hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
半導体基板上におけるエピタキャシャル強磁性体超薄膜の形成とその応用

強磁性金属間化合物MnAsに着目し、半導体基板上にエピタキシャル単結晶強磁性体薄膜を形成し、その構造・電気的・磁気的性質を最適化することにより、半導体エレクトロニクス回路と融合可能なオンチップ不揮発性メモリ実現のための材料開発を行うことを主目的として以下の研究を行った。平成9年度は、強磁性体薄膜MnAsと化合半導体GaAsから成る多層構造(3層構造)の分子線エピタキシ-(MBE)を用いたエピタキシャル成長と物性機能の探索に重点をおいて以下の研究を行った。(1)強磁性体(MnAs)/半導体(GaAs)多層構造のエピタキシャル成長:GaAsやSi半導体基盤の方位を従来の(001)に加えて(111)方位を使用することにより、MnAs(0001)面のエピタキシャル成長薄膜を得た。この強磁性薄膜は、その構造対称性を反映して面内で磁気異方性がないことがわかった。さらにスピンとキャリア電荷の両方を利用したより高度な機能の実現を目指すため、これら(111)半導体基板上にMnAs/GaAs/MnAs/GaAs、及びMnAs/GaAs/MnAsから成る多層構造のMBE成長を行い、原子レベルで急峻な界面をもつ多層構造が形成されていることを、高分解能の電子顕微鏡観察で確かめた。(2)半導体/磁性体多層構造の物性機能:多層構造中のMnAsは良好な磁気特性を示し、その飽和磁化は600eμ/cm3程度と、バルクMnAsで報告されている値に劣らないことを示した。また、成長条件を制御することにより、磁気特性のヒステリシスにダブルステップが現れた。これは、上下のMnAs層で保持力が異なるためである。半導体/磁性体から成るエピタキシャル多層構造は、スピンバルブ効果、磁気抵抗効果などを用いたセンサやメモリなどの磁気デバイス機能と半導体機能を融合させるために、有望な新しい材料系であることを示した。平成7年度は半導体上へのエピタキシャル強磁性体薄膜の形成技術の確立をめざした研究を行っている。まず、分子線エピタキシ-(MBE)を用いてGaAs基板上へMnGaおよびMnAl垂直磁化薄膜を形成することに成功した。MnGaおよびMnAlは正方晶の結晶構造をもちa軸方向の格子定数がGaAsやAlAsの格子定数の約半分であるため、GaAs(001)基板上へのヘテロエピタキシ-の整合性が比較的よい強磁性金属間化合物である。c軸が容易な磁化方向であるため、MnGaおよびMnAlのc軸が基板面に垂直に向くようなエピタキシャル関係が得ることにより、膜厚の大小にかかわらず垂直磁化膜が得られた。また、強磁性MnAsについてもMBE成長を行い、GaAs(001)基板上およびSi(001)基板上に単結晶エピタキシャル薄膜を成長することに成功した。磁化測定は、本年度購入した交番力マグネトメータを用いて行った。MnAsエピタキシャル薄膜についても、保持力1000e程度、飽和磁化700emu/cc以上のきわめて良好な磁化特性を得ることができた。MBE成長中の反射高エネルギー電子線解析(RHEED)観察に加えて、成長後のX線や走査型トンネル電子顕微鏡を用いた評価をおこない、成長機構の統一的理解と強磁性体金属間化合物形成技術の確立をおこないつつある。特に、このような異種材料のヘテロエピタキシ-の場合、成長前の半導体表面の状態と成長第1原子層が、エピタキシャル方位や磁気異方性を決定するうえできわめて重要な役割を果たしていることを明らかにした。

半導体/磁性体から成るエピタキシャル多層構造は、スピンバルブ効果、磁気抵抗効果などを用いたセンサやメモリなどの磁気デバイス機能と半導体機能を融合させるために、有望な新しい材料系であることを示した。Mnをベースとした強磁性金属間化合物MnAsに着目し、半導体基板上にエピタキシャル単結晶強磁性体薄膜を形成し、その構造・電気的・磁気的性質を最適化することにより、半導体エレクトロニクス回路と融合可能なオンチップ不揮発性メモリ実現のための材料開発をおこなうことを主目的として以下の研究を行った。特に平成8年度は、エピタキシェル強磁性体薄膜の成長と物性の探索に重点をおいて研究を行った。(1)エピタキシャル強磁性薄膜/半導体の磁気異方性半導体基板の結晶方位を変えると、その上にMBEでエピタキシャル成長した強磁性薄膜の方位が変わり、M-H特性や電子伝導に影響を与えることが明らかになった。GaAsやSi基板の方位を従来の(001)に加えて(111)方位を使用することにより、MnAs(0001)面のエピタキシャル成長薄膜を得た。この強磁性薄膜は、その構造対称性を反映して面内で磁気異方性がないことがわかった。(2)半導体/磁性体多層構造の作製スピンとキャリア電荷の両方を利用したより高度な機能の実現を目指すため、MnAs/GaAs/MnAs/GaAs(111)B基板、及びMnAs/GaAs/MnAs/Si(111)基板のMBE成長を行い、多層構造が作製されていることを、電子顕微鏡観察およびX線回析の測定で確かめた。また、多層構造中のMnAsは良好な磁気特性を示すことを示した。強磁性金属間化合物MnAsに着目し、半導体基板上にエピタキシャル単結晶強磁性薄膜を形成し、その構造・電気的・磁気的性質を最適化することにより、半導体エレクトロニクス回路と融合可能なオンチップ不揮発性メモリ実現のための材料開発を行うことを主目的として以下の研究を行った。平成9年度は、強磁性体薄膜MnAsと化合物半導体GaAsから成る多層構造(3層構造)の分子線エピタキシ-(MBE)を用いたエピタキシシャル成長と物性機能の探索に重点をおいて以下の研究を行った。(1)強磁性体(MnAs)/半導体(GaAs)多層構造のエピタキシャル成長:GaAsやSi半導体基板の方位を従来の(001)に加えて(111)方位を使用することにより、MnAs(0001)面のエピタキシャル成長薄膜を得た。さらにスピンとキャリア電荷の両方を利用したより高度な機能の実現を目指すため、これら(111)半導体基板上にMnAs/GaAs/MnAs/GaAs、及びMnAs/GaAs/MnAsから成る多層構造のMBE成長を行い、原子レベルで急峻な界面をもつ多層構造が形成されていることを、高分解能の電子顕微鏡観察で確かめた。(2)半導体/磁性体多層構造の物性機能:多層構造中のMnAsは良好な磁気特性を示し、その飽和磁化は600emu/cm3と、バルクMnAsで報告されている値に劣らないことを示した。また、成長条件を制御することにより、磁気特性のヒステリシスにダブルステップが現れた。これは上下のMnAs層で保持力が異なるためである。半導体/磁性体から成るエピタキシャル多層構造は、スピンバルブ効果、磁気抵抗効果などを用いたセンサやメモリなどの磁気デバイス機能と半導体機能を融合させるために、有望な新しい材料であることを示した。
胚性幹細胞モデル・ホヤ分裂抑制2細胞胚半側細胞全能性分化の生理学的解析

