伝送路における損失によりその量子状態制御の効果が薄れてしまう.そこで,エネルギー損失量に対する特性劣化の度合を明らかにした.その結果,標準量子限界を克服する通信システムを提案した.3.減衰のある系において量子状態制御の効果をより大きく得る方式として広田(1988年)によって提唱されている受信側量子状態制御方式を実現する幾つかの量子状態制御装置を提案した.その結果,それらは送信側で量子状態を制御する場合よりも優れた性能を示すことを数値的に明らかにした.4.受信側量子状態制御における量子状態変換過程を数学的に記述するために広田(1990年)によって提唱されている条件付ユニタリー過程の例を減衰過程について示した.5.受信側量子状態制御通信においてシステムの性能を改善するためには信号量子状態間の内積の減少が必要である.そこでこの様な物理現象として非線形ビームスプリッタが内積を減少させる条件付ユニタリー過程であることを示した.6.スクイズド光を通信や計測に用いる際に重要となる変調器を提案し,そのスペクトル変換を明らかにした.さらに最適な変調を明なう条件を明らかにした.本研究は量子通信と呼ばれる新しい通信技術の可能性を探求するものであり、1974年代よりYuen,Helstrom,広田を中心に勢力的に研究されてきた。1.量子状態制御を行なうデバイスとして縮退パラメトリック増幅器,光双安定の動作特性を解析し,スクイズド光の生成と,広帯域に量子雑音を抑圧する条件を明らかにした.2.量子状態を制御した光を送信した場合,伝送路における損失によりその量子状態制御の効果が薄れてしまう.そこで,エネルギー損失量に対する特性劣化の度合を明らかにした.その結果,標準量子限界を克服する通信システムを提案した.3.減衰のある系において量子状態制御の効果をより大きく得る方式として広田(1988年)によって提唱されている受信側量子状態制御方式を実現する幾つかの量子状態制御装置を提案した.その結果,それらは送信側で量子状態を制御する場合よりも優れた性能を示すことを数値的に明らかにした.4.受信側量子状態制御における量子状態変換過程を数学的に記述するために広田(1990年)によって提唱されている条件付ユニタリー過程の例を減衰過程について示した.5.受信側量子状態制御通信においてシステムの性能を改善するためには信号量子状態間の内積の減少が必要である.そこでこの様な物理現象として非線形ビームスプリッタが内積を減少させる条件付ユニタリー過程であることを示した.6.スクイズド光を通信や計測に用いる際に重要となる変調器を提案し,そのスペクトル変換を明らかにした.さらに最適な変調を明なう条件を明らかにした.本年度の研究では受信量子状態制御を採用した光ホモダイン受信システムを提案をおこなった。本提案システムでは従来のホモダイン受信機に加え、量子状態変換機(スクイザ-)と空間フィルタを前置する事により信号の量子状態制御の効果を受信側で得るものである。また、さらに本提案システムの理論解析をおこなう事により以下の結果が得られた。1.提案受信量子状態システムの誤り率及びその最適条件を明らかにした。2.提案受信量子状態制御システムは受信量子状態制御器の空間的配置、空間フィルタの透過率等に影響を受けることが明きらかとなった。3.提案受信量子状態制御システムは従来の光コヒ-レント通信の限界特性である標準量子限界を量子状態制御により、克服するする事が可能である。4.従来の標準量子限界と比較したとき、受信量子システムは受信平均光子数が大きいほどその改善の度合いが大きいことが明らかとなった。以上、受信量子状態制御通信システムは送信信号に量子状態制御を施す量子状態制御通信に比べ、通信路の損失によることなく量子状態制御の効果を得る事を確認した。また理論解析により、従来の光通信システムの伝送路に二光子吸収過程を用いた場合、従来の光通信システムの特性を改善できる可能性を明らかにした。本年度の研究では量子状態制御通信における以下の有効な結果が得られた。1.量子状態制御をおこなうデバイスとなる縮退パラメトリック増幅器の特性を明かにし、スクィズド光生成時の物理パラメ-タとの関係を明かにした。

2.同様に光双安定を用いて量子状態制御をおこなった場合に、広帯域にわたって量子雑音を制御するための条件を明かにした。3.量子状態制御通信において符号化の技術を用いることにより、通信路の損失によって失われる優れた特性を回復できることを確認した。4.量子状態制御光(スクィズド光)が通信路で損失を受けた場合の光子統計分布を明かにし、従来考えられていた現象とは異なる特性を示すことが明らかになった。5.前年度提案した受信側量子状態制御通信において光子計数受信機、量子最適受信機に対する誤り率を導出し、その結果、受信側量子状態制御通信の限界特性を明かにした。以上、将来の量子状態制御通信実現に対する研究において貴重な結果を得た。本年度の研究では量子状態制御通信における以下の有効な結果が得られた。1.受信側量子状態制御通信においてその量子状態変換過程を記述するのに必要不可欠な条件付ユニタリー過程の概念的基礎を明らかにし、その例を減衰過程について示した。2.受信側量子状態制御において要求される信号量子状態間の内積が減少する条件付ユニタリー過程の物理現象の例を明らかにした。3.受信側量子状態制御を用いた通信方式の一例を実際の物理現象を例に挙げて示し、それが古典的通信方式における分解能の限界を表わす標準量子限界を越えることの可能性を明らかにした。4.スクィズド光を計測や通信に用いるときに必要不可欠となる変調器について幾つかの物理例を挙げて示し、その変調時におけるスペクトル変換を明らかにした。さらに最適な変調条件を与えるための基準も示した。
自然体験活動(キャンプ)が児童・生徒の感性に及ぼす影響とその要因

