hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
エレクトロハイドロ-リック方式完全体内埋込み型全人工心臓システムの開発

本研究の目的は、長期永久仕様を目的としたエレクトロハイドロ-リック方式完全体内埋込み型人工心臓システムを開発することである。平成7年土は、システム一次試作の設計・試作、評価を行った。本邦成人への適用が可能なスペックを決定し、またMRIを用いてシステムの許容容積や最適形状を明らかにして、駆動ユニット(アクチュエータおよび血液ポンプ)、心房シャフト、駆動制御回路、エネルギ伝送システム、制御アルゴリズムを設計・開発した。駆動ユニット一次試作をin vitro試験および急性動物実験で評価したところ、性能的に不十分であることが判明した。平成8年度は、これらの評価結果に基づいた改良を行なった。まず、血液ポンプの実効拍出量を増加させ形状の最適化を行い、また十分な動力性能を有する改良型モータを用いて新型アクチュエータを作成した。さらに駆動制御方式の改良、摩擦ポンプの最適化、オイルコンデュイットの改良などによりエネルギー消費の節減を試み、満足できる性能(最大拍出量:10LOMIN以上、消費電力およびエネルギ高率:5L/minにて10Wおよび12%)を有する二次試作を完成させた。平成9年度は、慢性動物実験で二次試作のin vivo評価を行った。体重62kgの仔牛を実験動物として用い、電気駆動方式の全置換型人工心臓システムとしては本邦で初めて10日間の生存を得ることに成功した。解剖学的適合性は良好で、安定した血行動態を得ることができ、心房間シャントによって広い範囲の心房圧で動的な左右拍出量差の代償を行い得ることも明らかとなった。生体内での電力消費・熱発生も十分許容できる範囲にあったが、ベアリング破損を伴うアクチュエータ停止が発生し、デバイスの耐久性における問題点も明らかとなった。これらの結果を基に、実用化に向けた三次試作開発を目指してシステム耐久性向上のための改良に着手した。本研究の目的は、長期永久使用を目的としたエレクトロハイドロ-リック方式完全体内埋込み型人工心臓システムを開発することである。平成7年度は、まずシステムの設計については、本邦成人に対する適用が可能とする駆出性能上のスペックを決定した。また、MRIを用いて胸腔内の利用可能なスペースについて検討し、許容される容積および最適な形状を明らかにした。さらに、full-fill-full-emptyモードのための基本的制御法、心房カフシャントの規格を決定し、アクチュエータ・駆動電子回路・エネルギ伝送機構の設計および制御アルゴリズムの開発を行なった。また、血液ポンプ、心房カフシャントの設計も行なった。これらに基づいて、アクチュエータ、駆動電子回路製作、血液ポンプ・心房カフシャント、エネルギー伝送システムをそれぞれ製作し、次いでこれら各部分を組み立てて統合した。完成した一次試作システムの評価に関しては、まずin vitro評価としてモック回路でその基本的性能を評価した。引き続いて仔牛を用いた急性動物実験による生体内におけるシステム性能、血液ポンプの解剖学的適合性の評価を行い、in vivoにおける基本性能を評価した。その結果、一次試作の解剖学的適合性の規格に合ったサイズのアクチュエータでは、十分なポンプ駆出性能を得るための動力性能を生み出すことが困難であることが判明した。そこで、一旦やや大きめのサイズで十分な動力性能を有するアクチュエータを作成し、今後それを基にしてモータ効率の改善や摩擦ポンプ流路形状の最適化、オイルコンデュイットのサイズ・形状の改良などを行う方針とした。もう一つの問題として、生体情報を反映する信頼性の高い制御用シグナルのセンシング方法を確立する必要がある。現在は血液ポンプのオイル圧をモニターしているが、トランスデューサの耐久性などについてなお問題を残しており、今後の検討課題である。

これらの結果を基に、実用化に向けた三次試作開発を目指してシステム耐久性向上のための改良に着手した。本研究の目的は、長期永久使用を目的としたエレクトロハイドロ-リック方式完全体内埋込み型人工心臓システムを開発することである。平成7年度は、システムの規格を決定して設計・試作を行い、完成した一次試作システムの基本的性能のin vitro評価をモック回路を用いて行った。平成8年度は、さらに急性動物実験にて生体内におけるシステム性能や解剖学的適合性の評価を行い、引き続いてこれらのin vitroおよびin vivo評価の結果に基づいたシステムの改良を行なった。