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認知症を有する後期高齢がん患者の人生の最終段階を支える看護のモデル化

本研究は、認知症を有する後期高齢がん患者に対する医療および看護の実態を明らかにすることにより、人生の最終段階まで自分らしく生きることを支える看護のモデル化を行うことである。そのため、2段階の研究で進めていく。第1段階は、病院および在宅における医師、看護師、薬剤師および在宅療養者のケアマネジメントを担当する介護支援専門員等を対象とした調査研究(質問紙および面接調査)により、認知症を有する後期高齢がん患者の医療・看護・介護の実態と課題を明らかにする。第2段階は、第1段階のの結果を踏まえ、在宅で生活する認知症を有する後期高齢がん患者の医療・看護活動を参加観察し、ケアチームでの事例検討により最期まで自分らしく生きることを支える看護をモデル化する。2018年度前期は、前年同様に認知症を有する高齢がん患者の医師・看護師による訪問診療、訪問看護に同行し2名の対象者のケア場面を参加観察を行った。医療ケアチームが行う認知症高齢がん患者の医療・看護の実際について事例ごとの経過を追った。後期は、今までの研究対象者の事例をもとに認知症を有する高齢がん患者に対する人生の最終段階まで自分らしく生きることを支える看護ケアのモデル化に向けデータ整理を行った。しかし、看護ケアのモデル化までには至らなかった。そのため、次年度中に今まで得られたデータをもとに研究分担者と協力者とディスカッションを繰り返しながら、認知症を有する高齢がん患者に対する人生の最終段階まで自分らしく生きることを支える看護ケアのモデル化の作成を目指す。本研究は、認知症を有する後期高齢がん患者の治療を行うがん診療拠点病院を中心とする病院、在宅診療所や訪問看護ステーションにおける医療・看護の実態を調査すること、在宅での生活をケアマネジメントする介護支援専門員を対象に利用者が自分らしく生きることを支えるマネジメントの実際と課題について調査し、認知症を有する後期高齢がん患者の看護ニーズを明らかにし、認知症を有する後期高齢がん患者に対する人生の最終段階まで自分らしく生きることを支える看護のモデル化を行う計画であった。2018年前期までに在宅診療所や訪問看護ステーションでの調査を終え、それぞれの調査の分析に取り組んだが、予定より分析・まとめに時間を要した。その結果、2018年度中に行う予定であった在宅医療専門医、訪問看護認定看護師やがん看護専門看護師、介護支援専門員、老年看護学およびがん看護学の研究者と協議しながら看護ケアのモデル化を行うには至らなかった。そのため、研究期間を延長し2019年度中に看護ケアのモデル化を行う。1.在宅での生活をケアマネジメントする介護支援専門員を対象とし、利用者が自分らしく生きることを支えるマネジメントの実際と課題を調査する(2019年6月)。2.1.および今まで得られたデータをもとに在宅医療専門医、訪問看護認定看護師やがん看護専門看護師、介護支援専門員、老年看護学およびがん看護学の研究者と協議しながら看護ケアのモデル化を行う。本研究は、中等度から重度の認知症を有する後期高齢がん患者に対する医療および看護の実態を明らかにすることにより、人生の最終段階まで自分らしく生きることを支える看護のモデル化を目的としている。【第一段階】在宅診療を専門とする医師および看護師、訪問看護師、在宅療養を担う薬局薬剤師、在宅療養者のケアマネジメントを担う介護支援専門員を対象とし、在宅医療現場における認知症およびがんを有する高齢患者の治療・ケアの実際、治療・ケアの判断や課題、医療者の問題意識について面接調査を行う。【第二段階】第一段階の研究対象者が担当する在宅で生活している認知症およびがんの診断がある後期高齢者を対象とし、医師や看護師による訪問診療、訪問看護、薬剤師による訪問薬剤指導、介護支援専門員によるモニタリングに同行し、参加観察を行う。平成28年度は、第一段階の調査に向けて調査方法の検討、文献検索を行った。文献検索の結果、認知症を有する後期高齢者ががんに罹患した時の医師や看護師の患者に対するアセスメントや治療選択の支援に対するケアの実際について明確化された調査研究は見当たらなかった。面接調査に関しては、所属機関の研究倫理審査の承諾を得て、研究協力施設に依頼し、在宅診療を専門とする医師、訪問看護師への調査を開始している。現在、調査結果の内容分析も同時に進めている。今年度の予定は、認知症を有する後期高齢がん患者の治療を行っているがん診療拠点病院を中心とする病院、在宅診療所や訪問看護ステーションにおける医療・看護の実際を明らかにすることを目的として、質問紙調査を行う予定であった。しかし、質問紙ではなく、研究者が直接フィールドに出て面接または参加観察し、実態を明らかにする方法に変更したため進捗が遅れた。平成29年度は、在宅で生活する認知症を有する後期高齢終末期がん患者に対する医療・看護・介護の実際と看護ニーズの明確化を目的として取り組んだ。在宅医療専門クリニックの医師および看護師や訪問看護ステーションの看護師の訪問同行(参加観察)と半構成的面接により、後期高齢がん患者への医療・看護の実際を調査した。調査事例は、80代後半から90代の消化器がん患者3名、呼吸器がん患者2名、認知症の程度は5名ともFASTの分類ステージ46であった。研究者による参加観察および半構成的面接により、在宅診療医の役割について3点明らかになった。1点目は、医師は症状コントロールだけではなく、訪問時に家族や医療ケアチームに対して病状や今後の経過を含めた合意形成を行うこと。2点目は、患者の病状変化に応じて揺れ動く家族の気持ちを受け止め、一度意思決定した内容であっても変更しても良いことをはっきりと伝え保証すること。3点目は、最期まで患者を看取るという覚悟を持ち、患者の希望を叶える使命と責任感を持つことであった。