北海道の然別湖畔で実施された3泊4日のキャンプに参加した5・6年生児童72名(男36名、女36名)を対象として感性および共感性、特性共感性、心理的距離を変数として調査を行った。キャンプのおもなプログラムは、火起こし体験、カヌー、自然観察、ハイキング、ファイナルパーティなどであり、自然の中での直接体験を意図して実施されたものである。調査は、キャンプ前に感性、共感性、特性共感性について行い、キャンプ後に感性、共感性、心理的距離について実施した。まず感性および共感性であるが、キャンプ前と比較してキャンプ後で高まっており、男女とも共通の傾向であった。このことから、キャンプ体験によって感性および共感性は高まることが分かった。両変数について男女差を比較したところ、キャンプ前およびキャンプ後ともに女子が男子より高い得点を示し性差が認められた。特性共感性と感性との関連については、特性共感性の高群および低群を比較したところ、ともに感性得点の向上が見られたが、高群においてより顕著であった。心理的距離は、キャンプ中の班のメンバーおよび担当カウンセラーに対する心理的な距離を測るもので人間関係のひとつの目安になるものであるが、心理的距離が近い群では感性の向上が見られたのに対して、遠い群では向上が見られなかった。また、心理的距離と特性共感性との関連を検討したところ、特性共感性の高群の方が低群よりもキャンプ中の班構成メンバーに対して心理的距離を近く認知していた。以上の結果から、自然体験活動が参加児童に対して感性及び共感性の向上を促す働きがあることが確認できたが、その向上度合いについては特性共感性および心理的距離が関連しており、指導に当たっては活動中における班内での相互の心理的な距離を近づけるような配慮をすることが重要であり、それによって感性や特性共感性がより高まる可能性が示唆された。中央教育審議会の答申でも述べられてるように,これからの教育の在り方として青少年の「生きる力」を育成することが重要であるとされ,野外教育(自然体験活動)はこの「生きる力」の育成が期待できるひとつの分野としてとりあげられている.そこで本研究では,自然体験活動のなかで教育効果が高いとされるアドベンチャーキャンプが,「生きる力」を育成する上で重要と考えられる感性に対してどのように影響を及ぼすかについて検討を加えるために,本年度はキャンプ場面で利用するための調査用紙を作成するための前段階として関連文献のリビューを中心に行った.キャンプにおける研究では心理的な側面に対する影響を扱った研究が数多く見られるものの,感性についてキャンプとの関わりから論じているものは非常に少なかった.しかし,キャンプの効果として参加者の感性が向上したという報告があり,そこでは自然や人間や生命などに対する感性を測定しており,体験や自己受容性などの変数との関連が検討されていた.本研究では,これまでの研究の観点の中でも特に人間に対する感性について掘り下げることを試みようと考えているが,感性とかなり近いものとして捉えられている共感性や感受性などの概念についてのリビューも行った結果,調査内容や項目についてさらに検討した上で尺度を作成する必要性があるものと考えられる.北海道の然別湖畔で実施された3泊4日のキャンプに参加した5・6年生児童72名(男36名、女36名)を対象として感性および共感性、特性共感性、心理的距離を変数として調査を行った。
病床環境観察時の視覚情報・思考過程からみた認知メカニズムの解析

病床環境観察時の視覚情報をアイカメラを使用し注視部位や注視時間、注視回数等の眼球運動の傾向と、観察時の思考から認知のメカニズムを明らかにすることを目的とし、看護系大学の学生を対象に調査を行った。結果、学年進行に伴い短時間にポイントを絞って観察することができること、全体的な観察と集中した観察をあわせて行っていること、発話内容においても、2年生の発話に判断や疑問の表現がやや含まれており、観察時の思考過程の一部を確認することができた。観察や危険予測、対処といったものは看護師の臨床判断能力のひとつであり、熟練した看護師と、看護学生や新人看護師とでは、視覚情報の取り込み能力に違いが見られる。本研究課題では環境観察時の視覚情報をアイカメラを用い注視部位や注視時間、注視回数等の眼球運動の傾向から確認し、観察時に考えていることを発話しその内容を分析し思考過程を明らかにし、認知メカニズムの解析を目的とした。平成20年度は看護学科学生12名(1年生3名, 2年生9名)を対象とし実験を行った。実験室で危険要因を含んだ病床環境を設定し、被験者にアイカメラを装着し、設定された病床環境を観察するように説明を行いアイカメラのデータをビデオカメラに記録を行った。実験後その映像を被験者に見せ観察中に何を見て、何を考えていたか発話してもらいICレコーダーに録音を行った。アイカメラ(アイマークレコーダーEMBR-8 B型標準セット)を用い得られた生データは全体的な傾向を確認し、解析ソフトウェアEMR-d Factoryを使用し、視線配置部位を空間的に分類し、部位カテゴリーを設定し、時系列による変化を読み取り、注視部位、注視時間を解析し、思考発話法・レトロスペクティブ法により得られた発話データは逐語録に起こしデータ化を行った。今後、現在得られた対象者の注視部位、時間の比較や発話内容の類似性に基づいて分類する内容分析を行うとともに、さらに対象者を増やし、研究成果の一部を看護系の学会で発表する予定である。本研究課題では観察や危険予測、対処といった看護師の臨床判断能力を病床環境観察時に焦点を当て、認知メカニズムの解析を明らかにすることを目的とした。環境観察時の視覚情報はアイカメラを用い注視部位や注視時間、注視回数等の眼球運動の傾向を計測し、観察時の思考過程は発話内容の分析を行った。平成21年度は看護学科学生27名(1年生7名,4年生20名)を対象とし実験を行った。アイカメラ(アイマークレコーダーEMBR-8B型標準セット)を用い得られた生データは全体的な傾向を確認し、解析ソフトウェアEMR-d Factoryを使用し、視線配置部位を空間的に分類し、部位カテゴリーを設定し、時系列による変化を読み取り、注視部位、注視時間を解析した。発話データは逐語録にしデータ化を行い発話内容の類似性に基づいて分類する内容分析を行った。平成20年度に行った調査結果を、平成21年8月に開催された日本看護研究学会学術集会に発表した。平成21年度に行った調査では卒業前の4年生を対象に行っているものも含まれており、平成22年度は、これまでの調査結果をさらに比較・検討を行い、結果を発表していく予定である。本研究課題では観察や危険予測、対処といった看護師の臨床判断能力を病床環境観察時に焦点を当て、認知メカニズムの解析を明らかにすることを目的としている。平成21年度までは、病床観察時の視覚情報をアイカメラ(アイマークレコーダーEMBR-8 B型標準セット)を用いて注視部位や注視時間等の眼球運動の傾向から確認し、観察時に考えていることを発話しプロトコル分析により思考過程を明らかにするため、看護系大学生1年生4年生を対象にデータ収集を行い、検討を行った。この結果の一部は、平成21年8月に開催された日本看護研究学会学術集会に発表した。第1段階のデータでは、観察した内容項目の抽出のみに至ったため、病床環境を整えるといった看護行為に至る前の病床環境から何を視覚情報として取り込み、取り込んだ情報がどのような意味をもっているのかについて半構成的面接を実施し、思考過程の検討を行った。単純に観察した項目だけでなく、観察したことの意味を問うことによって、観察者の思考の傾向の一部が確認された。
鉄基合金超微粒子のイオン注入による創製とその磁性の評価に関する研究