まず、油圧駆動用血液ポンプの改良としては、実効一回拍出量を90mlへと増加させ、さらにMRIに基づいたヒト胸腔内空間のコンピュータによるシュミレーション画像や実際の実験動物を用いたフィッティングスタディを繰り返すことによって、左右ポンプ形状の最適化を行った。左右心拍出量差を代償するための心房間シャントのサイズについては、理論的推測値に基づいた範囲のサイズのシャントを用いたin vitroおよびin vivoの検討から、径45mmのシャントで5mmHg以内の圧較差で代償可能なことが明らかになった。アクチュエータに関しては、一次試作と比較してやや大きめのサイズながら、十分な動力性能を有する改良型モータを用いて新型アクチュエータを作成した。さらに、モータ駆動・制御方式の改良、摩擦ポンプ流路形状の最適化、オイルコンデュイットのサイズ・形状の改良などを行うことによりエネルギー消費の節減を試み、拍出性能を評価した。その結果、モータ入力電力の低下および効率の有意な増加(5L/minの拍出量においてそれぞれ10Wおよび12%)を認め、10L/min以上の最大拍出量が得られた。得られた結果は二次試作用駆動ユニットとして十分満足できるものであると考えられ、今後パ-ツの統合・一体化によって二次試作を完成し、慢性動物実験による長時間のin vivo評価で問題点の抽出を行う。平成7年度は、システムの規格を決定して設計・試作を行い、完成した一次試作モデルの基本的性能のin vitro評価をモック回路を用いて行った。平成8年度は、急性動物実験にて生体内におけるシステム性能や解剖学的適合性の評価、in vitroおよびin vivo評価の結果に基づいたシステム各部の改良を行った。平成9年度は、まず改良を完了したアクチュエータおよび血液ポンプを統合して胸腔内駆動ユニット二次試作モデルを完成し、次いで慢性動物実験によるin vivo評価を施行した。体重62kgの仔牛を実験動物として用い、電気駆動方式の全置換型人工心臓システムとしては本邦で初めて10日間の生存を得ることに成功した。このin vivo評価より、二次試作モデルの埋込み手技に特に困難はなく、胸腔内において良好な解剖学的適合性を有することを確認した。実験期間中の血行動態は安定しており、径4.5mmの心房間シャントによって広い範囲の心房圧で動的な左右拍出量差の代償を行い得ることも明らかとなった。
「持続可能な開発」に対する累積債務のブ-メラン効果の研究

累積債務問題が噴出した80年代において、ほとんどの途上国は金融面、貿易面で世界経済の荒波に見舞われていた。「カジノ化」とも称される先進国金融市場の自由化、アメリカの純債務国化などに伴う資金フローの逆転は、主要債務国対外債務の実質利子率を引き上げ、途上国累積債務問題の解決を困難なものとした。工業化が伸展しているとはいえ、いまだに輸出の大宗を一次産品に頼る途上国が多い中、一次産品価格の長期低落化、債務の元利払いのため奨励された商品輸出拡大に伴う商品価格の低下も累積債務問題を深刻化させてきた。確かに債務諸指標は若干の好転を見せているが、厳しいコンディショナリティを伴いおこなわれた構造調整政策は国際金融界の安堵と引き替えるにはあまりに大きな負の効果を生み出し、その影響は国境を越え拡大している。巨大債務国ほど森林伐採増加率も顕著である。一次産品価格の低下に伴う公式経済の低迷は麻薬生産を蔓延らせている。民間銀行主導の債務処理過程は、先進国納税者に余分な出費を強いている。債務国経済の低迷は先進国の雇用と市場をも縮小させている。債務途上国で生活を維持できない人々は先進国に傾れ込み様々な摩擦を生み出すほか、途上国においては頭脳流出という事態を生み出している。さらには構造調整政策の求める財政支出の削減は債務国においての社会的予算の削減につながり紛争の火種を生み出している。本年の研究から導かれるべき結論は、累積債務問題の解決に向けて、短期的ないしミクロの視点を越え、雇用と所得を世界的規模で持続的に保証するシステムの構築が目指されるべきであるということである。世界的規模で市場経済化が伸展しているが、市場経済における開発において必要とされるのは、市場メカニズムを補完するシステムなのである。
熱ショック蛋白hsp90の神経系細胞に対する保護機構の解明