また、在宅医療ケアチームの役割として5点明らかになった。1点目は、単純な日常生活を丁寧に行えるように支援すること。2点目は、最期を看取るのは家族だという意識を持ち、家族の成長を促すこと。3点目は、家族に対する安心感の提供。患者の生活の視点から聞き取り家族も含めて一緒に看ること。4点目は、安全、安楽の確保と保持。5点目は治癒困難な疾患に対してどのようにチームで立ち向かうかを考え続けることである。以上の結果および実態調査から、次年度は引き続き事例を追いながら看護師のケアマネジメント(症状マネジメントと倫理的意思決定)とその時の判断や迷いを主調査内容とする。平成29年度は、在宅で生活する認知症を有する後期高齢終末期がん患者に対する医療・看護・介護の実際と看護ニーズの明確化を目的として、以下の2つの方法を実施する予定であった。1特定の在宅医療専門クリニックの医師および看護師や訪問看護ステーションの看護師、薬剤師の訪問に同行(参加観察)と半構成的面接により、後期高齢がん患者への医療・看護の実際を調査する。2在宅での生活をケアマネジメントする看護師免許を持つ介護支援専門員を対象に、半構成面接調査法により利用者が自分らしく生きることを支えるマネジメントの実際と課題を調査する。1つ目の同行訪問による参加観察については、現在進行中も含め5件の対象者への継続的な訪問と医療従事者への半構成的面接を行い、後期高齢がん患者への医療・看護の実態調査を行った。しかし、2つ目の介護支援専門員への調査は、対象者の選定に時間を要し実施に至っていない。そのため、次年度早々に対象者に調査依頼を行い、実施予定である。本研究は、認知症を有する後期高齢がん患者に対する医療および看護の実態を明らかにすることにより、人生の最終段階まで自分らしく生きることを支える看護のモデル化を行うことである。そのため、2段階の研究で進めていく。第1段階は、病院および在宅における医師、看護師、薬剤師および在宅療養者のケアマネジメントを担当する介護支援専門員等を対象とした調査研究(質問紙および面接調査)により、認知症を有する後期高齢がん患者の医療・看護・介護の実態と課題を明らかにする。第2段階は、第1段階のの結果を踏まえ、在宅で生活する認知症を有する後期高齢がん患者の医療・看護活動を参加観察し、ケアチームでの事例検討により最期まで自分らしく生きることを支える看護をモデル化する。2018年度前期は、前年同様に認知症を有する高齢がん患者の医師・看護師による訪問診療、訪問看護に同行し2名の対象者のケア場面を参加観察を行った。医療ケアチームが行う認知症高齢がん患者の医療・看護の実際について事例ごとの経過を追った。後期は、今までの研究対象者の事例をもとに認知症を有する高齢がん患者に対する人生の最終段階まで自分らしく生きることを支える看護ケアのモデル化に向けデータ整理を行った。しかし、看護ケアのモデル化までには至らなかった。
p53による上皮エピゲノム調節機構の解明

上皮細胞が癌抑制遺伝子産物p53を喪失すると、上皮性を消失する場合がある。これまでの他のグループによる研究などから、p53が上皮性を保障するメカニズムとして、p53がマイクロRNAの発現を介して、上皮間葉転換(EMT)を司るいくつかの転写因子(ZEB1やSNAI1など)の発現を抑制するというものが広く知られていた。しかしいくつかのヒト由来癌細胞を使って解析したところ、必ずしもこの線形関係が成り立っていないことが示唆された。正常p53を持ついくつかのヒト癌細胞株とヒト正常乳腺上皮細胞を比較解析した結果、正常p53を失った時にEMTを引き起こす上皮細胞が存在する一方で、EMTを引き起こさない上皮細胞も存在することを発見した。EMTを引き起こす上皮細胞では、p53はE-カドヘリン遺伝子座(CDH1座)に結合し、E-カドヘリン発現に有利なヒストン修飾状態を作ったが、p53が存在しない状況ではE-カドヘリン発現に関して抑制的なヒストン修飾状態となった。この抑制的なヒストン修飾状態は、ヒストンメチル化酵素であるEZH2により形成されていた。一方、EMTを引き起こさない上皮細胞ではp53はCDH1座に結合せず、p53の存在に拘らずE-カドヘリン発現は維持された。またこのようなp53結合性の違いを生む機構として、CDH1座のp53結合部位のヒストン修飾も重要であることが分かった。ヒストン修飾は細胞内の代謝状態による影響を受けて変化する。本研究による知見は、細胞内代謝状況の変化によっては上皮形質の維持が脅かされることがあるものの、そのような場合でもp53が安全装置として働き得ることを示唆する。同時に、p53に依存しなくても上皮形質を維持する頑強な機構も存在することが示唆された。さらに、上皮形質の維持機構に多様性、もしくは、多層性がある可能性を強く示唆した。上皮細胞が、癌抑制遺伝子産物p53を喪失すると、上皮性を消失する場合がある。及川らは、この過程で上皮特有の遺伝子(E-cadherinなど)発現調節領域に、抑制性ヒストンマーク(H3K27me3)が増加することを見つけた。さらにこのヒストン修飾は、ヒストンメチル化酵素EZH2が介在していた。本研究は、p53とEZH2が上皮性維持において機能的に拮抗することを証明し、そのメカニズムを解明することを目的としている。まず上皮細胞において、p53喪失時の全ゲノムにわたるエピゲノム変化を、ChIP-Seq解析により解析した。上皮特異的に発現する複数の遺伝子近傍において、抑制性ヒストンマークH3K27me3が増加し、遺伝子発現も低下した。さらに、The Cancer Genome Atlas (TCGA)に登録されたヒト乳がん、肺がんのRNA-Seqデータベースを解析した。データベースからは、様々な遺伝子の発現量とともに、変異の情報も読み取ることができる。母集団をp53が野生型とそうでない場合とに分け、p53喪失時にH3K27me3が増加し、発現低下が認められた遺伝子が、EZH2により負の制御を受けるか否か、解析した。その結果、上記の上皮性遺伝子発現に関して、「野生型p53を欠失した群でのみEZH2との間に、弱いが有意な負の相関がある」という結果が得られた。このことは、p53とEZH2とが、一部の上皮細胞においては拮抗する傾向にあるということを示唆する。また、p53と結合し、EZH2によるヒストンメチル化(H3K27メチル化)に拮抗するために必要な、ヒストン脱メチル化酵素の同定に取り組んだ。阻害剤を用いた実験から、H3K27me3特異的な脱メチル化酵素の関与は示すことができたが、そのような脱メチル化酵素として、JMJD3/KDM6BあるいはUTXのいずれであるかまでは決定できなかった。p53と結合するヒストン脱メチル化酵素の同定と解析が当初予想していたよりは難しく、遅れているが、想定の範囲内である。その他の項目については順調に進んでいるため、「おおむね順調に進展している」と言える。