イオン注入法による新たな超微粒子材料の探索を目的として、Al_2O_3やSiO_2等の絶縁酸化物中に於ける微粒子合金化の可能性について調べ、その分散状態やナノ構造を解析し、新たな微粒子物性を開拓する研究を行った。その結果、Fe、Coグラニュラー系では最高値と考えられる磁気抵抗(MR)比を得た。1)TMR(トンネル型巨大磁気抵抗)効果の向上と発現機構。TMR特性向上のための最適なイオン注入条件の確立を目的として、Fe、Coの総注入量及び相対注入量を変えたFe/Al_2O_3、FeCo/Al_2O_3、Co/Al_2O_3グラニュラー層を作製して磁気特性を調べた。その結果、Co濃度30%のFeCoグラニュラーにおいて室温でMR比13%の達成に成功した。このTMRは、Coとの合金化による鉄原子の磁気モーメントの増大と微粒子の中でも小サイズのFeCo微粒子の分布によって起こることを内部転換電子メスバウアー分光測定(CEMS)等により考察した。特にDuisburg大学との共同研究により極低温でのCEMS測定を行い、多くの知見が得られた。2)2種金属イオンの共注入による準安定合金超微粒子の創製。エネルギー100keVでFe及びそれと非混和であるCuイオンを注入し、Al_2O_3単結晶表層50nm下での合金超微粒子の形成について調べた。その結果、固溶するCu濃度は20-30%までであるものの、FeCu準安定合金の形成が認められた。他のCuイオンはfcc相銅微粒子となって鉄クラスターや絶縁基板中に分散していると思われる。さらに、イオン注入によるこの準安定合金の形成は基板の種類によってその程度が変わることをSiO_2とAl_2O_3中の比較から見出した。この様な新たな知見はCEMSのほかX線回折やVSMによる磁化測定等により得られた。以上により得られた学術的技術的成果の発信、発表を行っていきたい。但し、今後の特許請求や成果発表の資金が担保されておらず、苦しい状況にある。イオン注入法による新たな超微粒子合金の創製技術の確立を目的とし、Fe-Co合金超微粒子の磁性、及びトンネル型巨大磁気抵抗(TMR)特性を調べた。さらにrfスパッタ法で作製したFe/Al_2O_3グラニュラー膜への高速イオンの照射効果を明らかにした。1)Fe-Co合金超微粒子の磁気的特性;単結晶Al_2O_3基板へ加速エネルギー100keVにてFeイオンを、続いてCoイオンを連続注入し、bcc相のFe-Co合金がas-implaの状態で形成されることを見出した。またFeとCoの相対注入量を変えて作製した種々のCo濃度の合金をメスバアウー分光法により調べ、Fe原子の磁気モーメーントがポーリング・スレーター曲線に従って変化し、25at.%Co合金で最大値2.5μ_Bを持つことを超微粒子で初めて明らかにした。現在、Duisburg大学(独)応用物理研究所との共同研究により、液体He温度でのメスバウアー分光測定を行って合金超微粒子の磁気特性解明を進めている。

3)多種Fe/SiO_2ナノコンポジットの特性;SiO_2(石英及び水晶)基板への74keV Feイオン注入実験を行い、Al_2O_3基板とのクラスター形成過程を明らかにすると共に、それらのクラスターがFe-Si合金相であることを初めて明らかにした。4)グラニュラー薄膜の特性;Arガスを用いるrfスパッタにより作製したFe/Al_2O_3グラニュラー薄膜への12.5MeVのC及びGeイオン照射効果を調べた。その結果、原子空孔などの欠陥が、微粒子の成長を促進する効果のあることを明らかにした。イオン注入法による新たな超微粒子合金の創製技術の確立を目的とし、前年度に続きAl_2O_3やSiO_2等の絶縁酸化物中に於ける微粒子合金化の可能性について調べ、その分散状態やナノ構造を解析し、新たな微粒子物性を開拓する研究を行った。1)α-Al_2O_3単結晶中のFe-Co系については合金化微粒子の形成を明らかにしてきた。この微粒子物性の解明には、内部磁場を始めとする超微細相互作用の温度特性測定が有力な研究手段となる。そこで、これらの微粒子試料についてDusiburg大学との共同研究により内部転換電子メスバウアー分光(CEMS)測定を行った。同大学は、世界でも有数な液体He温度で測定出来るCEMS装置を有しており、仔細な物性解析が可能である。現在、Fe-Co微粒子の分散量、粒径、合金濃度を変えた試料について、室温より4.2Kまでの温度範囲で得られたスペクトルの解析を進めている。合金微粒子の超常磁性緩和を完全にブロックした状態でのFe原子磁気モーメントのCo濃度依存性や、fcc・γ相の存在など新たな知見が得られつつある。2)SiO_2基板材料へのイオン注入による鉄および鉄基合金微粒子形成の可能性について調べた。Al_2O_3と同一条件のグラニュラー膜を形成するため、74keVの入射エネルギーで^<57>Feの注入を行った。このFe微粒子についてCEMS、表層X線回折、振動試料型磁化測定等を用いた研究から、SiO_2では微粒子形成の効率がより高いこと(少ない注入量で大きな微粒子が形成される)、さらにその微粒子中ヘマトリックスのSi原子が混入してFe-Si合金が形成されることなど、SiO_2中における金属微粒子の形成について新たな知見が得られた。さらに、非混和系であるFe-Cuについても準安定合金の超微粒子形成されることを始めて明らかにした。イオン注入法による新たな超微粒子合金の創製技術の確立を目的とし、今年度は特にα-Al_2O_3中に於ける合金の微粒子形成過程とそのトンネル型巨大磁気抵抗効果(TMR)の仔細を明らかにする研究を行った。その結果、Fe、Coグラニュラー系では世界最高値と考えられる磁気抵抗(MR)比を得た。それらの内容は以下の通りである。1)TMR効果の向上と発現機構。TMR特性向上のための最適なイオン注入条件の確立を目的として、Fe、Coの総注入量及び相対注入量を変えたFe/Al_2O_3、FeCo/Al_2O_3、Co/Al_2O_3グラニュラー層を作製して磁気特性を調べた。その結果、Co濃度30%のFeCoグラニュラーにおいて室温でMR比13%の達成に成功した。このTMRは、Coとの合金化による鉄原子の磁気モーメントの増大と微小サイズのFeCo微粒子の分布によって起こることを内部転換電子メスバウアー分光測定(CEMS)等により考察した。2)2種金属イオンの共注入による準安定合金超微粒子の創製。エネルギー100keVでFe及びそれと非混和であるCuイオン注入によるAl_2O_3単結晶表層50nm下での合金超微粒子の形成について調べた。
微生物の生産するリアノジン・レセプター拮抗物質の探索