目的:ホヤ2細胞胚半側細胞のような分裂抑制した大型全能性細胞に、8細胞胚各種細胞(a4.2,b4.2,A4.1,B4.1)を接着、あるいは予測誘導物質を作用させることにより、ホヤ幼生の主要かつ基本的分化型である表皮細胞型、筋細胞型、神経細胞型に誘導制御する。また、各分化型に、神経細胞型で明らかにされたように頭側、尾側に特異的なイオンチャネルの発現があれば、その部域特異性も誘導制御することを目的とした。成果:アカボヤ2細胞胚半側割球AB2を分裂抑止して単一胚細胞(2C細胞)とし、この割球より先行して発生している8細胞胚から分離したa4.2-A4.1胚細胞ペア、a4.2胚細胞ペア、A4.1胚細胞ペア、b4.2胚細胞ペア、B4.1胚細胞ペアを接着させ培養すると、細胞ペアーはそれぞれ単独に培養した場合の分化すなわち頭側神経型、表皮型、不完全尾側神経型、表皮型、筋型あるいは非興奮型に分化した。しかし、全能性と考えられる2C細胞では、単独培養した場合の表皮型分化とは異なり、8細胞由来の胚細胞ペアーの細胞接着による誘導性分化が惹起され、接着した細胞ペアーの種類に依存して頭側神経型、尾側神経型、筋型に分化した。誘導性分化が成立する条件を確立するため、とくに2C細胞および8細胞胚由来の細胞ペアーの接着時点での発生時聞の影響を調べた。その結果、(1)2C細胞は接着時点で7発生時間以内でなくてならない。(2)2C細胞を分離するための胚が、8細胞ペアーを分離するための胚に対して、少なくとも同時に受精されるか、できれば3時間受精を遅らせた場合すなわち接着時点で細胞ペアーより3時間若い場合に、誘導は80%以上成功する。ことがわかった。誘導が成立しないときは、2C細胞はすべて表皮型となった。また、対照としで2個の2C細胞を接着細胞ペアーとして培養すると、100%表皮型細胞になった。ことがわかった。ホヤ2細胞胚半側細胞(AB)のような分裂抑制した大型全能性細胞に、8細胞胚各種細胞(a4.2,b4.2,A4.1,B4.1)を接着、あるいは予測誘導物質を作用させることにより、ホヤ幼生の基本的分化型である表皮細胞型、筋細胞型、神経細胞型に誘導制御する。結果:1.2細胞胚半側割球AB(2C細胞)の分裂抑止胚細胞に、この割球よりさらに先行して発生している8細胞胚a4.2A4.1ペアを接着させ培養すると、2Cはa4.2 A4.1ペアからの神経誘導によりNa活動電位がみられ、頭側神経型に分化した。2.2Cにa4.2ペアを接着させ培養すると、a4.2ペアは表皮細胞に分化するが、2Cは神経細胞(頭側神経型や尾側神経型)に分化した。3.2CにA4.1ペアを接着させ培養すると、誘導細胞であるA4.1は分化が不完全であるにもかかわらず、2CはA4.1による神経誘導により、おそらく尾側神経型細胞に分化した。

4.2Cにb4.2ペアを接着させ培養すると、b4.2ペアは表皮細胞に分化しツニカ膜の発現がみられるにもかかわらず、2Cは筋細胞型に分化し、発生50時間後にはCa2+電流が、さらに分化が進行するとA型K+および遅延整流性K+電流が観察された。2Cの誘導性分化がおこらなければ、3細胞とも表皮に分化した。5.2CにB4.1ペアを接着させると、何れの細胞も筋細胞型に分化した。6.何れの細胞の組み合わせの場合でも、分裂抑制下における誘導性分化が進行しないときには、2Cは常に表皮に分化しツニカ膜を形成した。逆に、ペア細胞による誘導をうけると、2Cはそれ自身のデフォルトの表皮分化ではなく、接着細胞の細胞運命の何れかに従い分化した。ホヤ2細胞胚半側細胞(AB)のような分裂抑制した大型全能性細胞に、8細胞胚各種細胞(a4.2,b4.2,A4.1,B4.1)を接着、あるいは予測誘導物質を作用させることにより、ホヤ幼生の基本的分化型である表皮細胞型、筋細胞型、神経細胞型に誘導制御する。また、各分化型に、神経細胞型で明らかにされたように頭側、尾側に特異的なイオンチャネルの発現があれば、その部域特異性も誘導制御することを目的とした。結果:平成15年度の研究成果により、2細胞胚半側割球AB(2C細胞)の分裂抑止胚細胞に、この割球よりさらに先行して発生している8細胞胚から分離したa4.2A4.1胚細胞ペア、a4.2胚細胞ペア、A4.1胚細胞ペア、b4.2胚細胞ペア、B4.1胚細胞ペアを接着させ培養すると、細胞ペアーはそれぞれ単独に培養した場合の分化すなわち頭側神経型、表皮型、不完全尾側神経型、表皮型、筋型に分化した。しかし、全能性と考えられる2C細胞では単独培養した場合とは異なり、8細胞由来の胚細胞ペアーの細胞接着による誘導性分化が惹起され、接着した細胞ペアーの種類に依存して頭側神経型、尾側神経型、筋型に分化した。そこで平成16年度はさらに誘導性分化が成立する条件を確立するため、とくに2C細胞および8細胞胚由来の細胞ペアーの接着時点での発生時間の影響を調べた。その結果、(1)2C細胞は接着時点で7発生時間以内でなくてならない。(2)2C細胞を分離するための胚が、8細胞ペアーを分離するための胚に対して、少なくとも同時に受精されるか、できれば3時間受精を遅らせた場合すなわち接着時点で細胞ペアーより3時間若い場合に、誘導は5090%以上成功する。ことがわかった。誘導が成立しないときは、2C細胞はすべて表皮型となった。また、対照として2個の2C細胞をペアーとして培養すると、100%表皮型細胞になった。
学習者のインターネットによる効果的・適切な情報発信を支援する評価基準に関する研究