一方、EMTを引き起こさない上皮細胞ではp53はCDH1座に結合せず、p53の存在に拘らずE-カドヘリン発現は維持された。またこのようなp53結合性の違いを生む機構として、CDH1座のp53結合部位のヒストン修飾も重要であることが分かった。ヒストン修飾は細胞内の代謝状態による影響を受けて変化する。本研究による知見は、細胞内代謝状況の変化によっては上皮形質の維持が脅かされることがあるものの、そのような場合でもp53が安全装置として働き得ることを示唆する。同時に、p53に依存しなくても上皮形質を維持する頑強な機構も存在することが示唆された。さらに、上皮形質の維持機構に多様性、もしくは、多層性がある可能性を強く示唆した。上皮細胞がp53を喪失した際に上皮性を失うか失わないかを決定づける指標の一つとして、CDH1座へのp53結合性を明らかにし、結合する場合にはヒストンメチル化酵素EZH2と機能的に競合することを示した。さらにp53結合性を決定する要因の一つとして、p53結合部位のヒストンアセチル化状態が重要であることも明らかにできた点で、期待通りの概ね順調な進展と言える。上皮細胞が癌抑制遺伝子産物p53を喪失すると、上皮性を消失する場合がある。これまでの他のグループによる研究などから、p53が上皮性を保障するメカニズムとして、p53がマイクロRNAの発現を介して、上皮間葉転換(EMT)を司るいくつかの転写因子(ZEB1やSNAI1など)の発現を抑制するというものが広く知られていた。しかしいくつかのヒト由来癌細胞を使って解析したところ、必ずしもこの線形関係が成り立っていないことが示唆された。正常p53を持ついくつかのヒト癌細胞株とヒト正常乳腺上皮細胞を比較解析した結果、正常p53を失った時にEMTを引き起こす上皮細胞が存在する一方で、EMTを引き起こさない上皮細胞も存在することを発見した。EMTを引き起こす上皮細胞では、p53はE-カドヘリン遺伝子座(CDH1座)に結合し、E-カドヘリン発現に有利なヒストン修飾状態を作ったが、p53が存在しない状況ではE-カドヘリン発現に関して抑制的なヒストン修飾状態となった。この抑制的なヒストン修飾状態は、ヒストンメチル化酵素であるEZH2により形成されていた。p53と結合するヒストン脱メチル化酵素の解析を進め、上皮性遺伝子発現においてEZH2と機能的に拮抗するメカニズムを明らかにする。また、上皮細胞がp53を喪失したときに上皮性を消失する場合としない場合があり、その違いが生じる機構についても知見が得られつつあるため、追求する。上皮形質の維持機構に多様性、もしくは、多層性があることの起源と生物学的意義を明らかにすべく、研究を進める。
国連安全保障理事会による「許可」：例外・逸脱・適用除外機能の批判的検討

国連安全保障理事会が憲章第7章に基づき加盟国に一定の行動を「許可する」行為が、憲章の諸規定に対する例外、逸脱又は適用除外を生じさせているとの視点から、その法的な位置づけを国際法、国際組織法及びその他の法理論により批判的に検討し、論文発表、学会報告などを行い、「許可」の実行についての理論的及び実証的研究の発展という点で学術的に貢献した。その批判的検討にあたり、「許可」実行が必要とされる社会的な政治状況の明確化、国際社会の秩序構造の現状とその特質との関連性、解釈権限を根拠づける既存の「黙示の権限」理論への社会的な眼差しなどを踏まえ、総合的な問題把握を目指した。本研究は、国連安全保障理事会が、国連憲章第7章に基づき加盟国に一定の行動を「許可する(authorizes)」行為が、憲章の諸規定に対する例外、逸脱又は適用除外(以下、「例外設定等」)を生じさせていると思われる実態を、国際組織法その他法理論から批判的に検証することを目的とするものであり、平成25年度は、安全保障理事会の解釈権限に着目した文献調査を実施した。まず、明文規定はないものの、安保理自身にそうした解釈権限が存在するかどうかについての問題は「黙示の権限」の法理として扱われるところ、この問題に関する有益な文献を幾つか収集できた(例えば、Engstrom, V., Constructing the Powers of International Institutions (Martinus Nijhoff Publishers, Leiden, 2012)。そして、安保理が「許可」決議を出すようになった背景が、競合する規範間の衝突を回避するための行為であることに鑑み、規範衝突の問題を扱った国連国際法委員会「国際法の断片化」報告の検討を実施したところ、特に「特別法優先原則」においては規範の“適用"と“例外"が両立し得るものとして扱われていることなど、安保理による「例外設定等」という実行を理論的に検討し得る材料を幾つか得ることができた。また、英国国立公文書館において調査を実施し、国際軍に関する有益な資料を多く入手した。平成26年度は、「例外設定等」という現象を生じさせる安保理の憲章解釈権限を批判的に考察するにあたり、(1)「許可」の実行が必要とされる国際社会の政治状況ないし状況圧力、(2)国際社会の秩序構造の現状とその特質、(3)解釈権限を根拠づける既存の解釈理論への批判的な視座などの論点を踏まえ、総合的な問題把握を目指した。(1)及び(2)に関しては、世界法学会公募報告(平成26年5月)及びその報告に基づく学会誌掲載論文「国連憲章第7章によるグローバル・ジャスティスの道程ーいわゆる『許可(authorization)』の実行を中心にー」『世界法年報』第34号(平成27年3月)において、「正義論」との関連の中でその検討を行った。「許可」の実行が主権国家体制に基礎づけられ、派遣国の国益や政策判断に影響を受ける事の限界と、しかし派遣国の意志と能力に依存せずには実施できないという構造が明らかになった。(3)に関しては、平成25、26年度に収集した文献資料の分析を通じてその批判的検討を進めた。学説上、安保理の憲章解釈権限については、条約法条約に基づく文言的・制限的なアプローチと、国連の実行を合法性根拠として積極的に評価する組織法的アプローチが対立するところ、憲章第7章の軍事的枠組みついては、両アプローチを統合・包摂・止揚する“公法的"アプローチの導入が可能かつ妥当であるとの示唆を得た。国内法秩序において活用される「例外措置」「適用除外」という法的技術は、公的機関の判断によって用いられる場合もあり、また、法令に明文規定が存在しない状態でも黙示的に許可されることもある。“公法的"アプローチからすれば、安保理の「許可」も、安保理による公権的な権限行使としての黙示的な「適用除外」として機能しているとみなし得る。本研究の最終的な成果については現在執筆中であり、平成27年度中に公表の予定である。26年度が最終年度であるため、記入しない。国際法学26年度が最終年度であるため、記入しない。平成25年度は、安保理の解釈権限に関する文献の収集と考察を一定程度進めることができ、その結果、平成26年度における本格的な検討作業の方向性にある程度の目途をつけることができたため。平成26年度は、平成25年度に引き続き文献資料の収集を進めつつ、本格的な検討作業に着手するが、以下の点に留意しながら文献収集及び検討作業を進める。まず、国際法及び国内法の関連先行研究の文献調査に当たり、「例外設定等」による“法の不発動又は消極的な発動"という現象的特質に着目する。これは、本研究に“法と社会"に関する一般理論との関連性を持たせることを意識するものであり、かつ、学際的な検討結果の抽出をも研究成果の可能性として視野に入れるためである。