本年度は、electroporation法により、ヒトHSP90遺伝子のラット脳内への導入を試みた。<方法>Sprague-Dawleyラットをハロセン吸入麻酔による全身麻酔下に頭蓋固定装置(Narishige, Tokyo, Japan)に固定し、定位的に海馬CA1および線条体にプローブを挿入した。導入ベクターDNAおよびHSP90DNA各20μgを4μl/minの速度で注入し、electoroporator CUY(TR Tech, Tokyo, Japan)を使用してelectroporationを行った。Electroporationは2μsecの通電と98μsecの非通電を10回、計1秒間行い、電圧は50V150Vとして、通電時にヒゲが動くことを正しく通電されていることの目安とした。電極間隔は1mmまたは2mmに設定した。導入から一時間一週間後に4%パラホルムアルデヒドで固定し、冠状断切片を作成してHE染色により組織学的検討を行った。また、ベクターにβ-galactosidaseがコードされていることを利用し、β-galactosidase蛋白を染色することにより遺伝子導入の確認を行った。<結果>組織学的検討の結果、穿刺や通電に伴う脳組織の損傷が大きいこと、ベクターは極めてわずかの細胞にのみ導入されていたことが確認された。<結論>今回の遺伝子導入法では効率の良い遺伝子導入ができず、さらなる検討を要すると考えられた。今後は導入の際の各種パラメーターの調整を行って導入効率の改善を目指す。また、最近では胎生期ラットへの遺伝子導入の成功例も報告されており、より幼弱なラットを用いたelectroporation法も検討する予定である。本年度はヒト熱ショック蛋白(HSP)90遺伝子を培養細胞、およびラットの脳内に過剰発現させることを目的として研究を行った。Plasmid DNA pBluescriptSK(-)に組み込まれているHSP90を培養細胞に導入した。培養細胞には神経系細胞としてラット褐色細胞腫であるPC12を、グリア系細胞としてC6グリオーマ細胞を用いた。リポフェクション法によるトランスフェクションを行ったが、HSP90蛋白の過剰発現は得られなかったため、ベクターを強力なサイトメガロウイルスのプロモータ領域を有するpBK-CMVに変更した。現在pBK-CMVとpBlueskriptSK(-)-HSP90をそれぞれ制限酵素Pst I、Bam Hlで切断し、ligaseを用いてHSP90をpBK-CMVに挿入して、pBK-CMV-HSP90を作成し、PC12の培養細胞へのトランスフェクションを行っているところである。pBK-CMVにコードされている抗生物質耐性の性質を利用して、geneticinによるセレクションを行い、HSP90を過剰発現する細胞系を完成させ、その機能を検討する予定である。ラット脳内へは、エレクトロポレーション法を用いてpBK-CMVの導入を行いこれにコードされているβ-galactosidaseの発現を見ることで導入条件を選定中である。効率の高い導入条件を確認後、pBK-CMV-HSP90の導入を行う予定である。
分子進化学の新展開のための調査と研究体制の確立

来年度より発足が予定されている重点領域研究「分子進化学の新展開」では、イ)形態進化と分子進化の関係、ロ)絶滅種や化石からDNAを単離し、分子系統進化学の新しい展開を計る、ハ)始原生物の進化と真核細胞の起源、ニ)ウイルスの進化、ホ)遺伝子解析法の開発、を重点的に追及していくが、本研究はこれらの課題に関し、予備的調査と計画の詳細な検討、並びに研究体制の確立を目指し、重点領域研究の計画の円滑な実施を可能にすることを目的として実施された。その結果、以下のことが確認された。1.総括的検討のための委員会を2回開き、イ)形態進化と分子進化の関係、ロ)絶滅種や化石DNAの単離を主要な研究目的とすることを確認した。2.動物学・植物学などの周辺領域の研究者に分子進化学を広めることを確認した。そのために、動物学・植物学・古生物学を専門とする研究者と分子進化学者による合同のシンポジウムを、平成6年1月13日-14日の2日間、東京で開催した。その結果、130人に上る参加者があり、活発な討論が行われ、極めて有意義なシンポジウムとなった。3.こうしたシンポジウムを重点領域研究に於いても継続していくことを確認した。4.さらに分子進化学を広める目的で、分子進化学のスタンダードな教科書を出版することを計画した。5.さらに、メンバーの個々人による課題に関する調査を行った。
膜蛋白複合体における情報伝達機構:高度好塩菌の光受容を例として