学習者がインターネットを利用して効果的かつ適切に情報発信を行うために必要な表現方法・表現内容に関するガイドラインの開発に関する研究を行った。具体的には次のような研究を行った。平成12年度に行った「既存のガイドラインの収集と分析」、「WWWページのデザインの最適化に関する研究」、「ガイドラインの開発および現状分析」に関する研究を踏まえ、評価基準の妥当性と実用性の検証を目的とし、インターネットにより、発信する情報の評価実験を行うためのツールを開発した。開発したデジタルコンテンツ評価支援システムは、1)Topic(紙調査の評価票に該当する。一般的に複数の設問から構成される。)の作成・編集機能と集計・公開機能をもち、実行に際して、作成者や回答者は他のソフトのダウンロードやプラグインを必要とせず、また、JavaやCGIなどについての専門的知識がなくても、Webブラウザ上のみで全てを実行できる。2)KIOSKウィンドウによる静止画像や動画、PDFなど各種メディアブラウズとの連携を取っているため、ストリーミングによる授業時の受講者からのフィードバックをWebブラウザで実施することも可能なシステムとなっている。ラジオボタン、メニュー、リスト、、チェックボックス、順位選択、段階評定、SD法、自由記述など多くの設問回答形式に対応している。3)必須項目や汎用性の高いプロフィールや評価項目をテンプレート化することにより、作成者がTopicを簡便に作成できる。4)サーバに評価に関する各種のデータが保存・蓄積されるため、データの相互利用が可能である。本システムに、開発したガイドラインを実装させ、WWWページの作成において、開発した支援ツールを使用した場合と使用しない場合を比較し、みやすや、わかりやすさ、好感度などの印象度比較調査、特定の情報へのアプローチの速度、理解度テスト、情報信頼度テストなどを行うことにより、ツールの利用効果を検証した。学習者がインターネットを利用して効果的かつ適切に情報発信を行うために必要な表現方法・表現内容に関して、以下の研究を行った。1)既存の評価基準の収集・検討国内の各種教育委員会などにおいて、インターネットによる情報発信に関してガイドラインを作成している。そうした、各種ガイドラインを収集し、その内容の検討を行った。その結果、学習者のプライバシーの保護やネチケットなどに関するガイドラインが大半で、効果的・適切な表現方法・内容を支援するガイドラインは作成されていない現状が明らかになった。しかしながら、北米では情報リテラシーと関連してインターネット上の情報に限らず、一般的なガイドラインを作成している事例がみられた。2)評価基準の提案と実態調査、および検証収集したガイドラインをもとに、インターネットによる情報発信に関する新たなガイドラインを作成した。次に新しいガイドラインに基づき、学校現場で、そうしたガイドラインの内容がどの程度、意識されているかについて、中学校・および高等学校の教員を対象にインターネットを利用した調査を行い、その実態を把握した。その結果、効果的・適切な表現方法・内容を工夫するような意識が一般的に教員に欠けている実態が把握され、それを強化する必要性が明らかになった。3)Webページの表現方法上の特徴の抽出要素に関する実証的研究Webページの表現方法上の特徴の要素としてあげられる項目について、学習者の親和性や理解度への影響の観点から、実証的研究を行った。その結果、いくつかの要素項目が学習者の親和性や理解度に影響を与えることが明らかになった。
透析患者の入院手術への透析専門医の介入が術後合併症、医療費に及ぼす影響の検討

まず、昨年度実施した当施設における維持血液透析患者の周術期の透析治療の管理について行った横断研究を第63回日本透析医学会学術集会および第31回大分人工透析研究会での発表を行った。また、新たに大分県内の全透析施設に対して、透析治療の実態調査及び急性期病院での管理に対する評価についてアンケート調査を行いほぼ全施設からの回答が得られた。アンケート調査の結果から、当初予想されていたほど、急性期病院からの周術期患者を受け入れている維持透析施設からの不満は、予想ほど多くはなかったが、やり取りする診療情報提供書が、統一されていないことに関する問題意識は共通しており、今後こういった点の整備も必要と思われた。これについては、第11回大分県臨床工学技士で、発表を行った。また、今年度の第64回日本透析医学会学術集会で、発表が決定しており、今後論文化予定である。また、現在、国立大学血液浄化部門連絡協議会と共同で、全国42国立大学の「急性期病院における維持血液透析患者の周術期管理について」全国規模のアンケート調査を行った。昨年度の第40回、全国国立大学医学部附属病院血液部門連絡協議会で、発表を行った。また、同様に今年度の第64回日本透析医学会学術集会で、発表が決定しており、今後論文化予定である。昨年度から新たに治療実態調査のためのデータベース研究を構築しており、現在データ解析をおこなっており、これも学術集会での発表、論文化を行う予定である。データ量が膨大であり、その処理に時間を要しているから。1当該大学病院における治療実態調査の調査期間の拡大と論文化を行う。2全国国立大学医学部附属病院血液浄化部門連絡協議会参加施設へ実施したアンケート調査の学会での発表と論文化を行う。3大規模データベースを用いた急性期病院における維持血液透析患者の周術期における透析治療の実態についての調査研究を実施する。本研究は、急性期病院に於いて年々増加している維持血液透析患者の手術症例に関して、透析専門医の介入が、もたらす効果を介入研究にて明らかにすることを目的とした研究である。具体的には、病棟医として内科系医師が、特に専門的な知識を必要とし薬剤や食事、輸液量の細かい調整が必要な維持血液透析患者の入院中の治療(薬剤、輸液、食事など)に分業制の形で、積極的に介入することの効果を明らかにすることを目的としている。まず、初年度である平成28年度は、計画に則り、県内の主要急性期医療機関における維持血液透析患者さんの診療状況を各施設の腎臓内科医の医師に聞き取り調査を行った。その結果、大分県内主要施設の1施設を除いては入院中の維持血液透析患者の管理は、それぞれの入院診療科に一任されており、定期的なカンファレンスや腎臓専門医、透析専門医あるいは、内科系の病棟医による全身的な管理がなされていないということが、判明した。また、当初は施設をクラスター単位とすることで、介入の混在を防ぐことができ、個々の患者の同意を得る必要がなくなり症例を登録がスムーズに進むことを期待して計画を立てていたが、共同研究者の指摘により、参加施設数が少ないと予想されることから、統計学的に優位な値が得られないことが考えられ、個人単位の割り付けに計画を修正中である。現在、調査中予定の内容は、患者基本情報、透析関係患者情報、手術情報、透析関連情報、検査関連情報、非至適治療の検出などであり現在取り組んでいる。血液当科センターを利用する診療科が多岐に及ぶこともあり、各診療科の理解を得るのに時間を要した。また、当大学が、病院再整備期間中で、血液浄化センターが移転に伴いシステムの変更等があり、予定通りに計画を進められなかった。まず、初年度に予定されていた周術期の大分大学医学部附属病院での2016年から2017年までの治療実態調査を継続して行った。2016年1月1日から2016年12月31日に入院した224例の透析患者のうち,20歳以上で透析導入から3か月以上が経過しており,局所麻酔以外の方法の麻酔法を用いた手術を受けて,その後10日以上入院した腎臓内科、泌尿器科以外に手術で入院した際の透析管理の状況を明らかにする記述研究症例全29症例を対象とした。メシル酸ナファモスタットを術前に2回以上,術後に3回以上用いていたのはそれぞれ4例, 16例であった.カルテ内に活動性出血に関する記載があったのはそれぞれ1例,5例であった.また,Hgb 10g/dl未満で、ESA製剤の増量がなかったのは11例で,Hgb 12g/dl以上でESA製剤の減量がなかったのは2例であった.以上より、血液透析患者の周術期管理について、透析専門医の介入する要素があるとの結論を得、その成果は、本年6月に開催される第61回日本透析医学会学術集会総会に発表予定である。また、現在、国立大学血液浄化部門連絡協議会と共同で、全国42国立大学の「急性期病院における維持血液透析患者の周術期管理について」全国規模のアンケート調査を行い、治療実態と意識調査を行うことが決定しており、現在の進捗状況としては、大分大学の倫理委員会の審査を通過したところである。今後、国立大学血液浄化部門連絡協議会でその結果を報告し、また各関連学会、国際学会および論文化を予定している。