次に、「例外設定等」という実態を生じさせる安保理の解釈権限を批判的に考察するにあたり、「許可」実行が必要とされる社会的な政治状況の明確化、国際社会の秩序構造の現状とその特質との関連性、解釈権限を根拠づける既存の「黙示の権限」理論への批判的な眼差しなど、想定され得る多様な論点に留意する。以上を踏まえ、総合的な問題把握を目指す。
直流超電導ケーブルにおける極低温電気絶縁構成の高性能化に関する研究

高温超電導ケーブルの研究・開発が各所で進められているが、信頼性・安全性を考慮した場合、電気絶縁が重要な技術課題である。一方で再生可能エネルギーの利用増大、電力融通設備の増大などを背景に直流での絶縁特性の把握が急務となっている。直流超電導ケーブルは超電導の特徴を最大限活用できるが、従来の電力用ケーブル同様に直流電界下においては絶縁体内部の局所電界を変歪させる内部蓄積電荷(空間電荷)が絶縁性能を低下させる恐れがある。本研究では、直流超電導ケーブルの電気絶縁性能に与える空間電荷の影響を明らかにし、電荷注入を抑制した最適な絶縁設計の基本的指針を得ることを目指した。直流超電導ケーブルの電気絶縁性能低下の一つの要因となり得る空間電荷の影響をプレストレス試験によって検討した。結果として、絶縁紙の透気抵抗度の増加に伴って絶縁破壊の強さ(Fb)は増加した。さらに、Fbの極性効果は、透気抵抗度が低い場合には負極性よりも正極性が高くなり、透気抵抗度の増加に伴って極性効果が反転する結果となった。これまでの研究では、絶縁紙内部へ負電荷侵入による絶縁紙の実効厚さの低下が負極性Fbの低下要因であり、負電荷侵入の要因としては、極低温環境下における電気伝導抑制の観点から部分放電が主であると考えてきた。透気抵抗度は絶縁紙の空気の通り難さを表す指標であり、絶縁紙内部への部分放電の侵入のし難さと考えることもできる。このように考えた場合、透気抵抗度が低い場合には部分放電が侵入し易いため、絶縁紙の実効厚さの低下により負極性Fbが低下したと考えることができる。また、正極性ストリーマが負極性ストリーマに比べて進展しやすく、先端電界およびエネルギー密度が高いといった特徴を踏まえれば、透気抵抗度が高い場合には部分放電が侵入し難いため、室温環境下における絶縁紙のFbの極性効果と同様に正極性Fbが負極性Fbよりも低くなったと考えられる。直流および交流プレストレスの結果からも絶縁紙内部への負電荷侵入の可能性が示唆され、特に交流プレストレスの結果に関しては、交流電界印加によって両極性の部分放電が発生しているにも関わらず、絶縁紙内部へは負電荷のみが選択的に侵入していると考えた場合に説明が可能な結果となった。以上の結果は、これまでの研究において不明確であった負電荷侵入の主要因が部分放電である可能性を支持するものでる。さらに、絶縁紙-氷複合系に着目し、絶縁紙内部を氷で満たすことによって、部分放電による電荷侵入の抑制効果について初期検討も行った。実際の超電導ケーブルは冷媒として使用される液体窒素を加圧して使用することから、圧力環境下における絶縁紙の電気絶縁性能の解明が求められている。これまでの研究から絶縁紙の電気絶縁性能低下の一つの要因として負電荷侵入を考えてきた。本年度の成果は、負電荷侵入の主要因が部分放電であることを支持するものである。実際の圧力環境下における液体窒素中の部分放電現象と異なるため一概には言えないが、絶縁紙の透気抵抗度を高くした場合に部分放電が侵入し難くなる現象は、直流超電導ケーブルにおいて空間電荷侵入を極力抑制した電気絶縁構成を実現するための絶縁紙選定に一つの指針を与える結果になったと考えられる。計画当初は、コロナ帯電ガンを用いて、積極的に一方の極性の電荷を絶縁紙内部に注入することを予定していたが、予備実験の段階で満足な結果が得られなかったため取りやめた。しかしながら、交流プレストレス試験の結果は負電荷のみが選択的に注入されていると考えた場合に説明が可能な特異な結果であり、直流プレストレス試験に比べて積極的に部分放電を起こした状態での試験であることから、当初計画していたコロナ帯電ガンによる積極的な電荷注入の検討を代替的に検討できた。また、実際の超電導ケーブルと同様にButt-gapを設けた試験を行う予定であったが、H28年度に予定していた絶縁紙-氷複合系による電荷注入抑制の効果の初期検討を先に行い、絶縁紙内部を氷で満たすことによって、絶縁紙内部への電荷注入が抑制できる可能性が示唆された。Butt-gapの影響および絶縁紙-氷複合系における電荷注入抑制効果のさらなる検討に関しては、H28年度に行う予定である。H27年度において、電荷注入が部分放電によって生じることが明らかとなり、実験方法の確立および実験結果の解釈が十分に行えたことから、研究はおおむね順調に進んでいると考えられる。直流超電導ケーブルの電気絶縁性能低下の一つの要因となり得る空間電荷の侵入抑制方法の検討を行った。絶縁紙-氷複合系に着目し、絶縁紙内部を氷で満たすことによって電荷侵入が抑制されることを明らかにした。結果として、絶縁紙-液体窒素複合系(KP-LN2)に比べて絶縁紙-氷複合系(KP-Ice)は直流絶縁破壊の強さ(DC-Fb)が高く、モールド電極系を用いた場合のKP-IceのDC-Fbは最も高くなった。また、同時に取得した絶縁破壊までの部分放電電荷量の測定結果から、モールド電極系を用いた場合のKP-Iceの放電電荷量が大幅に減少したことを確認した。さらに、絶縁破壊の極性効果に着目すると、球-平板電極系を用いた場合、KP-LN2のFbは負極性の方が正極性に比べて低下したが、KP-IceのFbはその極性効果が小さくなり、モールド電極系を用いた場合には極性効果が反転した。