生体膜を介する諸機能において,蛋白質複合体で機能する例は多くある.その1つの例として,本研究では高度好塩菌の走光性の受容体(フォボロドプシン,または,センソリーロドプシン)および受容体とトランスジューサ蛋白との相互作用の研究を行った.受容体とトランスジューサは共に膜蛋白である.得られた結果は次の通りである.1.微生物ロドプシンでは,シッフ塩基の近傍に存在するアルギニンは完全に保存されている.このアルギニンの変異体を作成し,この残基の役割を検討した.2.容体が光を受けると,Fヘリックスのコンフォメーションが変化することを示した.3.FTIRの結果から,受容体分子の中の水分子の水素結合が変化することを示した.4.固体NMRの手法を用いて,トランスジューサのダイナミクス変化が,受容体であるフォボロドプシンと結合すると変化することを示した.5.酸化スズの透明電極を用いて,フォボロドプシンの光照射に伴うプロトンの移動を調べ,Asp193からプロトンが放出される事およびこの残基のpKaがトランスジューサとの結合によって変化することを示した.6.トランスジューサの細胞質内の可溶性部分が受容体であるフォボロドプシンと相互作用していることをしました.7.両膜蛋白は膜内で3本の水素結合で相互作用していることを,変異体の結合実験から示した.また,両蛋白のvan deer Waals相互作用も結合に重要であった.8.フォボロドプシンやハロロドプシン(光駆動クロライドポンプ)は単独では,プロトンやクロライドイオンを能動輸送するが,トランスジューサと結合させるとイオンポンプ能を失う.9.ハロロドプシンは光駆動クロライドポンプである.従って,クロライドを結合する能力があるが,その解離定数を等温滴定型熱量計で求め,また,結合に重要な残基を同定した.生体膜を介する諸機能において,蛋白質複合体で機能する例は多くある.その1つの例として,本研究では高度好塩菌の走光性の受容体(フォボロドプシン,または,センソリーロドプシン)および受容体とトランスジューサ蛋白との相互作用の研究を行った.受容体とトランスジューサは共に膜蛋白である.得られた結果は次の通りである.1.微生物ロドプシンでは,シッフ塩基の近傍に存在するアルギニンは完全に保存されている.このアルギニンの変異体を作成し,この残基の役割を検討した.2.容体が光を受けると,Fヘリックスのコンフォメーションが変化することを示した.3.FTIRの結果から,受容体分子の中の水分子の水素結合が変化することを示した.4.固体NMRの手法を用いて,トランスジューサのダイナミクス変化が,受容体であるフォボロドプシンと結合すると変化することを示した.5.酸化スズの透明電極を用いて,フォボロドプシンの光照射に伴うプロトンの移動を調べ,Asp193からプロトンが放出される事およびこの残基のpKaがトランスジューサとの結合によって変化することを示した.6.トランスジューサの細胞質内の可溶性部分が受容体であるフォボロドプシンと相互作用していることをしました.7.両膜蛋白は膜内で3本の水素結合で相互作用していることを,変異体の結合実験から示した.また,両蛋白のvan deer Waals相互作用も結合に重要であった.8.フォボロドプシンやハロロドプシン(光駆動クロライドポンプ)は単独では,プロトンやクロライドイオンを能動輸送するが,トランスジューサと結合させるとイオンポンプ能を失う.9.ハロロドプシンは光駆動クロライドポンプである.従って,クロライドを結合する能力があるが,その解離定数を等温滴定型熱量計で求め,また,結合に重要な残基を同定した.pharaonis phoborhodopsin(ppR)は,Natronomus pharaonisの細胞膜に存在する7回膜貫通型のレチナールを発色団とするロドプシン様タンパクである.青から緑色の光からこの細菌は逃げるという行動を示すが,ppRはこの負の走光性のレセプターである.ppRはpHtrIIと呼ばれているトランスジューサタンパク(pharaonis halobacterial transducer II)と膜内で強く結合している.ppRが受け取った光の情報をpHtrIIにつたえ,さらにpHtrIIの細胞内ドメインを介するリン酸化カスケードにより走光性が引き起こされると考えられる.本研究は,この機構を明らかにすることである.本年度の結果は次の通りである.2)結晶構造から結合に重要と思われるアミノ酸残基を推定し,それに従って,変異タンパクを作製し,1)の方法で解離定数を求めた.この方法により,ppRとpHtrIIとの結合に重要なアミノ酸残基を特定した.3)結晶構造は細胞内のドメインの情報を欠いている.そこで,pHtrIIの細胞内ドメインのみを発現させ,ppRとの相互作用させ,細胞内での相互作用部位を推定した.4)ppRの光化学反応スキームに,単体と複合体では異なる部分があることを明らかにした.1.高度好塩菌の走光性の光受容体(phoborhodopsin, pRと略す.またはsensory rhodopsin)は,膜中でトランスジューサとよばれている膜蛋白と,膜内で複合体を作っている.この結合に重要なアミノ酸残基を検討した.そのためには解離定数を求め必要がある.