リアノジン・レセプターは細胞質Ca^<2+>濃度上昇により細胞内ストアから細胞質にCa^<2+>を動員するイオンチャンネルであり、そのアゴニストであるリアノジンと拮抗する物質は殺虫剤として期待できるものである。放線菌および真菌を中心とする微生物の培養液から昆虫のリアノジン・レセプターに対してリアノジン拮抗活性を示す物質をスクリーニングした。その結果、糸状菌Penicilliumsp.FKI-3795の生産するaltenusinおよびdehydroaltenusin、Nigrosporasp. FKI-3299の生産するCJ-13,982、Penicillium sp. FKI-3647の生産するtenellic acid Cにリアノジン拮抗活性を見いだした。いずれの化合物もリアノジン拮抗活性は初めての知見であった。また以前のスクリーニングで見出された糸状菌Verticilliumsp. FKI-1033の生産するデプシペプチド系新規物質verticilideに関する研究を進めた。これまでverticilideはその平面構造しか決定されていなかったが、分解反応などを行うことにより、その絶対立体配置を決定することができ、全合成も達成した。またverticilideはゴキブリのリアノジン・レセプターに対するIC_<50>値が42μMとマウスのレセプター(IC_<50>=53.9μM)に対するIC_<50>値より10倍以上低濃度であり、昆虫や節足動物に対しても殺虫活性を示すことを見出した。さらにより高活性な化合物を得ることをめざして、さまざまなverticilide類縁体の合成を行っている。リアノジン・レセプターは細胞質Ca_2^+濃度上昇により細胞内ストアから細胞質にCa_2^+を動員するイオンチャンネルであり、そのアゴニストであるリアノジンと拮抗する物質は殺虫剤として期待できるものである。放線菌および真菌を中心とする微生物の約3,000種類の培養液から昆虫のリアノジン・レセプターに選択的にリアノジン拮抗活性を示すものをスクリーニングしたが、現在までのところまだ有望なものは見出されていない。そこで以前のスクリーニングで見出された糸状菌Verticillfum sp.の生産するデプシペプチド系新規物質FKI-1033に関する研究を進めた。FKI-1033物質の生産は当初固体培養で行っていたので、まず大量培養に適した液体培養で生産する条件を検討した。培地組成などの検討を行った結果、液体培養で約15mg/Lの生産量を得ることができるようになったので、この条件で大量培養を行い構造研究や生物活性研究に必要な試料を得た。これまでFKI-1033物質はその平面構造しか明らかにしていなかったが、分解反応などを行うことにより、その絶対立体配置を決定することができた。またFKI-1033物質はゴキブリのリアノジン・レセプターに対するIC_<50>値が4.2μMとマウスのレセプター(IC_<50>=53.9μM)に対するIC_<50>値より10倍以上低濃度であったが、実際昆虫に対しても殺虫活性を示すことを見出した。さらに合成的に種々のFKI-1033物質誘導体を作製してそのリアノジン拮抗活性を測定した。その結果まだ実験途中ではあるが、ある程度の構造活性相関を解明することができた。放線菌および真菌を中心とする微生物の培養液約2,400種類から昆虫のリアノジン・レセプターに対してリアノジン拮抗活性を示すものをスクリーニングした。

その結果、3種類の真菌培養液FKI-3299、FKI-3647およびFKI-3795にリアノジン拮抗活性を認めた。そこでそれぞれの真菌を培養し、培養液中から活性物質を単離したところ、FKI-3299よりトリカルボン酸系物質CJ-13,982、FKI-3647よりフェノール系物質tenellic acid C、FKI-3795よりフェノール系物質altenusinおよびdehydroaltenusinを単離することができた。いずれもすでに真菌培養液中からの単離が報告されている物質であったが、これらがリアノジン拮抗活性を示すことは初めての知見であった。また以前に発見した真菌の生産するデプシペプチド系新規物質verticilideの誘導体合成の研究も進めた。まずverticilideの全合成を行い、続いて約80種類の誘導体を合成した。その中には天然のverticilideと比べて200倍以上強いリアノジン拮抗活性を示す誘導体も得られた。それに加えて、verticilideに関するある程度の構造活性相関を解明することもできた。
自閉症者グループホームにおける環境調整行動と環境改善手法の研究

本研究の目的は、自閉症者グループホーム等における熱環境調整行動と温熱環境実態を把握し、その特徴および問題点を分析することである。中国地方のグループホームを対象に、温熱環境測定とアンケート調査を実施した。その結果、居住者がエアコンの使い方がわからないために、夏期でも暖房を使用することや、5°C以上の急激な室温上昇・下降が短時間に何度も繰り返すことなど、温熱環境を快適に維持するうえで様々な問題が生じていることが明らかとなった。本研究の目的は、グループホームにおける自閉症者の環境調整行動と温熱環境実態を把握し、その特徴および問題点を分析することである。そして、温熱環境を快適に維持にするための生活環境・設備機器・住み方などに関する改善・工夫(環境改善手法)とその効果を明らかにしようとしている。研究開始にあたる平成22年度は、文献サーベイと郵送アンケート調査をおこなった。既存研究のサーベイのうち、自閉症者・知的障害者グループホームに関する調査研究については主だった文献をほぼ収集し、知見をまとめた。当初の見通しのように、グループホームにおける自閉症者の環境調整行動や温熱環境実態に関連した文献はほとんどみられなかった。冬期アンケート調査は、平成22年3月に中国地方のグループホーム(ケアホームも含む)546事例に対して郵送で行い、回収数は181事例(回収率33.2%)であった。調査項目は、共有空間と寮生室における暖房器具の種類、主な温度管理者、暖房器具使用に関わるトラブルの発生状況、寮生の環境調整行動に関わる自立度などである。現在、これらの調査データの整理・分析中である。一つの知見として、季節や気温の変化に合わせて室温管理がうまくできない寮生がいる事例は多いが、寮生室の温度管理は主に寮生によって行われており、室温管理や暖房使用に関するトラブルが生じていることが量的に明らかになった。今年度は研究発表ができなかったので、次年度以降行う予定である。本研究の目的は、グループホームにおける自閉症者の熱環境調整行動と温熱環境実態を把握し、その特徴および問題点を分析することである。研究最終年度にあたる平成23年度は、前年度に実施したアンケート調査の分析・考察を行い、夏期・冬期のケーススタディ(温熱環境測定)と先進事例に対する訪問ヒアリング調査を実施した。夏期・冬期ケーススタディでは、山口県東部にあるグループホーム4件(居住者は計14名、障害程度は全員重度)を対象とし、LD空間と個室、屋外の温熱環境測定と、冷暖房の使われ方や世話人による介助内容、居住者の障害特性・個性などを把握するためのヒアリング調査をおこなった。また、先進事例に対する訪問ヒアリング調査では、自閉症者に対する生活支援を先進的におこなっているおしまコロニー(北海道)のグループホームと入居施設を訪問し、自閉症者の熱環境調整行動の自立状況や世話人による支援の内容、生活環境・設備機器・住み方などに関する改善・工夫の実施状況等について調査した。
COX-2阻害剤およびEP選択的拮抗剤による抗腫瘍効果