これまで、液体窒素中ではKP内部に侵入した負電荷によって試料の実効厚さが低下するため負極性Fbが低下すると考えてきた。液体窒素中においては電気伝導が抑制されるため、部分放電が電荷侵入の主な原因と考えられる。また一般に、液体窒素中においては、正極性ストリーマは進展し易いことが報告されており、エネルギー密度および先端電界が高いと考えられる。したがって、KP内部を氷で満たした場合、部分放電による電荷侵入が抑制され、空間電荷効果による負極性DC-Fbの低下が小さくなり、正極性ストリーマの特性が支配的になったため、KP-Iceにおいては正極性Fbの方が負極性Fbよりも低下したと考えられる。以上の知見より、絶縁紙-氷複合系の負極性Fbは部分放電特性に大きく影響されることが示唆された。さらに、KP内部を氷で満たすことで電荷侵入を抑制した電気絶縁構成を実現できる可能性が示唆された。また、交流損失電流法による空間電荷侵入を検討した。高温超電導ケーブルの研究・開発が各所で進められているが、信頼性・安全性を考慮した場合、電気絶縁が重要な技術課題である。一方で再生可能エネルギーの利用増大、電力融通設備の増大などを背景に直流での絶縁特性の把握が急務となっている。直流超電導ケーブルは超電導の特徴を最大限活用できるが、従来の電力用ケーブル同様に直流電界下においては絶縁体内部の局所電界を変歪させる内部蓄積電荷(空間電荷)が絶縁性能を低下させる恐れがある。本研究では、直流超電導ケーブルの電気絶縁性能に与える空間電荷の影響を明らかにし、電荷注入を抑制した最適な絶縁設計の基本的指針を得ることを目指した。Butt gapは、ケーブル湾曲部で絶縁紙同士の巻き込みによる破損を防止するために設けられる。Butt-gap中の部分放電が絶縁破壊の引き金になることが文献にて報告されていることから、実際の直流超電導ケーブルの電気絶縁設計に資するためには、Butt-gapを含めた構造での電気絶縁性能評価が必要不可欠である。特に、H27年度の成果として部分放電は電荷注入にも大きく関係していることから、H28年度はButt-gapの影響を調査する予定である。また、実際の超電導ケーブル同様に液体窒素を加圧した状態の結果が望まれる。圧力環境下においては部分放電が生じ難くなるため電荷侵入も生じ難くなることが予想される。計画当初に予定した圧力試験容器の使用が困難となったため、H27年度と同様に高い透気抵抗度を持った絶縁紙を用いて部分放電による電荷侵入を極力抑制し、圧力環境下における部分放電抑制状態における結果を推測する。絶縁紙-氷複合系の電荷注入抑制効果がH27年度の初期試験によって示唆された。H28年度はButt-gapの影響も含めて絶縁紙-氷複合系においても直流・交流プレストレス試験を行う予定である。以上の結果から絶縁紙内部への電荷注入を極力抑制した電気絶縁構成の基本的指針を得る。しかしながら、直流・交流プレストレス試験の結果は、電荷注入の過程・挙動を推測するのみである。そこで、交流損失電流測定に着目した。交流損失電流は、絶縁体内部の非線形な電荷挙動の情報を含んでいる可能性があることから、室温環境下において絶縁体中の空間電荷と交流損失電流波形の非線形性の関係について検討されており、また電力ケーブルの劣化診断等にも用いられている。交流損失電流波形の非線形性を解析することによって、極低温環境下における絶縁紙内部の空間電荷挙動の観測を試みる。
脳血管攣縮時にみられる微細循環障害の検討

(1)自家血大槽内注入にてくも膜下出血兎を作成した(計32羽)。(2)水素電極を皮質と視床に挿入し、自会血注入前、注入30分6時間後の局所血流量を測定した(対照2羽、注入4羽)。バルビタールにて皮質、視床血流量は27ー35ml/100g/分(以下省略)と低下し、36時間で4362mlと正常化した。注入例では30分後2025mlと低下し、36時間後では3542mlと対照より2030%低下した。6時間後のオートラジオグラフィ法との対比ではほぼ同じ範囲にありよく相関した。注入後2日目、4日目(4羽)の対比では、両測定法ともに40ー55mlのところにあり、血管写による椎骨脳低動脈経の変化^<1)>とは無関係にあった。(3)局所赤血球含有量を^<51>CrRBC法を用いて検討した(14羽)^<51>Cr放射能値が低いため、パンチして採取した脳組織重量と井戸型カウンタによる計測から算出した。正常例の皮質視床ともCBVは3.2±1.0%とポジトロンCTで得られた値より低値であった。自家血注入2日後ではCBVは2.3±1.5%、4日後では2.5±1.4%、7日後では2.3±0.4%と、対照値より低くかつポジトロンCTで得られた臨床例の結果とは異っていた。(4)微細循環の指標としてまず、インデアンインク注入による毛細血管充えいをみた(8羽)。自家血注入30分後では、皮質、視床ともに明らかに毛細血管の充えいが少ないが、2日目、4日目においては、いずれの部位でも対照群と大きな有意義の差をみつけることはできなかった。太田^<1)>が明らかにした毛細血管自体の機能的な変化を形態的に明らかにすることは不可能であった。これは家兎モデルが臨床症状を生ずることがないことから、軽症すぎる可能性がたかく、さらに重症モデルの作成が必要となる。(注:本学^<51>Cr使用量をこえたので岡山大学RI実験室を利用した)(^<1)>太田努:京府医大誌97(6):751ー763,1988)(1)自家血大槽内注入にてくも膜下出血兎を作成した(計32羽)。(注:本学^<51>Cr使用量をこえたので岡山大学RI実験室を利用した)(^<1)>太田努:京府医大誌97(6):751ー763,1988)
実験的脳動脈瘤の発生と修復機序の解明-免疫組織科学的手法による生物活性因子の総合的検討

脳動脈瘤の発生や、修復に関与する生物活性因子の解明を目的としている。ラットに実験的脳動脈瘤を誘発し、1)免疫組織学的手法により生物活性因子の変化を検討した、2)生物活性因子を投与し増殖性修復が誘発可能かを検討した。現在まで、脳動脈瘤の発生初期には、内皮下層でfbronectin、collagenが減少し、増殖性修復部ではfibronectinの増生が認められること(Stroke26:1659-1664,1995)、bFGFの全身投与により脳動脈瘤の初期病変に平滑筋細胞の増殖を誘発しうること(Stroke26:1649-1654,1995)を明らかにした。
死後MRI画像に及ぼす死後変化と死因の影響