界面活性剤中でも複合体を形成することが以前の我々の研究室で分かっていたので,界面活性剤中での解離定数を等温滴定型熱量計で求めた.野生型で解離定数は160nMであった.膜中ではもうすこし結合が強いと思われる.変異を導入することで,結合に関与するアミノ酸残基を同定できた.2. pRは光励起されると,種々の光中間体をへて元のpRに戻るというフォトサイクルと呼ばれている光化学反応を示す.このフォトサイクルの途中でシグナルを隣のトランスジューサに伝達する.この機構について考察するのが,1つの目的である.そのため,pRにどのような変化が起こるのかを,アイソトープラベルした蛋白をもちてFTIRで検討した.また,蛍光色素のラベルの反応性の違いから,光照射によってpRのFヘリックスに変化が起こることを示した.pRのFおよびGヘリックスは,トランスジューサと結合する部位と考えられるので,このような変化がトランスジューサに伝達されると考えられる.3.オーサイトに蛋白を発現させる利点は,イオンの移動を膜電流としたとらえることが出来き,また,外部から膜電位を負荷し,電位勾配存在下でのイオン輸送を研究できることにある.光駆動クロライドポンプであるハロロドプシンを発現させることに成功し,光照射に伴う膜電流を観測した.電位を与えた時の輸送について考察した.
慢性多クローン性B細胞増多症におけるB細胞増殖,分化とその異常

1)当初の4症例に加え、新たに3例を見いだし、HBLDの特徴をより明確にするとともに、欧米で報告されている持続性多クローン性B細胞増多症(PPBL)との異同を明らかにした。7例中2例で、多クローン性増加を示すB細胞中にclonalなB細胞の小分画を検出し、1例には染色体異常を見いだした。この異常クローンは観察期間中持続してみられたが、クローンの拡大はみられなかった。2)我々はHCL細胞の分泌する造血抑制因子を単離し、これがユビキチン(Ub)であることを報告したが、本研究ではその抑制機序を検討した。細胞外Ubは種々の血液細胞株の増殖を抑制し、アポトーシスを誘導した。IL-6依存性KT3細胞では細胞外Ub、添加によりSTAT3が選択的に抑制された。さらに、UbはSTAT3と結合し、プロテアーゼ依存性にこれを分解することが明らかとなった。またUbがHBLDの病態(血球減少症)にも関与することが示唆された。一方、HBLD細胞はIL-6には反応せず、Ubはその増殖、分化には影響を示さなかった。3)HBLDにおけるB細胞増加の機序について、ウイルス、サイトカイン、免疫異常、HLA表現型などについて種々検索したが、有意の結果は得られなかった。一方、HCLおよびHBLD細胞形態に対する低分子量G蛋白ファミリーの関与を検討し、これらの細胞の最も端的な特徴である細胞形態(hairy appearance)にRhoおよびCdc42が関与することを見いだした。HCL細胞株を用いてこれらを確認するとともに、低分子G蛋白の上流、下流で機能する分子の発現、活性化をしらべ、HCLおよびHBLD細胞における増殖、分化、アポトーシス等との関連についても検討を予定している。1. HBLDの病態:その後さらに3症例を見いだし、HBLDの特徴をさらに明確にするとともに、HLA-DR表現型の検討を含め、欧米で報告されている持続性多クローン性Bリンパ球増多症(PPBL)との異同を明らかにした。2. HBLD細胞のclonality:HBLDにおけるB細胞のclonalityをPCR法により検討し、7例中1例にclonalなB細胞のsmall populationの存在を見いだした。さらにFISH法により、B細胞の一部に3番染色体の構造異常が検出され、またB細胞mitogenによる細胞分裂の誘導の結果分裂細胞の一部に6;11転座が見いだされた。現在、それぞれの染色体異常が同一B細胞クローン上に存在するか否かを検索中である。