ヒト舌癌由来細胞株OSC-19およびOSC-20(1x10^5)をBALB/cnu/nuマウス舌に注射するマウス移植腫瘍モデルを作製した。移植7,10,14日後にマウスを屠殺して腫瘍を摘出し、免疫組織学的解析を行った。移植腫瘍細胞においてCOX-2の強い発現がみられたが、移植後の時間や腫瘍の大きさによる明らかな差は認められなかった。また、屠殺時に採取した末梢血中のPGE2濃度を、正常マウスと腫瘍移植マウスで比較したところ、腫瘍移植によるPGE2の産生亢進が認められた。腫瘍移植後7日のマウスに、COX-2選択的阻害剤celecoxibを投与(腫瘍周囲局注または腹腔注射)したところ、移植腫瘍の増殖は有意に抑制され、さらに生存期間も有意に延長した(非投与群23.2+/-4.5日、投与群35.4+/-7.8日、p<0.01)。Celecoxib投与群においては、非投与群と比較して末梢血血清中のPGE2濃度が有意に高かった。腫瘍組織の免疫組織学的解析を行ったところ、投与群においては腫瘍周囲浸潤免疫細胞の数が非投与群よりやや多かったものの、明らかな差は見られなかった。浸潤細胞の大部分は好中球であり、少数のMHC class II陽性細胞も認められた。現在、celecoxib投与群と非投与群において、チオグリコレートで誘導された腹腔マクロファージの貧食活性の比較実験を行っており、専門学会発表、論文投稿の準備を行っている。COX-2選択的阻害剤NS-398を用い、ヒト舌癌由来扁平上皮癌細胞株NAおよびHSC-4のCOX-2阻害剤等の腫瘍に対する効果を検討し、以下のような結果を得た。1,COX-2選択的阻害剤NS-398は汎用扁平上皮癌細胞株NAの増殖を抑制したが同じく扁平上皮癌由来のHSC-4の増殖は抑制した。2,COX-1,COX-2 mRNA発現levelを検討したところ、NA細胞ではCOX-2の発現が高くHSC-4ではCOX-1の発現がそれぞれ強かった。3,COX-2選択的阻害剤NS-398はNA細胞のPGE2産生能を強く抑制し、またNS-398のNA細胞の増殖抑制効果はPGE2により消失した。4,COX-2選択的阻害剤NS-398がマウス腹腔浸出マクロファージの増殖に及ぼす効果を調べたところ、NS-398はマクロファージ増殖を促進したが、マクロファージの一酸化窒素産生能には影響を及ぼさなかった。6,NAおよびHSC-4において、COX-2選択的阻害剤NS-398およびCOX-2アンチセンスオリゴヌクレオチド(COX-2 AS)遺伝子導入が両細胞株の増殖を抑制した。また細胞周期調節因子を制御することにより増殖が抑制された。7,両細胞株ともに、NS-398あるいはCOX-2 A添加により浸潤能の抑制が認められた。また、この効果は、PGE2の同時添加により抑制された。8,マトリックスメタロプロテアーゼ2(MMP-2)および転移関連細胞接着蛋白であるCD44の発現調節を介してマトリゲル浸潤能を抑制した。9,COX-2選択的阻害により両細胞株における培養上清へのMMP-9分泌および細胞中の蛋白発現を抑制した。
対称性をもつ高次元ヤング・ミルズ場と四元数構造

主に3つの事を研究した。1つはヤング・ミルズ場とモノトロミイ保存変形の方程式の関係、2つはファインマン積分の定式化3つは非有基的集合論の超準モデルについてである.1.C^6をG_2(C^5)に座標の1つとして埋め込む。G_2(C^5)は四元数ケーラー多様体なので一般化されたanti-self-dual connection(GASD)が定義される。C^5には4次元のJordan群が自然に作用する。それらのJordan群はヤング図形に対応して分類されている。一方線型方程式(d)/(dz)U=A(z.s.t)U, Uは2次のベクトル値,があるとき,特異点の回りの解のmonodromy変換の様子がparameter s, tについて不変なものはガルニエ系としてやはりJordan群で分類されている.そこで,7つのtypeのJordan群のうち3つについてはJordan群不変なGASDとガルニエ系がぴったり一致することを示した.2.場の理論の中で量子化を行うときFeynman積分によるものとそれを公理的にあつかいその公理をみたすものとしてSchwinger-Dyson方程式という汎関数微分方程式としてあつかう2つのタイプがある.そこで,実数体IRを2度超準化し,そこでの無限小格子化しフーリエ変換を定義した。するとFeynman積分を2度,その意味の無限小フーリエ変換するとSchwinger-Dyson方程式の基本解に対応することを示した。3.一般の集合論では必ずsetは空集合中からつくられるというregularityを仮定するが,regularityを仮定しない集合論のうちBoffa集合論についてその上の超準モデルを調べ,特別なものについては基の集合論が超準モデルにすっぽり入っていることを示した。更にAcsel集合論について無限列の存在を示した.主に3つの事を研究した。更にAcsel集合論について無限列の存在を示した.(1)複素グラスマン多様体G_2(C^5)は複素6次元の複素多様体でありかつ、実12次元の四元数ケーラー多様体である.その上のSU(2)東で,自己正則なヤング・ミルズ場を考える.特にSL(5,C)の対角型のJordan群で不変なもつはパンルベVI型の一般形のガルニエ系になることを示した.(2)Zermelo-Fraenkel集合論の超準モデルは無限∈-列をもつので、Zermelo-Fraenkel集合論には入らない.ところがAczel集合論の超準モデルからAczel集合論への全射があることを示した.(3)ディラッフ方程式の基本解を中村はファイマン積分の形で求めている.そこでその一般化を行った.更に場の理論のファイマン積分もある種の基本解ととらえ,超準解析を用いた定式化を行った.主に3つの事を研究した。1つはヤング・ミルズ場とモノドロミィ保存変形の方程式の関係,2つはファインマン積分の定式化3つは非有基的集合論の超準モデルについてである.1.C^6をG_2(C^5)に座標の1つとして埋め込む。G_2(C^5)は四元数ケーラー多様体なので一般化されたanti-suf-dual connection(GASD)が定義される。一方線型方程式d/(dζ)U=A(ζ.s.t)

U,Uは2次のベクトル値,があるとき,特異点の回りの解のmonodromy変換の様子がparameter s.tについて不変なものはガルニエ系としてやはりJordan群で分類されている.そこで,7つのtypeのJordan群のうち3つについてはJordan群不変なGASDとガルニエ系がぴったり一致することを示した.2.場の理論の中で量子化を行うときFeynman積分によるものとそれを公理的にあつかいその公理をみたすものとしてSchwinger-Pyson方程式という汎関数微分方程式としてあつかう2つのタイプがある.そこで,実数体1Rを2度超準化し,そこでの無限小格子化しフーリエ変換を定義した。するとFeynman積分を2度,その意味の無限小フーリエ変換するとSchwinger-Pyson方程式の基本解に対応することを示した。3.一般の集合論では必ずsetは空集合φからつくられるというregularityを仮定するが,regularityを仮定しない集合論のうちBofta集合論についてその上の超準モデルを調べ,特別なものについては基の集合論が超準モデルにすっぽり入っていることを示した.更にAczel集合論について無限列の存在を示した.
1分子計測・操作によるイオンチャネルの開閉機構の解明