剖検予定遺体33例についてMRI撮影を行い、画像に及ぼす死後変化や死因の影響を検討した。MRIで特徴的な画像上の変化として、T1強調画像で大脳基底核が高信号化、T2強調画像で内包が低信号化、T2強調画像で脂肪抑制などを認めたが、何を反映した変化なのかは解明できなかった。CTでは描出困難な肺動脈内血栓や脳動脈瘤もMRIでは明瞭に描出され、死因診断に有用であったが、死因の多くを占める虚血性心疾患の診断は困難であった。死因診断の精度向上のためには、死後造影など新たな撮像法の開発が必要と考えられる。Wister系ラット(雄、体重250g前後)にハロタンで全身麻酔を施し小動物用MRI撮影装置にて頭部および胸腹部を撮影した。次いでハロタンの流量を増してラットを安楽死させ、死亡直後より3時間後まで頭部・胸腹部の撮像を繰り返し行った。目的としている領域の画像描出には成功したものの鮮明な画像とは言いがたく、詳細な画像の変化を検討するには不十分な画質であった。最適なパラメーター設定について検討中である。本研究開始後、研究代表者の本務先において死後MRI検査が容易に施行可能となったため、研究計画を一部変更し、剖検予定遺体を対象にMRI撮影を行って死後変化および死因との関連を検討した。検査施行事例は10例、全例男性、年齢は365(46.9±20.1)歳、死亡からMRI撮影までの時間は1358(35.6±16.2)時間。死因は虚血性心疾患3例、くも膜下出血、橋出血、敗血症、アルコール性肝硬変、急性一酸化炭素中毒、吐物吸引による窒息が各1例で、他1例が検査中である。大脳基底核がTl強調像で高信号を呈し、内包がT2強調像で低信号を呈した。この変化は全事例で認められ、死後早期に生じる変化と考えられた。また死後経過とともに脂肪が抑制されている印象を得たが、この点については更なる事例蓄積が必要である。この他、既にCTで確認されている死後変化ではあるが、血液就下に伴う血管・肺・心腔内の水平面形成、肝内ガスなども認められた。死因との関連では、くも膜下出血、橋出血、肝硬変は画像のみで病変が特定できた。吐物吸引症例では気道内への大量の異物吸引が確認できたが、これが死戦期の変化か否かの鑑別のために剖検が必要だった。虚血性心疾患では心筋病変や冠状動脈狭窄の有無を画像上で指摘することはできず、死因特定には剖検が必要であった。剖検予定遺体を対象としてCTおよびMRI撮影を行い、死後変化および死因との関連を検討した。検査施行事例は23例で、男性16例女性7例、年齢は088(42.4±23.2)歳、死亡からMRI撮影までの経過時間は6.566(25.7±16.7)時間だった。死因は心臓性突然死12例、吐物(乳)吸引による窒息3例、くも膜下出血、汎発性腹膜炎、敗血症、肺動脈血栓塞栓症、外傷性心破裂が各1例で、他3例が検討中である。死後変化としてCTで確認されている血管内や肺野の水平面形成(死後の血液・血球就下)は、MRIでも同様に認められた。MRIに特徴的な変化として、大脳基底核がT1強調像で高信号、内包がT2強調像で低信号を呈した。この変化は全事例で認められたが、CTや組織学的検索では大きな変化は認められなかった。変化の程度と死後経過時間に明らかな相関は認められない一方、長時間の脳虚血状態を経て死亡した事例では変化の程度が弱い印象を得た。この他の死後変化としてT2強調画像で脂肪の抑制が認められた。基底核の変化と同様、死後経過時間と脂肪抑制の程度に明らかな相関関係は確認できなかった。詳細な分析のためには、同一死体を用いた経時的死後画像撮影による検討が必要である。死因診断については、くも膜下出血は画像のみで死因特定可能だった。肺動脈血栓塞栓症、汎発性腹膜炎でも画像のみである程度は死因推定可能だったが、前者では血栓と死後凝血の鑑別、後者では腹膜炎の原因特定のために剖検が必要だった。外傷性心破裂では、画像で大量血胸は確認できたが出血源は特定できなかった。心臓性突然死の死後画像診断も現状では困難である。死後画像が有用な死因検索法であることは確かであり、診断精度向上のためには死体における造影法の確立など、新たな撮像法の検討が必要であろう。
オキシステロールの小腸吸収を起点とする免疫炎症応答機序の解明

【目的】酸化コレステロール摂取が生活習慣病の発症に寄与しているメカニズムを解明するため、コレステロールの吸収経路となる腸管リンパと肝臓に着目し、各臓器でコレステロール或いは酸化コレステロールの摂取によって炎症が引き起こされるのか検討した。【研究方法】1.腸管リンパ液での炎症細胞増加の検討SD系ラット(雄、6週齢)に対し、高脂肪・高コレステロール食を8週間投与し、絶食時の腸管リンパ液と腸間膜リンパ節を回収し、それぞれに含まれる白血球のIFN-γmRNA発現量を検討した。2.肝臓での酸化コレステロールによる炎症状態の評価九州大学より供与のカニクイザル5歳オス、高脂肪食に酸化コレステロールおよび非酸化コレステロール(1.5g/body/day)を24週間強制投与した後、肝臓におけるサイトカイン発現レベルを評価し、各肝臓ホモジネート中の炎症性マーカーを検出した。【研究成果】1.腸管リンパ液での炎症細胞増加の検討腸管リンパ液及び腸間膜リンパ節から採取したリンパ球のIFN-γのmRNA発現量を定量比較した。その結果、通常食群のmRNA発現量に対して、高脂肪・高コレステロール食群では、腸管リンパ液由来リンパ球、腸間膜リンパ節由来リンパ球ともに発現量が増加する傾向がみられた。2.肝臓での酸化コレステロールによる炎症状態の評価酸化コレステロール投与の肝臓でのサイトカインの発現は非酸化コレステロール投与に比べ、IL13、IL1α、IL1β、IFN-γが上昇していた。肝臓では、マクロファージ系細胞や線維化のマーカーも酸化コレステロールにより上昇する傾向が確認された。以上の結果より、実験動物ではコレステロールを含む食餌により腸管リンパで炎症性細胞が増え、肝臓では酸化コレステロールによりマクロファージ系細胞が動員される炎症反応が引き起こされる可能性が示唆された。
大規模強相関系のブラックボックス量子化学理論の確立と応用