1番の要因は、研究計画作成時は、研究の主体となる血液浄化センターの実質的責任者であったが、学内での診療担当責任診療科が変更となり、研究責任者が直接、血液浄化センターの業務に関われなかったことが要因の一つである。本年2月より担当が交代しその状況は改善された。まず、昨年度実施した当施設における維持血液透析患者の周術期の透析治療の管理について行った横断研究を第63回日本透析医学会学術集会および第31回大分人工透析研究会での発表を行った。また、新たに大分県内の全透析施設に対して、透析治療の実態調査及び急性期病院での管理に対する評価についてアンケート調査を行いほぼ全施設からの回答が得られた。アンケート調査の結果から、当初予想されていたほど、急性期病院からの周術期患者を受け入れている維持透析施設からの不満は、予想ほど多くはなかったが、やり取りする診療情報提供書が、統一されていないことに関する問題意識は共通しており、今後こういった点の整備も必要と思われた。これについては、第11回大分県臨床工学技士で、発表を行った。また、今年度の第64回日本透析医学会学術集会で、発表が決定しており、今後論文化予定である。また、現在、国立大学血液浄化部門連絡協議会と共同で、全国42国立大学の「急性期病院における維持血液透析患者の周術期管理について」全国規模のアンケート調査を行った。昨年度の第40回、全国国立大学医学部附属病院血液部門連絡協議会で、発表を行った。また、同様に今年度の第64回日本透析医学会学術集会で、発表が決定しており、今後論文化予定である。昨年度から新たに治療実態調査のためのデータベース研究を構築しており、現在データ解析をおこなっており、これも学術集会での発表、論文化を行う予定である。データ量が膨大であり、その処理に時間を要しているから。各診療科の了承を得たうえで、当初の計画通り、現状把握の過去起点コホート研究を倫理委員会の承認を得たうえで行う。次に、そこから得た知見をもとに介入試験を計画し介入試験を行う。まず、現在予定されている全国国立大学血液浄化部門連絡協議会への入院透析患者の周術期に関するアンケート調査を運営委員会の承認を得た後で、アンケート調査を実施する。集計したアンケート結果は、同協議会での報告および各関係学会への発表を行い、同時に論文化も進めていき、特に研究の成果を国内外へ発表していく予定である。その際には、本研究の主題である「急性期病院における維持血液透析患者の周術期管理についての分業の必要性」について、全国国立42校で、実際に透析を担当している医師から、実際の治療状況の聞き取りを行い、どのような点を問題と感じているかを明らかにすることで現状での問題点と解決策を明らかにしていきたい。1当該大学病院における治療実態調査の調査期間の拡大と論文化を行う。2全国国立大学医学部附属病院血液浄化部門連絡協議会参加施設へ実施したアンケート調査の学会での発表と論文化を行う。3大規模データベースを用いた急性期病院における維持血液透析患者の周術期における透析治療の実態についての調査研究を実施する。当初の予定では、まず、当大学で研究計画の承認を受けた後に、大分県内の多施設において、入力専用の端末の購入を予定していたが、研究計画が予定通り進行せず、まず大分大学での研究を現在進行中のため、当初予定していた購入を延期した。初年度に計画していた多施設共同研究にまで、研究が進行しなかった事が大きな要因の一つである。来年度は、本年度に計画・実施した調査とアンケート調査をもとにして、多施設共同研究の介入研究の実施を目指す。
一般化kQ規範とハミルトニアンアルゴリズムによるワイヤレス結合器設計法の構築

数cmから数mの距離を無線で電力伝送する需要が近年急速に高まってきている。そのための必須コンポーネントがワイヤレス結合器である。ワイヤレス結合器はここ10年に研究が本格化した比較的新しい技術であり、これまでいくつかの構成例が報告されているものの、幅広い一般的設計法が完成されたとは言えない。本研究ではコイル・平板電極・レール結合・車輪結合などあらゆる構造を包含する高効率なワイヤレス結合器の汎用的設計手法を確立することを目的とする。これによりワイヤレス電力伝送の応用範囲が飛躍的に広がる。本研究の独創的特徴は(1)任意構造の結合器の形状最適化を可能とする一般化kQ規範と(2)ランダム性に頼らない純演繹的手法でありながら局所解に落ちないハミルトニアン演算解探索アルゴリズムである。平成29年度は最も基本的なアンテナ構造であるダイポールを2本用いて送受結合を構成する電力伝送系を考えた。具体的には、円柱形の完全導体からなる半波長ダイポール2本を平行に配置し、一方から高周波電力を入力し、他方へ高周波を出力する場合の電磁界の振る舞いをコンピュータで解析した。得られたインピーダンス行列からkQを数値的に算出した。その結果、送受間距離が0.02波長のときkQが15であり、距離が長くなるほどkQが単調に低下していくことがわかった。この研究成果をIEEE主催の国際会議Conference on Antenna Measurement Applications2017に投稿し採録された。構築した「一般化kQ理論」が英国IETから専門図書として出版された(部分執筆)さらに、日本最大のマイクロ波ワークショップMWE2018の基調講演に選ばれた。本研究の独創的特徴である任意構造の結合器の形状最適化を可能とする一般化kQ規範の計算方法を確立した。この成果により、2017年度文部科学大臣表彰を受賞した。さらに2018年度「電波の日」に総務省東海通信総合通信局長表彰を受賞した。よって、極めて高い成果を達成したと言える。本研究で構築した「一般化KQ理論」を規範とし、さらに本研究のもうひとつの特徴である「ハミルトニアン検索法」を組み合わせてWPT結合器の形状設計法を確立する。本研究の独創的特徴である任意構造の結合器の形状最適化を可能とする一般化kQ規範の計算方法を確立でき、かつ、ダイポールアンテナ2本で構成する電力伝送系に適用した点で研究は順調に進展していると言える。この研究成果をIEEE主催の国際会議Conference on Antenna Measurement Applications