環境依存的な蛍光色素を用いて、カリウムチャネルの開閉に伴う構造変化を、1分子レベルで蛍光のオン・オフとして明確に捉えることができた。また、イオンチャネルの構造変化と機能変化を1分子レベルで同時計測して構造機能相関を明らかにするため、以前開発した同時計測装置に新たなチャネル電流測定法を組み込んだ。その結果、チャネルの膜中での拡散の問題が解消され、初めて安定にイオンチャネル1分子の蛍光像を得ることに成功した。イオンチャネルは生体膜に存在し、細胞内外の環境変化を感知してイオン環境を調節することにより細胞の生理機能を制御する重要なタンパク質である。イオンチャネルの分子実体を理解するには、機能しているイオンチャネルの構造変化を機能変化とともに1分子レベルで同時計測し、その構造機能相関を明らかにすることが必要である。そのため、本研究では、以前我々が開発した同時計測装置を改良して、主にKcsAチャネルの機能変化(活性変化)に伴う構造変化を1分子レベルで同時に捉え、チャネルの開閉機構を明らかにすることを目的とした。そのため、以下の2つを実施した。1.KcsAチャネルの1分子レベルでの構造変化の可視化以前、多分子系でKcsAチャネルの開閉を疎水度によって蛍光強度が変化する蛍光色素(テトラメチルローダミン、TMR)を用いて捉えることに成功したが、今回1分子レベルでも、固体支持膜に再構成したTMR標識KcsAの開閉を蛍光のオン・オフとして明確に捉えることができた。その結果、KcsAは、活性化条件下では安定した構造状態をとる一方、不活性化条件下では頻繁に構造状態が変化していることが示唆された。2.同時計測系の開発・改良ガラス針の先端にカリウムチャネルをヒスチジンタグやアビジンービオチン系を介して固定し、直接膜に押し込むという新しい方法を、同時計測装置に組み込んだ。その結果、ガラス針を膜に押し付けて数秒から数分以内にチャネル電流が見られ、チャネルの膜への組み込み効率が上がった。さらに、チャネルが固定されたことにより、正確な蛍光計測を困難にしていたチャネルの膜中での拡散の問題が解消された。この方法により、初めて安定にイオンチャネル1分子の蛍光像を得ることに成功した。現在、上記の2つの結果を踏まえ、1分子レベルでイオンチャネルの開閉に伴う機能と構造変化の同時計測を推進中である。未だ明らかにされていないイオンチャネルの分子実体を理解するため、機能しているチャネルの構造状態を1分子レベルで計測し、その構造機能相関を明らかにすることを目的とする。そのため、チャネル開閉時の構造変化と機能変化を1分子レベルで同時に捉える装置を開発・改良すること、単一チャネルの操作・電流計測・光学的計測を組み合わせた装置を開発することを目指す。これらの装置を用いて、特にカリウムチャネルの一つであるKcsAチャネルの開閉機構を明らかにすることを目的とする。本年度は、構造変化と機能変化を1分子レベルで同時に捉える装置(光学的・電気的同時計測装置)の改良を行った。まず、以前開発した効率的にチャネル電流を測定する方法を改良し、直径100nm以下に尖らせたガラス棒の先にHisタグを介してカリウムチャネルの一つであるKcsAチャネルを固定し、チャネルを直接脂質二重層膜に組み込むことに成功した。この方法では、ほぼ100%の確率でチャネルを膜に再構成することができる上、ガラス棒を膜に接触させて数分以内でチャネル電流を測定することができた。そして、この方法を従来の同時計測装置に組み込み、全反射顕微鏡で蛍光1分子が観察できるエバネッセント場の範囲でイオンチャネルを脂質二重層膜に再構成し、電流を測定することができた。よって、この改良した装置を使えば、チャネルの電流計測と光学的計測を同時に効率よく測定できるはずである。新しい効率的なチャネル電流測定法を、従来の光学的・電気的同時計測装置に組み込み、改良することができた。しかしながら、この装置を使って、イオンチャネルの電流測定と光学的測定を同時に行うところまでは達していない。今後は昨年度改良した電気的・光学的同時計測装置を用いて、蛍光標識したKcsAチャネルと薬剤が相互作用する様子や、KcsAチャネルの細胞内ドメインの構造変化を1分子、実時間でチャネル活性計測と同時に記録する予定である。また、改良した装置では、以前AFM探針にチャネルを固定して1分子のチャネルの動きを操作することができたように、チャネルを操作することができるはずである。そこで、KcsAチャネルの構造状態を操作して、ある構造状態での活性を測定することを予定している。研究費は主に蛍光標識したイオンチャネルの作製のため、生化学試薬、遺伝子工学試薬を購入するのに使用する予定である。ガラス棒を修飾するための薬品の購入にも使用する。
電子波デバイス用基板のディジタル・エッチングによる無損傷加工に関する研究

極微細デバイス実現において重要であるエッチング表面、側面への損傷がない加工法の確立を目的とし、反応過程を吸着・反応・脱離の三過程に分離し、各過程でのエネルギ-を最小にするデジタル・エッチングを研究してきた。まず、燐拡散により抵抗を低くしたSIMOX基板上の電子ビ-ム(EB)レジストをマスクにしてSi細線を形成し、その抵抗測定を行った結果、100nm以上の細線には損傷がないことが分かった。次に、Siの極微細ドットを低損傷で形成し、そのフォトルミネッセンス測定を試みた。ドットの形成は、細線時と同様にEBレジストパタ-ンを用いたが、ドットではレジストのエッチング速度が細線よりも著しく早く、反応・脱離に用いているAr^+イオン(14.5eV)の照射時間が15秒以上で、レジスト(膜厚200nm)の残膜率が0%(細線では65%)になることが分かった。このことは、ドット構造ではパタ-ンが孤立しているため、熱の拡散が少なくAr^+イオン照射によりレジストの温度上昇が著しいためと考えられる。これよりAr^+照射時間を5秒以下にしてエッチングした結果、直径:40nm、高さ:250nm、間隔:200nmのSi微細ドット配列が形成できた。更に、この微細ドット(SIMOX基板及びp型Si基板)のフォトルミネッセンス測定(励起光:Ar^+イオンレ-ザ、波長:488nm)を行った。測定に際して、5%HF水溶液による自然酸化膜除去とSi表面の水素タ-ミネ-ションを行った。その結果、低温(11K)において、室温では観測されなかった波長4008nm(約1.24eV)、半値幅30nmの明瞭なルミネッセンスピ-クが観測された。これは、Siのバンドギャップ(1.16eV)よりも大きい遷移であり、また1μm径のドットでは低温においてもルミネッセンスが観測されなかったことから、励起子の寄与した量子サイズ効果がある可能性がある。
多局在性植物細胞骨格結合タンパク質のアイソタイプの成因と分化・成長における役割