3. HBLD細胞、HCL細胞、正常人B細胞間の機能分化上の異同:HBLD、HCL細胞における各種B細胞mitogen刺激による細胞分裂、分化誘導物質によるIg産生はいずれも正常人B細胞に比し低いことが示唆された。前2者における細胞周期およびアポトシーシス関連分子の発現を検討中である。またRT-PCR法を用いたテロメラーゼ関連分子(hTRT2)発現の定量化を試み、正常人リンパ球、HBLDおよびHCL細胞の順にその発現の程度が強いことが示唆された。1)B細胞増加の原因に関する検討:EBウイルス、HTLV-I、HTLV-II、HIV、HHV-6、HHV-8および未知のレトロウイルスについて逆転写酵素活性測定を含め検討したが、いずれも陰性であった。HBLD細胞はSCF、IL-2、IL-4、IL-6、IFNγに対して増殖を示さず、TNFαには軽度反応したが、患者血清におけるTNFα濃度の上昇は見られなかった。また自己抗体は検出されず、T細胞subsetにも異常は見られなかった。

2)ユビキチン(Ub)による造血細胞の増殖抑制機構の解明と、そのHBLD病態への関与:我々はHCL細胞の分泌する造血抑制因子を精製しこれがUbであること、また細胞外Ubが造血コロニー形成や血液細胞株の増殖を抑制することを明らかにしている。本研究では血液細胞株を用い、Ubの存在下にアポトーシスが誘導され、またカスパーゼ3の活性化が見られることを示した。IL-6依存性KT3ではSTAT3が選択的に抑制され、細胞外Ubは細胞内でSTAT3と結合し、STAT3はプロテアーゼ依存性に分解されることを見いだした。さらにHBLD患者末梢血単核球の培養上清におけるUb濃度は正常人末梢血単核球に比し有意に高い値を示し、HBLDの血球減少にもUbの関与が示唆された。3)Rho蛋白とHCLおよびHBLDにおけるB細胞形態の関連:HCL細胞は特徴的な細胞形態を示し、TPA添加により線維芽細胞様細胞へtransformする。後者もHCL細胞に特徴的であるが、HBLD細胞にも同様な所見を見いだした。Rhoにより活性化されるROCKのインヒビターであるY27632はTPA非存在下にはこれらの細胞形態に影響しなかったが、TPA添加時の形態変化を著明に抑制し、RhoがHCL、HBLD細胞の形態的特徴に関与することが示唆された。
大学教養教育における学習共同体の構築

◆本研究の目的「学び」を核として、授業の参加者が相互にかかわりあいながら実践に参加する「学習共同体」が、大学教養教育において成立する過程、要因、意義を考察する。授業実践レベル、カリキュラムレベル、そして大学制度および地域社会レベルという各層における学生参加型の教養教育改革の意義と課題について実証的に検討する。◆平成19年度の研究成果大学教養教育の授業を核に、学生と教員、そして地域社会の住民が共同で、学生の学びを考え、地域活性化および人材育成の取り組みを推進する様子を分析した。学生が地域の諸活動に参加することにより、学生、大学、地域社会にとってそれぞれ次のようなメリットがあることが明らかとなった。学生にとっては、学びの動機付け、知識と生活経験の連関、問題発見・課題探求という現代に求められる能力の育成など。大学にとっては、学生主体型の魅力ある教育プログラムの開発、地域が活性化することによる存立基盤の確立など。地域社会にとっては、地域のことを知ってもらえる・将来地域に根づいた活動をしてもらえる可能性の向上,学生がやってくることによる経済的効果など地域の活力の向上。さらに、大学初年次に行う教養教育の授業であることにより、学生にとっては大学での学びの開始段階で高い効果が得られること、地域社会にとっては学生の知識に依存するのではない能動的な地域活動が展開されることといった効果が見られた。このように、大学教養教育における学習共同体には、学生、大学、地域社会が相互に貢献しあう関係が成立する。それは学習共同体が人的資本、金融資本だけでなく,むしろ社会資本の形成をもたらし、その関係性が持続発展することに寄与するということが明らかとなった。