本研究では,大規模系計算理論である分割統治(DC)法と電子対波動関数(ジェミナル)に基づく強相関系計算法のHartree-Fock-Bogoliubov (HFB)法を用いることにより,ブラックボックス,すなわち手法の名前だけで計算が可能な大規模系および強相関電子系の計算手法を開発した.具体的には,エネルギー誤差を一定以内に抑えることができるアダプティブなDC法の開発,HFB法に基づくエネルギー勾配法の開発,DC法とHFB法を融合したDC-HFB法の開発を行った.本研究では、分割統治(DC)法と電子対波動関数に基づく電子論を用いることにより、ブラックボックス、すなわち手法の名前だけで計算が可能な大規模系および強相関電子系の計算手法の開発を目的としている。まず、強相関系の計算手法としてHartree-Fock-Bogoliubov (HFB)法に注目した。HFB法では通常の一体密度行列に加えてペア行列を用いることにより、電子対波動関数の情報を有効的に取り込んだ計算が可能である。本年度は特に、このHFB法に対するエネルギー勾配を導出し、これを用いた分子の構造最適化計算を可能とした。エネルギー勾配の表式は、量子化学で標準的なHartree-Fock (HF)法のものに酷似しており、その計算時間もHFエネルギー勾配とほぼ同じであることが示された。本手法を用いて、ビラジカル性の高いテトラメチレンの計算を行い、HF法などのペア行列を用いない従来法では適切に再現できない構造を、HFB法により再現することに成功した。なお、エネルギー及び勾配計算ともに、当初は来年度以降行う予定となっていた計算の並列化についても、本年度中に大方完成した。DC法に関しては、当初計画の通り、繰り返し計算の過程でDC法による誤差の大きさを予測する手法の開発を行った。DC法では、バッファ領域と呼ばれる部分の大きさによりエネルギー誤差が大きく変化する。本研究では、内側と外側というシェル型構造を持つバッファ領域を用いることにより、バッファ領域の変化によるエネルギー変化を摂動的に見積もる方法を提案した。現在、この方法を利用して、プログラムが自動的に適切なバッファ領域を決定する方法の開発を進めている。本研究では、大規模系計算理論である分割統治(DC)法と電子対波動関数に基づく強相関系計算法のHartree-Fock-Bogoliubov (HFB)法を用いることにより、ブラックボックス、すなわち手法の名前だけで計算が可能な大規模系および強相関電子系の計算手法の開発を目的としている。まず、昨年度開発したHFB法に対するエネルギー勾配法を用いて、強い電子相関の影響が大きいビラジカル性が高い分子(ベンザイン、ナフタセン、キノジメタン)の構造計算を行い、その精度を検証した。いずれの系も、従来の電子対波動関数に基づく方法で扱うには大きな系であるが、HFB法では少ない計算コストでかつスムーズに収束することが示された。また、HFB法には強い電子相関の寄与の大きさを決めるパラメータζが存在するが、これを適切に設定することにより、他の強相関系計算法であるCASSCF法や射影UHF法と同等の結果を与えることもわかった。また、強い電子相関と関連が深い、電子状態計算における有限温度の効果についても検討を行い、特に動的電子相関計算法である2次のMoller-Plesset摂動(MP2)理論で進展があった。有限温度MP2エネルギー表現には従来から知られている式の他に、最近平田らによって提案されたrenormalizedエネルギー表現が存在する。この2つのエネルギー表現と、研究代表者が以前DC法を用いてMP2エネルギーを求めるために研究を行っていた密度行列Laplace-MP2法のエネルギー表現の間に一対一の対応関係があることを見出した。現在、この表現を用いたDC-MP2法の再定式化が進行しており、予備検討では精度の改善が見込まれている。本研究では、大規模系計算理論である分割統治(DC)法と電子対波動関数(ジェミナル)に基づく強相関系計算法のHartree-Fock-Bogoliubov (HFB)法を用いることにより、ブラックボックス、すなわち手法の名前だけで計算が可能な大規模系および強相関電子系の計算手法を開発することを目的とした。本年度はまず、内側と外側という階層的バッファ領域を利用してDC法のエネルギー誤差を予測する手法(初年度に提案)に基づき、アダプティブにバッファ領域を決定するプログラムを開発した。外側バッファ領域に含まれる原子ごとにエネルギー誤差を見積もることができるように拡張し、これに基づいて効率的にバッファ領域を自動決定するアルゴリズムを考案した。検証計算の結果、初期バッファ領域をどのように設定してもエネルギー誤差を一定以内に抑えた計算を行うことに成功し、ブラックボックスDCプログラムが完成した。また、DC法とジェミナル理論を融合したDC-HFB法を開発した。DC法とHFB法にはともに、化学ポテンシャルを用いて全電子数を保存するという特徴があるが、この特徴を用いることにより効率的な並列計算アルゴリズムが構築できることを見出し、これを実装した。本手法の有効性を、ビラジカル性の高分子を対象とした応用計算で検証し、系の大きさに対して線形の計算時間を示すこと、エネルギー誤差のバッファサイズ依存性はこれまでのDC-HF計算と同等であることが確かめられた。これにより、一体近似の枠組みで大規模強相関系のブラックボックス計算を実行できるプログラムが完成した。本研究の後、大規模強相関系の構造最適化計算を可能とするため、初年度に導出したHFBエネルギー勾配をDC-HFB法に対しても導出することを試みている。

本研究では,大規模系計算理論である分割統治(DC)法と電子対波動関数(ジェミナル)に基づく強相関系計算法のHartree-Fock-Bogoliubov (HFB)法を用いることにより,ブラックボックス,すなわち手法の名前だけで計算が可能な大規模系および強相関電子系の計算手法を開発した.具体的には,エネルギー誤差を一定以内に抑えることができるアダプティブなDC法の開発,HFB法に基づくエネルギー勾配法の開発,DC法とHFB法を融合したDC-HFB法の開発を行った.分割統治(DC)法に関しては、DC法による誤差を予測する手法の開発は完了しているが、アダプティブにバッファ領域を決定するプログラムの開発には至っていない。これは最終年度に提案できる見込みである。電子対波動関数理論に関しては、当初最終年度に考えることとしていたDC法との融合について、フェルミ準位を媒介とした定式化がすでに完成しつつある。一方で、基礎となる電子対波動関数理論として採用する方法が当初予定から変更されたことに伴い、精度を向上する方法として元々適用を考えていた摂動理論による改善は難しいと判断している。現在、摂動理論とは異なる精度改善法を検討している。さらに本年度は、当初予定にはなかったものの、強相関系で大きく寄与する有限温度MP2法に関する研究を展開した。これらを総合的に見て、研究はおおむね順調に進展していると判断した。電子状態理論HFB法は強い電子相関を取り込むことができるが、精度を上げるために不可欠な動的電子相関が取り込まれない。計画では摂動的に精度を改善する方法を考えていたが、現在ではこれはHFB法には向かないと判断しており、かわりに密度汎関数理論(DFT)と組み合わせる方法を検討している。最終年度には、当初計画通り現在試行しているDC法とHFB法の融合理論を完成させ、大規模なπ共役電子系の電子状態と構造計算に利用する予定である。また、今年度新たに展開した有限温度MP2法とDC法の結合に関しても、引き続き検討を続ける。分割統治法のブラックボックス化については、当初計画の通り進んでおり、来年度には適切なバッファ領域を自動的に決定するアダプティブなDC法を提案できる見込みである。また、電子対波動関数理論に関しては、当初目指していた方法とは若干異なるものの、目的を達成するのに十分な理論を見出した。それに対するエネルギー勾配の導出並びに並列計算プログラムの開発など、当初予定では2年度目以降に予定されていた研究も、すでに着手または完了している。当初初年度に適用を考えていた摂動理論による精度の改善については次年度取り組むが、それを考慮しても当初計画以上に研究は進展していると考えている。十分な性能のワークステーションを購入したが、当初見込額よりもこれが安価であったため、未使用額が生じた。研究計画では、HFB波動関数に射影演算子を作用させる方法を検討していた。しかし、この方法は「電子数の固有関数ではない」というHFB法の欠点を補うものの、計算の収束に困難があり、実用的でないことが示唆されたため、また、HFB法のパフォーマンスが想像以上に良いものであったため、詳細は後に検討することとした。
2重鏡筒対物レンズを用いた蛍光イメージングシステムの開発