本研究では、私が開発したエンドウ細胞骨格分画法において得られたヘパリンに親和性の高い主要タンパク質である49kDa Apyraseと110kDa Tudorドメインタンパク質(SN4TDR)の種子発芽過程における発現と局在ならびにリン酸化の解明である。吸水期間ならびに発芽開始したエンドウ種子の各段階から抽出したトータルRNAを用いてRT-PCRを行い、Apyrase(Apy1)とSN4TDRの遺伝子発現の種子発芽中の組織局在の時間経過を調べた。その結果、Apy1は、吸水中から発芽開始後10時間までの間は、発現がなく、16時間では、全体的にまばらに発現がみられた。35時間では根・根端・胚軸で皮層(Cortex)の外側に特異的に強い発現がみられた。また62時間では根と胚軸の皮層の外側と細胞壁、幼芽の托葉に強い局在がみられた。胚軸と幼葉の結合部分にあたる屈曲部においては、外周部の皮層に強い発現がみられた。特に根が形成される35時間から皮層の外側に検出されるようになり、次いで、側根が形成される場所の維管束に生じる原基の形成と伸長に伴い強い発現が観察された。いったん分化した組織が再分化をする場合に重要な機能を担っている可能性が考えられた。また、胚軸と幼葉の間の屈曲部の外側に位置する皮層に強い発現が見られたことから、重力や光などの胚軸の屈性と関連した機能があるとも推察される。抗リン酸化抗体法でApy1がリン酸化されていることがわかった。HSN4TDRの機能を分裂酵母モデルで調べ、Tubulinに関係する因子(Moe1)とリボソームタンパク質(Rpl22)との会合の可能性を示唆した。また、吸水前の乾燥種子胚や子葉など調べたすべての器官からSN4TDRは同程度検出され、吸水後も緩やかに増加した。この発現パターンは構造タンパク質であるActinやTublinの発現と類似の傾向を示し、特にTubulinに類似であった。Apy1は典型的な発芽後誘導を示す遺伝子である一方で、SN4TDRはTubulinやActinのような構造的役割をもつ遺伝子であることがタンパク質ならびに組織局在で推定された。これらの成果は、現在主要な論文4報に取りまとめ中である。エンドウApyraseのリン酸化の可能性について、放射性同位元素(32P)を用いたラベル実験をおこなった。まず、CSBまたはTris Buffer(TB)で破砕したエンドウ芽生え租抽出液に、32PでラベルしたATPを加え、10-60分、4-25度Cでインキュベートしたのち、トータルタンパク質をSDS-PAGEにより分離し、PVDV膜に転写後ラジオオートグラフィーをおこないリン酸化の検出を行った。CSBにおいては10本程度、TBでは6本程度の明確なリン酸化と思われるタンパク質バンドをラジオオートグラフィーにより検出した。CSBのほうが、リン酸化能が高かったが、Apyraseの位置(49kDa)にはリン酸化は見られなかった。

次に、エンドウの発芽中に32Pでラベルした無機リン酸を与えて取り込ませ、InVivoでのタンパク質リン酸化の検出を試みたが、リン酸化自体が検出できなかった。そこで、アイソタイプの成因をさらに調べるために、プロテアーゼで部分消化したApyraseを2次元展開し生じたスポットのうち等電点が移動するものを質量分析にかけて分析する方法を現在検討している。吸水ならびに発芽開始したエンドウ種子の各段階から抽出したトータルRNAを用いてRT-PCRを行い、Apyrase(Apy1)とHMPの遺伝子発現の種子発芽中の経過をしらべた。その結果、Apyraseは、汲水中から発芽開始後10時間までの間は、発現が全く見られず、16時間以降急激な発現が確認され、すでに報告したタンパク質および酵素活性レベルでの発現パターンと完全に一致した。エンドウに存在するもう一つのApyraseの遺伝子、APY2の発現レベルはAPY1に比べ、著しく低かったがAPY1の誘導と似た発現を示した(農芸化学会支部会(岡山)。さらに、これらの凍結組織をミクロトームで薄切し、抗体をもちいたIn situでの発現分布を解析している。HMP遺伝子(SN4TDR)の機能を分裂酵母モデルで調べ、Tubulinに関係する因子(Moe1)とリボソームタンパク質(Rpl22)との会合の可能性が示唆された(World Rice Research Congress 2004,筑波)。また、エンドウ種子での発現をApyraseと同様にRT-PCRにより調べたが、吸水前の乾燥種子胚にもmRNAが検出され、吸水中に発現が見られ、特に吸水6時間以降で増加し、発芽後まで緩やかな増加を続けた。この発現パターンはコントロールとして検出した構造遺伝子であるActinやTublinの発現と類似の傾向を示し、特にTubulinの発現に類似であった。このHMPタンパク質をWestern Blotで検出すると、乾燥胚、吸水および発芽の過程に関わらず常に一定量存在した。これらのことから、Apyraseは典型的な発芽後誘導を示す遺伝子である一方で、HMPはTubulinやActinのような構造的発現を示す遺伝子であることが遺伝子レベルで明らかとなった。平成17年度においては、エンドウの細胞骨格画分中に多量に存在するタンパク質のうちヘパリンに対する親和性の高い特徴的なタンパク質であり細胞骨格と核の両方に存在するアピラーゼと4SNc-Tudorの局在と組織レベルでの発現時期の解明を試みた。12時間吸水し播種後、種々の発芽段階において組織薄片を大型滑走式ミクロトームを用いて作製し、切片を免疫組織化学的に染色し、4SNc-Tudor domainタンパク質とアピラーゼ酵素タンパク質の発芽初期過程における局在を調べた。その結果、アピラーゼについては10時間までは特に目立つ発現はなかったが、16時間では、全体的にまばらに発現がみられた。35時間では根・根端・胚軸で皮層(Cortex)の外側に特異的に強い局在がみられた。また62時間では根と胚軸の皮層の外側と細胞壁、幼芽の托葉に特異的に強い局在がみられた。胚軸と幼葉の結合部分にあたる屈曲部においては、外周部の皮層に強い発現がみられた。これらの結果はRT-PCRにより得られた発現誘導時期と組織分布およびWesternによる強度の分布とほぼ一致する結果であった。特に根が形成される35時間から皮層の外側に検出されるようになり、組織の分化にともなった生理学的に重要な機能を持っている可能性が考えられた。
有茎腸管グラフト内肝組織片、膵島細胞共充填による体内型補助肝・膵臓の作成