2017に投稿し採録された。構築した「一般化kQ理論」が英国IETから専門図書として出版された(部分執筆)さらに、日本最大のマイクロ波ワークショップMWE2018の基調講演に選ばれた。本研究の独創的特徴である任意構造の結合器の形状最適化を可能とする一般化kQ規範の計算方法を確立した。この成果により、2017年度文部科学大臣表彰を受賞した。さらに2018年度「電波の日」に総務省東海通信総合通信局長表彰を受賞した。よって、極めて高い成果を達成したと言える。基本的なアンテナ構造であるダイポールでのkQの計算結果を基準として、今後はこれに反射器や導波器を追加した構造に発展させkQを数値的に評価していく。本研究で構築した「一般化KQ理論」を規範とし、さらに本研究のもうひとつの特徴である「ハミルトニアン検索法」を組み合わせてWPT結合器の形状設計法を確立する。予定していた消耗品の購入、出張を新年度において実施をするため。
生体皮下組織の熱拡散率のin vivo測定に関する研究

平成3年度はまず測定原理の検証と測定精度について検討した。次に生体に近い物性を持ち、その値が既知の固体で実験を行い,測定上の問題点などを明らかにした。平成4年度は、まず生体の温度分布に関する3次元の数値解析を行った。次に、精度の向上と異方性がある場合への拡張方法について検討した。さらに、上腕部や手の甲の皮下組織の熱拡散率と熱伝導率を求めるための実験を行った。以下、本研究で得られた主な成果を列挙する。1.軸対称2次元の熱伝導方程式をレーザによる局所加熱および物体表面からの対流とふく射による熱損失を考慮した境界条件のもとに数値的に解いた。解析結果を正味の加熱量を用いて整理することにより、これらの熱損失に依存しない、表面温度とフーリエ数との間の無次元関係式を求めることができた。この結果、本測定法は物質の熱拡散率と熱伝導率の非接触・同時測定法として使えることが明らかになった。2.本測定法によれば、加熱熱流束および加熱半径の測定誤差がそれぞれ5%および3%以内であれば、熱拡散率および熱伝導率が10%以内の誤差で測定できることが明らかになった。また、アクリル板などの固体について測定した結果、表面でのレーザ光の反射を正しく評価したとき、熱拡散率および熱伝導率を25%以内の誤差で測定することができた。3.3次元の生体伝熱方程式の数値解析を行い、生体表面の温度分布におよぼす組織の異方性、血液潅流量および新陳代謝量の影響を明らかにした。4.本測定法の精度の向上と生体のような異方性がある場合への拡張を行うために、複数の点での表面温度の経時変化を利用する新しい測定原理に基づく方法を提案し、その有効性を検討した。5.現在、この手法に基づき、平常時と止血時の上腕部や手の甲の表面温度の経時変化を測定し、部位の違いや血液潅流が皮下組織の熱拡散率と熱伝導率におよぼす影響について検討している。研究計画に従い,本年度はまず測定原理の検証と測定の精度についての検討を行った.次に生体に近い熱伝導率および熱拡散率を持ち,これらの値が既知の固体について実際に測定を行い,測定上の問題点などを明らかにした.以下,本年度に得られた主な研究成果を列挙する.(1)軸対称2次元の熱伝導方程式をレ-ザによる局所加熱および物体表面からの対流・ふく射による熱損失を考慮した境界条件のもとに数値的に解いた。解析結果を正味の加熱量を用いて再整理することにより,これらの熱損失に依存しない,表面温度とフ-リエ数との間の無次元関係式を求めることができた.この結果,本測定法は物質の熱拡散率と熱伝導率の同時測定として使えることが明らかになった.(2)本測定法における測定量は加熱熱流束,加熱半径および表面温度の経時変化である.これらの測定デ-タを先に理論的に求めた無次元関係式と比べることにより,熱拡散率および熱伝導率を分離して算出する方法は種々考えられるが,原理的な精度を詳細に検討し,現状で最適と考えられる手法を確定した.(3)この手法によれば,加熱熱流束および加熱半径の測定誤差がそれぞれ5%および3%以内であれば,本測定法によって熱伝導率および熱拡散率がいずれも10%以内の精度で測定できることが明らかになった.

(4)アクリル板などの物性値既知の固体について測定した結果,レ-ザ光の表面での反射を正しく評価したとき,25%以内の測定誤差で熱拡散率および熱伝導率を測定することができた.(5)現在,異方性をもつ物質に対して本法を適用するための理論的な検討を行うとともに,赤外線温度計に近接拡大レンズを装着したときの測定精度について予備的な測定を試みている.研究計画および前年度の研究実績をふまえ、本年度はまず生体の温度分布に関する3次元の数値解析を行った。次に、本測定法の精度の向上と異方性がある場合への拡張方法について検討した。さらに、実例として、上腕部や手の甲の皮下組織の熱拡散率と熱伝導率を求めるための実験を行った。以下、本年度に得られた主な研究成果を列挙する。1.レーザによる局所加熱および生体表面からの対流とふく射による放熱を考慮した境界条件のもとに、3次元の生体伝熱方程式に基づく数値解析を行った。組織の異方性、血液潅流量および新陳代謝量をパラメータとした一連の数値解析を行い、生体表面の温度分布におよぼす影響を明らかにした。また、このような対流と熱伝導の複合系について、等価な熱拡散率の評価を行うことを試みている。2.前年度は加熱面中心点温度の経時変化から、加熱熱流束および加熱半径の測定誤差がそれぞの5%および3%以内であれば、熱拡散率および熱伝導率がいずれも10%以内の精度で測定できることを明らかにした。本年度は、これらの熱物性値の測定精度の向上をはかるとともに生体のような異方性がある場合への本測定法の拡張を行うために複数の点での表面温度の経時変化を利用する新しい測定原理に基づく方法を提案し、その有効性を検証した。3.現在、この手法に基づき、平常時と止血時の上腕部や手の甲の表面温度の経時変化を測定し、部位の違いや血液潅流が皮下組織の熱拡散率と熱伝導率におよぼす影響について検討している。
外来異物の脳組織における代謝活性化反応因子に関する研究