申請書に記載した通り、2重鏡筒対物レンズ、及びその特性を生かす蛍光イメージングシステムを作成した。これにより、同一試料を多波長同時計測することが可能になり、以下の2つの実験を行った。1)副腎皮質細胞及びC6グリオーマ細胞において、細胞質のカルシウム濃度とミトコンドリアの膜電位の経時変化を同時に測定した。その結果、細胞質のCa2+濃度が局所的に急激に高くなった場合、その箇所ではミトコンドリアが脱分極してミトコンドリア内部のCa2+が細胞質に放出される。また、細胞全体でCa2+濃度がゆっくりと上昇した場合、ミトコンドリアはCa2+を取り込むことによってNADHを多く合成する。この場合、ミトコンドリアはCa2+を取り込む前より更に分極するので、多くのATPを合成するとかんがえられる。2)C6グリオーマ細胞で細胞内DNAの振る舞いとミトコンドリア膜電位を細胞分裂中に同時計測した。細胞分裂のどの時期にあるのかはDNAの挙動で判断し、細胞内のエネルギー状態はミトコンドリア膜電位で判断した。この結果、細胞分裂中にはミトコンドリアの膜電位が大きく減少し、細胞分裂が終了すると復活するのが観察された。この結果は、細胞分裂中には多くのATPが使われ細胞内のATP濃度が大きく下がり、細胞分裂が終わるとATP濃度が元に戻ってくるという考え方で説明できるものであり、細胞分裂中の細胞内エネルギー状態を捉えた初めての結果かもしれない。平成11年度には、1)2重鏡筒対物レンズの設計と作成と2)2重鏡筒対物レンズを用いたイメージングシステムの作成、の2点を行った。1)2重鏡筒対物レンズの作成作成した対物レンズの特性は、倍率50倍、開口数0.8、working distanceは約0.8である。内側の鏡筒と外側の鏡筒の間に無蛍光性の塗料を塗布し、対物レンズの鏡筒から発する蛍光を0に抑えた。2)蛍光イメージングシステムの作成2重鏡筒対物レンズに適したシステムにするため、励起光の投光管を励起光が広範囲に照射されるように改造した。また、励起フィルターは励起光用キセノンランプの直後に、蛍光フィルターはCCDカメラの直前に設置し、従来の蛍光顕微鏡でフィルターユニットが入る部位にはスリットと全反射ミラーを設置した。これにより、励起光や蛍光の波長によらずに励起光と蛍光を分離し、フィルターホイールをコンピューター制御することにより容易に励起波長・蛍光波長を切り替えを可能にした。C6グリオーマ細胞及び副腎皮質初代培養細胞でこのシステムを評価した。両細胞とも蛍光色素Ca2+グリーン1とTMREで2重染色し、細胞質のCa2+イオン濃度変動とミトコンドリアの膜電位変動との同時計測を試みた。Ca2+イオンの画像とミトコンドリア膜電位の画像の両方とも鮮明に取得することができ、共に細胞内で時々刻々変動しているのが観察できた。また、当初問題視された励起光の強度か弱いという点は、カメラのbinningを上げるか露光時間の増加で克服できることが分かった。平成12年度は、11年度に作成した2重鏡筒を持つ対物レンズを備えた蛍光イメージングシステムを用いて細胞観察を行い、その評価を行った。今年度の評価のポイントは、多重染色した試料のリアルタイム観察においた。測定対象とした細胞:牛副腎皮質初代培養細胞、及びNeuro-2a細胞測定結果:細胞はTMRE40nM、CG1/AM5μMで染色した。どちらの色素を測定した場合も、蛍光フィルターと励起フィルターを交換するだけで測定可能な蛍光強度を得ることができ、実際の経時変化を測定することができた。通常の対物レンズを使用した場合と異なり、励起光が弱まっているためNDフィルターで励起光を弱めることは行わなかった。TMREの蛍光波長域ではCCDカメラの検出感度が良いので、TMREに関しては問題は全くない。一方、CG1の濃度は実用可能なぎりぎりのところであった。このことから考えると、もっと暗い色素を使用するために励起光強度を増すことができるような照明方法を考案すれば、用途は更に広がる。

次に、波長の切り替えによる画像のぶれをチェックしたが反射ミラーを動かしていないので、全くぶれはなかった。また、波長切り替えの速さは、フィルターホイールにのみ依存しており、高速のホイールの使用により時間分解能も高まる。また、光学系のアラインメントに関しては、キセノンランプのアーク像が見えないので一様な照明が最も強い輝度で得られるようにアラインメントを行わなければならず、改良の余地がある。申請書に記載した通り、2重鏡筒対物レンズ、及びその特性を生かす蛍光イメージングシステムを作成した。これにより、同一試料を多波長同時計測することが可能になり、以下の2つの実験を行った。1)副腎皮質細胞及びC6グリオーマ細胞において、細胞質のカルシウム濃度とミトコンドリアの膜電位の経時変化を同時に測定した。その結果、細胞質のCa2+濃度が局所的に急激に高くなった場合、その箇所ではミトコンドリアが脱分極してミトコンドリア内部のCa2+が細胞質に放出される。また、細胞全体でCa2+濃度がゆっくりと上昇した場合、ミトコンドリアはCa2+を取り込むことによってNADHを多く合成する。この場合、ミトコンドリアはCa2+を取り込む前より更に分極するので、多くのATPを合成するとかんがえられる。2)C6グリオーマ細胞で細胞内DNAの振る舞いとミトコンドリア膜電位を細胞分裂中に同時計測した。細胞分裂のどの時期にあるのかはDNAの挙動で判断し、細胞内のエネルギー状態はミトコンドリア膜電位で判断した。この結果、細胞分裂中にはミトコンドリアの膜電位が大きく減少し、細胞分裂が終了すると復活するのが観察された。この結果は、細胞分裂中には多くのATPが使われ細胞内のATP濃度が大きく下がり、細胞分裂が終わるとATP濃度が元に戻ってくるという考え方で説明できるものであり、細胞分裂中の細胞内エネルギー状態を捉えた初めての結果かもしれない。