本研究は有茎腸管グラフト内の充填肝組織片の急速な増殖環境下に膵組織片や膵島を共充填することで肝組織片からの増殖因子の影響によりこれらが増殖、増大して体内型機能膵臓として機能することを期待して行われた。肝組織片と膵組織片、膵島の共充填例では5週間後、3週間後でも充填組織全体が全く壊死せずグラフト内に生着するケースが認められた。これは肝組織片単独の充填では決してみられなかったものである。膵島移植例では膵島構成細胞の増殖も認められた。しかし、他家移植であるため膵島成分へのリンパ球の浸潤から拒絶反応がおきていることが推察された。今後、拒絶反応対策をたてることで人工肝・膵作成の展望が開けるものと考える。(研究目的)本研究はGuputaらの開発した肝組織片充填有茎腸管グラフト内に膵組織あるいは膵島細胞を共充填し体内型補助肝・膵臓の作成を目指す。グラフト内に充填された肝組織は急速な増殖を示す。この大きな肝組織の再生環境下に膵組織、膵島細胞を置くことでこれらの再生と増殖が賦活されることを期待して体内型人工肝、膵像の作成を目指す。(研究方法)今年度はWistar ratを用い、肝左葉切除後、空腸の分節腸管グラフトを作成し、粘膜を削除した後、これに切除した肝をミンチしたものをミンチした膵組織と混合したのちグラフト内に充填し、このグラフトを部分肝切後の肝離断端に逢着した。(結果)肝組織片と共充填したミンチ膵組織は6週間後でも遺残肝組織の間や肝組織の壊死した後の遺残物の中に生着し増殖していた。これらの細胞は小さい複数の核を含む大きな細胞集塊を形成し、又、多数の細顆粒を含む細胞集塊を形成して共充填した遺残肝組織の間に浸潤し、融合して膵組織類似の組織構築を形成していた。但し、これらの組織では好塩基性を有する腺房細胞の生着を思わせる部分は小さかった。(結語)有茎腸管グラフト内肝組織片との共充填によりミンチ膵組織が6週間後でもグラフト内に生着し膵組織類似の組織構築が維持されることが確認され、体内型補助肝・膵臓作成への展望が示された。今後、インスリン染色等により膵島細胞の遺残の同定を行う予定である。腸管グラフト内の充填肝組織は急速に増殖、増大する。この肝組織片の大きな増殖環境下で予想される様々な増殖因子の影響で共充填したミンチ膵組織も壊死することなく増殖し生着することが期待される。結果として、肝組織片と共充填した膵組織が増殖、生着していることが確認された。やや、遅れている理由として単離した膵島細胞と肝組織片との共充填が未施行であること、VEGFとうの増殖因子を加えた実験が未施行であることがあげられる。(研究目的)本研究はGuputaらによる肝組織片充填有茎腸管グラフト内に膵組織片あるいは膵島細胞を共充填し体内型補助肝・膵臓の作成を目指している。グラフト内に充填された肝組織片は急速な増殖を示すが、この力強い増殖環境下に膵組織片あるいは膵島細胞を置くことでこれらに再生と増殖が賦活されることを期待している。(研究方法)今年度はWistar ratを用い、肝左葉切除後、腸管グラフトを作成し、肝組織片と部分切除した膵組織をミンチしてグラフト内に充填した。また、マウス(C57BL/6)とWistar ratから単離した膵島を24時間後に肝組織片と共充填した。対照として肝組織片と膵島細胞を鼠径部皮下に共移植した。(結果)共充填した膵組織片は6週間後でも生着し増殖していた。これらは小さい複数の核,又、多数の細顆粒を含む細胞集塊を形成し肝組織片の間に浸潤し、融合して膵組織類似の組織構築を形成していた。但し、好塩基性の腺房細胞の生着は認められなかった。また、共充填した膵島は4週間後でも生着し多数の細顆粒を含む細胞集塊を形成して肝組織片の間に浸潤し、融合して膵島構成細胞類似組織を形成していた。対照として鼠径部皮下に移植した肝組織片と膵島細胞は一塊となり硬い腫瘤を形成した。ここでの肝組織片は4週間後でもviableでその間に膵島構成細胞が充満していたが、この部には著しいリンパ球の浸潤が認められた。(結語)有茎腸管グラフト内に肝組織片と共充填した膵組織や膵島細胞は長期間生着し膵島構成細胞類似の組織が再生することが確認され体内型補助肝・膵臓作成への展望が示された。しかし腺房細胞の特徴を持つ細胞集塊は認められず、皮下移植した膵島には著しいリンパ球の浸潤が認められた。膵島には他家移植のため拒絶反応が起きたものと推測された。今後、拒絶反応対策、インスリン染色による膵島細胞の機能検定等を行う予定である。

肝組織片と膵組織片、膵島の共充填例では5週間後、3週間後でも充填組織全体が全く壊死せずグラフト内に生着するケースが認められた。これは肝組織片単独の充填では決してみられなかったものである。膵島移植例では膵島構成細胞の増殖も認められた。しかし、他家移植であるため膵島成分へのリンパ球の浸潤から拒絶反応がおきていることが推察された。今後、拒絶反応対策をたてることで人工肝・膵作成の展望が開けるものと考える。さらにグラフト内の充填肝・膵組織片が大きく増殖するためには1.VEGFとうの脈管形成に預かる因子を加えて検討する。2.腸管グラフトの血流増進を図る方策を工夫する(Double feeder、大網共充填、など)。3.血管内皮細胞の共充填などを行う。4.膵島細胞を単離してグラフト内に肝組織片と共充填を行う。5.膵島細胞の存在の証明としてインスリン染色等で膵島細胞の状態を確認する。再生医学現在の研究課題である「有茎腸管グラフト内肝組織片・膵島細胞共充填による体内型補助肝・膵臓の作成」を遂行する前の研究課題である「有茎腸管グラフト内肝組織片・肝幹細胞共充填による体内型補助肝臓の作成」の研究の途中で本学の動物実験施設の改修工事が平成25年9月から平成26年9月まで続き、この間、動物実験を行うことができなかった。そのため、計画を変更し、平成26年10月から「有茎腸管グラフト内肝組織片・肝幹細胞共充填による体内型補助肝臓の作成」の実験を再開したが、同時に「有茎腸管グラフト内肝組織片・膵島細胞共充填による体内型補助肝・膵臓の作成」の実験も進めたため「やや遅れている」状況になってしまった。そのため十分な症例数に達しなかったことや未実験が生じ、研究経費の未使用額が生じた。今後、未使用額は1.VEGFとうの脈管形成に預かる増殖因子を加えて検討する、2.腸管グラフトの血流増進を図る方策を工夫する(Double feeder作成、大網共充填、など)、3.血管内皮細胞の共充填などを行う、4.膵島細胞を単離してグラフト内に肝組織片と共充填を行う、5.膵島細胞の存在の証明としてインスリン染色等で膵島細胞の状態を確認する、とうの実験の過程で必要になる増殖因子の購入、膵島単離のための薬品の購入、免疫染色のための薬品の購入とうに充当することにしたい。