統合失調症治療薬ハロペリドール(HP)による薬剤性パーキンソニズム発症メカニズムの一つとして、肝臓のP450CYP3A4によってHPP^+が形成され、脳に移行し毒性を発現すると報告してきた。このカチオン性代謝物生成経路は脳神経毒性発現機構を解明する上で極めて重要である。以下に肝ミクロソームP450以外の反応系によるカチオン性代謝物の生成経路について検討した。(1)脳内過酸化物・ヘムたんぱく質系酵素が関与するHPからHPP^+への代謝活性化反応系について検討した。ヘモグロビンやカタラーゼなどのヘム鉄含有酵素、ヘム構造を持たないグルタチオンペルオキシダーゼ、ポルフィリン誘導体のそれぞれと過酸化物によるHPP^+生成活性を比較検討した。ヘムタンパク質あるいはポルフィリン誘導体ではHPP^+の生成が観察されたが、ヘム構造を持たないグルタチオンペルオキシダーゼでは形成は認められなかった。また、週令が高くなるにつれて脳内過酸化脂質レベルの上昇が見られたラット脳ホモジネートを用いてHPP^+生成を検討した結果、3週令、12週令と成熟するにつれてHPP^+の生成は増加し、15ヶ月令の老齢ラットでは12週令と比べ若干の増加が観察された。(3)ブチロフェノン系統合失調症治療薬、HP、ブロムペリドール(BP)、モペロン(MoP)で錐体外路系障害などの副作用発現に差が見られる原因について検討した。それらのカチオン性代謝物HPP^+ BPP^+ MoPP^+の生成活性と脳内蓄積性に差が見られ、それら薬物の副作用発現頻度と同じ傾向を示した。ブチロフェノン系統合失調症治療薬は生体内でP-450系酵素以外の因子として、過酸化物・ヘム鉄含有タンパク質やN-メチル基転移酵素などにより、神経毒カチオン性代謝物に活性化されることが示唆された。加齢に伴い、脳組織は多くの環境因子の影響を受けて脂質の過酸化反応が進行することから、高齢者におけるブチロフェノン系統合失調症治療薬の長期摂取は注意を要すると考えられる。今年度は過酸化物・ヘム化合物複合体の関与による、神経毒性を有する抗精神病薬ハロペリドール(HP)由来カチオン性活性代謝物(HPP_+)の生成反応系について、以下の項目について検討した。1)HP由来HPP_+、HPの脱水化合物HPTP由来HPP_+、MPTP由来MPP_+生成反応:いずれもphenylpyridine化学構造を有するものについて、ヘモグロビン・過酸化物によるカチオン性代謝物生成活性を比較した。その結果、HPP_+生成はMPP_+生成に比べて有意に高く、ピリジン環窒素部分と結合しているアルキル基の長さにより、そのカチオン性代謝物生成が異なることを明らかにした。2)ヘム鉄以外の金属錯体と過酸化物によるカチオン性代謝物生成:配位子として亜鉛を組み込んだポルフィリン化合物錯体を用いてカチオン性代謝物生成反応を検討した。その結果、鉄を含有するポルフィリン化合物錯体に比べて亜鉛含有錯体の方が有意に高いことが明らかとなった。また、金属を配意していないポルフィリン骨格だけでは、この酸化反応は進行しないことも明らかにした。3)脳、肝および血液試料を用いたカチオン性代謝物生成:いずれの試料においても、過酸化物・ヘム化合物複合体によりHP

由来HPP_+、HPの脱水化合物HPTP由来HPP_+、MPTP由来MPP_+生成反応が観察された。また、これらの試料を加熱すると、その生成は観察されなかった。今年度は過酸化物・ヘム化合物複合体の関与による、神経毒性を有する統合失調症治療薬ハロペリドールの(HP)由来カチオン性活性代謝物(HPP^+)の生成反応系について、以下の項目について検討した。カチオン性代謝物として、HP由来HPP^+、HPの脱水化合物であるHPTP由来HPP^+およびMPTP由来MPP^+を選び、その各生成反応を測定した。(1)ヘモグロビン・過酸化物(過酸化水素とクメンヒドロペルオキシド)によるカチオン性代謝物の生成反応:HP、HPTPおよびMPTPはいずれもphenylpyridine化合構造を有しており、ヘモグロビン・過酸化物によるこれら化合物のカチオン性代謝物生成活性を比較した。その結果、過酸化物の種類により、カチオン性代謝物生成が異なることを明らかにした。(2)ヘム酵素標品によるカチオン性代謝物の生成反応:ヘム鉄含有酵素としてミエロペルオキシダーゼ、ホースラディシュペルオキシダーゼおよびカタラーゼを用いて検討したその結果、いずれの酵素でも過酸化物との組合せにより、カチオン性代謝物生成が認められた。以上の結果より、ヘム鉄含有タンパク質と過酸化物との複合体により、phenylpyridine化学構造を有するものからはカチオン性活性代謝物が生成することを明らかにした。脳内過酸化物の加齢による亢進が予測され、高齢者では、神経毒性を有するカチオン性代謝物生成反応がより多く進行することが示唆された。統合失調症治療薬ハロペリドール(HP)由来カチオン性活性代謝物(HPP^+)の生成反応として、肝臓のCYP3A4による酵素反応以外のヘム鉄含有タンパク質と過酸化物との複合体により、カチオン性活性代謝物が生成することを明らかにした。ヘム鉄含有酵素としてミエロペルオキシダーゼ、ホースラディシュペルオキシダーゼ及びカタラーゼと、過酸化物との組合せによりカチオン性代謝物生成が認められた。そこで、その経路によるHPP^+生成の反応機構と脳におけるその反応の寄与を検討した。(1)ヘム鉄含有酵素系の関与を更に検討するために、ヘムタンパク質でないグルタチオンペルオキシダーゼと過酸化物とを反応させた結果、HPP^+生成は観察されなかった。ポルフィリン骨格が反応に必要と考えられることから、中心金属に鉄、マンガン、クロム及びコバルトを含むポルフィリン誘導体と過酸化物とを反応させ、HPP^+生成を検討した。鉄、マンガン、クロム及びコバルトポルフィリン誘導体のいずれにおいてもHPP^+の生成が認められたが、反応性に大きな差は見られなかった。一方、遷移金属イオンが触媒となってフリーラジカルが形成される反応はフェントン反応として知られている。そこで、過酸化物存在下、遷移金属イオンである鉄(II)、鉄(III)、コバルト(II)イオンと反応させたがHPP^+は生成されなかった。(2)3週令、12週令、15ヶ月令のラット脳内過酸化脂質レベルを測定した。週令と共に過酸化脂質レベルの上昇が見られた。
単一タンパク質の振動分光

本研究では、これまで誰も成功していなかったタンパク質の中赤外吸収スペクトルの1分子観測に成功した。これまで、中赤外吸収を測定するには、感度が良いとされる顕微赤外分光装置でも、100万個のタンパク質が必要であり、1分子の観測例は無かった。そこで、我々は従来法を改良するのではなく、以下に示す全く新しい光学課程を用いて、これを1分子観測を実現した。数ケルビンでも、タンパク質を結合させた色素の蛍光測定し続けていると、無蛍光状態になる。この時、タンパク質に共鳴する赤外光を入射すると、色素の状態が無蛍光状態から蛍光状態に変化することを発見した。我々はこの光学現象を用いて、タンパク質の赤外吸収スペクトルの1分子観測に成功した。本課題の目的はタンパク質の構造と機能を明らかにするために、単一のタンパク質の振動分光法を世界にさきがけて成功させることにある。生命現象の理解を深める上で、その機能を司るタンパク質を研究することは非常に重要であることは論を待たない。単一分子分光では、一つのタンパク質のみを観測することによって、上記のような構造の多様性による実験の難しさを除去できるため、国内外で広く試みられている。特に、低温下では熱による構造変化を抑えることができるため、均一幅が支配する非常にシャープな自家蛍光の電子スペクトルが得られている。しかし、得られる電子スペクトルは構造や機能を間接的に反映するものの、直接的な情報を与えない。このため、分光学的な議論をするためには統計量の結果が必要であるため、従来法では平均構造を議論するにとどまっている。そこで、我々は単一のタンパク質を測定することで、従来法にはない新しい分光法を作り上げることを目標に本課題を開始した。本年度は、単一タンパク質の振動分光を実現するため、本年度購入した中赤外レーザーの特性を調べ、実験に使えるようにパルス整形した。中赤外レーザーの空間モードは4枚のフッ化カルシウムレンズを用いることで、ほぼガウス関数に近似できるようになり、空間広がりもゼロに近づけた。また、中赤外レーザーの空間モードの日々の再現性は非常に高く、一度調整を行えば、一年を通じて無調整で使えることを確認した。さらに、上記のレーザーを組みこんだ新しい顕微鏡を設計し、単一分子の蛍光測定の試験を行った。その結果、中赤外レーザーを組みこむことによる光ノイズはほぼ無視でき、本課題が来年にも実行できる見通しが立った。そこで、本年度は単一タンパク質の振動分光に向けて、本年度は光源の改良と装置の開発を行った。その結果、本課題の目的である単一タンパク質の二次構造の取得に成功している。この結果は来年度、検証実験を行い、投稿論文にまとめる予定である。また、装置開発の途上で出た光学技術を用いて、投稿論文1報、学会発表1件をおこなっている。本年度で得られた成果はタンパク質の立体構造を単一分子レベルで捉えるものであり、理学的研究だけにとどまらず、医学、薬学にも応用できる技術となると考えている。このため、次年度もさらなる技術開発を進めていきたいと考えている。

生命現象の理解を深める上で、その機能を司るタンパク質を研究することは非常に重要であることは論を待たない。単一分子分光では、一つのタンパク質のみを観測することによって、上記のような構造の多様性による実験の難しさを除去できるため、国内外で広く試みられている。特に、低温下では熱による構造変化を抑えることができるため、均一幅が支配する非常にシャープな自家蛍光の電子スペクトルが得られている。しかし、得られる電子スペクトルは構造や機能を間接的に反映するものの、直接的な情報を与えない。このため、分光学的な議論をするためには統計量の結果が必要であるため、従来法では平均構造を議論するにとどまっている。昨年度に得た単一タンパク質の赤外スペクトルの結果をまとめ、2010年3月に行われた「日本化学会」で講演、欧文誌への投稿中である。実験の結果から、本課題で目的とした分光法が実現可能であり、従来法に比べて五桁以上の感度向上につながることを明らかにした。その結果、世界で初めて、単一タンパク質(牛血清アルブミン)のαヘリックス構造を取っているペプチド主鎖のCO伸縮振動の赤外吸収スペクトルの取得に成功した。さらに、本分光法の実行の元となる物理現象(赤外誘起の単一分子蛍光増大現象)を発見した。本課題の目的はタンパク質の構造と機能を明らかにするために、単一のタンパク質の振動分光法を世界にさきがけて成功させることにある。このため、分光学的な議論をするためには統計量の結果が必要であるため、従来法では平均構造を議論するにとどまっていた。4年間に渡る研究の結果、赤外誘起の光学現象を発見した。この現象を用いて、世界で初めて、単一タンパク質(牛血清アルブミン)のαヘリックス構造を取っているペプチド主鎖のCO伸縮振動の赤外吸収スペクトルの取得に成功した。本年度は、その成果をまとめJournal of Physical ChemistryLettersに投稿、掲載された。さらに、発見した光学現象の解明を目指した研究を進め、2011年の日本化学会で報告した。
わが国流通市場における相互取引規制の研究

わが国流通市場における相互取引規制について、経済学的研究・比較法的研究を中心に、行った。1)実証的研究後述する経済学的・比較法的研究に、集中したため、この側面での研究は、ほとんど進んでいない。今後、特に、相互取引に経済的な合理性があるかどうかという観点からの、ヒアリングが重要であると考えられる。2)経済学的研究相互取引の違法性の根拠、規制手段の経済的効果を明らかにするために、日本及び米国における経済学の流通に関する経済分析に関する文献についての調査、および法と経済学の分野に詳しい法律学者との研究打ち合わせを行った。相互取引の経済合理性について、その取引形態だけではなく、日本経済システムの中での総合的に分析することが必要であると考え、経済学における「比較制度分析」に着目し、文献調査を精力的に行った。「比較制度分析」の前提となるゲーム理論の研究が、取引関係の分析に重要であり、それが、相互取引のみならず、わが国流通市場における取引慣行一般についても、有益な示唆を与えうる。今後、さらに、この観点からの研究が必要である。3)比較法的研究わが国規制についての何らかの示唆を得るという目的から、比較的研究の進んでいる米国反トラスト法における規制について、特に、その判例の展開、経済的効果の評価に関する研究を行い、その成果を、経済法学会において、報告した。特に、経済的効果について、有益な示唆を得た。
機能性マンガン増感磁気共鳴分子イメージング法の開発と病態適用

細胞内に入り多様な機能性を持つマンガン造影剤を用いて、その造影分子メカニズムを検討すると共に、(1)胎生期放射線照射による新生児脳神経変性疾患モデルに対して、発生不全の定量的評価、(2)腫瘍細胞に対するマンガン造影剤集積の定量評価と中皮腫モデルに対する有用性の実証、(3)血管新生を誘導しうる単核球細胞標識への応用とin vivoでの追跡等を達成した。マンガン造影剤と高磁場MRIによる定量計測を組み合わせ、細胞レベルの変性や病態を評価しうることを示した。本研究は、高い空間分解能での撮像が可能な高磁場MRI技術を用いて、細胞膜の電圧作動性Ca2+チャネルを通過する機能性マンガン(Mn)造影剤を利用した「マンガン増感によるMR細胞・分子イメージング」を実用化し、(1)高速定量画像法の開発による胎生期神経障害への適用、(2)Mn徐放剤の開発によるMnSOD(Super Oxide Dismutase)過剰発現腫瘍への適用、および(3)Mn細胞標識法の最適化による移植細胞追跡という3つの研究分野に対して、具体的なin vivoでの病態適用を通して、その有用性と更なる拡張性を提示するものである。初年度は、次の3項目について取り組んだ。(1)新生児脳神経変性疾患モデルの確立、(2)腫瘍細胞におけるMn蓄積量の定量評価法の確立および徐放剤の開発、(3)細胞種における標識法の最適化と排出メカニズムの検討。項目(1)に関しては、母体の放射線被曝を想定した放射線照射による水頭症モデルの作成を行った。項目(2)に関しては、短時間のMRI計測では困難であったプロトン縦緩和時間(T1)を定量的に評価する為に、高速T1定量マッピング法を開発した。また、各種癌細胞のセルラインを用いてin vitroにて、Mn標識後の取り込み濃度の緩和時間計測、および静脈投与後に一定の血中濃度で長時間維持可能な徐放剤を開発した。高速T1定量マッピング法については、シンガポール分子イメージング共同体のChuang K.C.博士らと共同で開発した。また、徐放剤の開発は、田畑泰彦教授(京都大学・再生医科学研)が合成を担当、デキストランを主成分とした材料にて開発した。項目(3)に関しては、細胞標識に使用するリンパ球・単核球に対して、Mnの取り込み速度(一定の濃度に達するまでの時間)を比較し、T1緩和能およびT1強調画像法におけるコントラストの比較を実施した。本研究は、高い空間分解能での撮像が可能な高磁場MRI技術を用いて、細胞膜の電圧作動性Ca2+チャネル等を通過する機能性マンガン(Mn)造影剤を利用した「マンガン増感によるMR細胞・分子イメージング」を実用化し、(1)高速定量画像法の開発による胎生期神経障害への適用、(2)Mn徐放剤の開発によるMnSOD(Super Oxide Dismutase)過剰発現腫瘍への適用、および(3)Mn細胞標識法の最適化による移植細胞追跡という3つの研究分野に対して、具体的なin vivoでの病態適用を通して、その有用性と更なる拡張性を提示するものである。次年度は、次の3項目について取り組んだ。(1)MEMRIを用いた胎生期における放射線被曝による新生児脳神経変性疾患モデルの評価、(2)新しく開発されたMn徐放剤を用いた中皮腫モデルの評価、(3)Mn標識単核球を用いた虚血モデルへのin vivo適用と評価。項目(1)に関しては、母体の放射線被曝を想定した放射線照射による小頭症モデルの作成を行い、Mn造影剤投与24時間後にその集積を高速T1定量画像法にて撮像、画像解析により縦緩和マップを作成し、評価した。項目(2)に関しては、分担研究者である田畑泰彦教授(京都大学・再生医科学研)と共同で、デキストランを主成分とした材料にて徐放剤を開発し、中皮腫モデルに投与、呼吸同期撮像によりイメージングに成功した。項目(3)に関しては、単核球をMn造影剤で標識し、下肢虚血モデルにおいて下腿に投与、3週間に渡って追跡すると主に、インジウム標識SPECTや蛍光標識と比較した。その結果、MRIにて標識細胞が数週間に渡って観察可能であることが示され、その結果はSPECTの分布と一致した。本研究は、高い空間分解能での撮像が可能な高磁場MRI技術を用いて、細胞膜の電圧作動性Ca2+チャネル等を通過する機能性マンガン(Mn)造影剤を利用した「Mn増感によるMR細胞・分子イメージング」を実用化し、(1)高速定量画像法の開発による胎生期神経障害への適用、(2)Mn徐放剤の開発によるMnSOD過剰発現腫瘍への適用、および(3)Mn細胞標識法の最適化による移植細胞追跡という3つの研究分野に対して、その有用性と更なる拡張性を提示するものである。最終年度は、(1)神経変性疾患モデルでのMRI定量撮像法と動態解析および組織評価、(2)腫瘍モデルにおけるMn増感MRIの取得と定量的比較法の検討、(3)標識細胞の生体内追跡と機能性回復の評価法開発を行った。

項目(1)に関しては、水頭症モデルにおいて、BBBの形成が完了しない生後1週間および完了した2週間でのMn造影剤の投与を行い、動的に高速T1定量計測を実施、神経細胞へのMn蓄積量を評価し、国際誌に発表した。さらに、高速灌流定量計測により非侵襲的に脳灌流量を計測、統計解析に必要な例数を実施、免疫組織染色と比較した結果を国際誌に報告した。また、Mn濃度の定量評価に関して、脳下垂体組織を対象に、動脈採血を実施し、血中のMn濃度をT1定量マップにより定量、3 compartment modelによる動態解析を実施し、組織間で比較することで実現、国際誌に発表した。項目(2)に関して、A)Mn-SOD過剰発現腫瘍と発現の少ない腫瘍を同一の実験動物に作成し、Mn造影剤の投与後に高速T1定量撮像を実施、Mn-SOD発現量とMn取り込みによる緩和時間短縮との相関を評価し、報告した。項目(3)に関しては、筋組織の虚血モデルに対して、Mnにより標識、最適化された免疫細胞を移植、MRI、SPECT、生体蛍光イメージングで可視化、追跡したものを画像解析し、国際誌に報告した。