◆本研究の目的大学教養教育における、教員と学生が相互にかかわり合いながら「学び」を核とした実践に参加するような「学習共同体」の構築という観点から、カリキュラムレベルと授業実践レベルという二つのレベルにおける学生参加型の教養教育改革の意義と課題について実証的に検討する。◆平成18年度の研究成果大学教育における学習共同体構築の理論的背景に用いられる、フンボルトの「学問/教育共同体」、佐藤学の「学びの共同体」、およびレイヴ&ウェンガーの「実践共同体」の概念には協働的探究、対話、対象世界・自己・他者の批判的省察といった共通の要素があり、大学教育における学習共同体の構築の意義と可能性を示している。さらに、ウェンガーの「多重成員性」やビーチの「共変移」の概念による補強により、学習共同体は教養教育課程をいずれは離れていくある個人の境界横断の様相をとらえることが可能となる。しかし、専門的学問知と学習者の生活世界との両立の困難さ、職業的人材開発への利用、学級の不在による吸引力の低さ、異なる目的・組織・文化を持つ実践共同体同士につながりを持たせる困難さ、実践共同体の成員として以外の固有な存在としての側面の見えにくさ等の課題が残った。この課題に応えるため、「対話」について、ボルノー教育学を手がかりに考察した。確固たる言語使用の育成を図ると同時に、対話を教育に導入する必要性が改めて明らかとなった。しかし、対話は目標志向性、権力性等により区別されるべきであり、教養教育においては、非目標志向的な対話に向けた教育、権力性の柔軟な変容が必要であることが明らかとなった。
骨盤神経節の自律神経遠心路喪失後の機能回復機構の解明

本年度はラット骨盤神経節のその興奮入力を司る神経の骨盤神経を切断し、神経節の興奮性の変化について検討した。ラットの骨盤神経節を一側だけ切断し2-4週間後にネンブタールによる深麻酔を行い切断側骨盤神経節を摘出した。周囲結合組織の除去を行い、電圧感受性色素と約30分間浸潤させた電圧感受性色素の明るさの変化は富士フィルム社のデルタロン1700にて測定及び解析を行った。0.01%以下の明るさの変化は緑色のままとし、0.05%の変化は黄色0.1%以上の変化で赤となる様に全体を256階調で表示した。正常の骨盤神経節を経時的に測定しても色素の明るさに変化は認められず、全フレームに渡り緑色を示した。1.5×10^<-3>M KCl投与すると一過性に神経節が赤色に変化し0.9秒後にこの興奮は消失した。KClの濃度を増加させると濃度依存的に赤色化する部分の面積が増大したが消退時間に相違はなかった。同様に3.3×10^<-6>M以上の濃度のアセチルコリンでも画面が赤色に変化した。KClの変化は神経節遮断薬のヘキサメソニウムで影響を受けなかったが、アセチルコリンの効果は完全に遮断された。骨盤神経切断後の神経節では自発的な興奮の発生と伝播が約0.30.5秒間隔で周期的に認められた。この発火は神経節内で1ケ所数ケ所発生していることが認めれられた。そして、この興奮の変化は6.0×10^<-7>Mのテトロドトキシンで完全に消失した。KClの効果は正常神経節と同じ濃度で同じ様な経過を示したが、アセチルコリンの効果は正常神経節の約1/51/10の濃度閾値で同様の変化をおこすことが認められた。したがって、骨盤神経切断後のラット骨盤神経節には自発発火する神経細胞群とそれに引き続き興奮を伝播する神経ネットワークが形成され、より少しの興奮性入力に応じて多くの神経節細胞が興奮し標的臓器の収縮を引き出せる可能性を作っていることが明らかとなった。20匹の猫の一側の仙髄の前根と後根を切断(S1S3)し、712週間後に麻酔に正常側ならびに切断側の骨盤神経節を周囲結合組織を含めて摘出し3MKCl電極を用いて興奮性の特徴について検討した。細胞内電位記録は計172細胞にて行なった。細胞膜電位は平均-62±7.2mVで正常と有為差は認められなかった。EPSP数は13ケで1つ1つの電位は5-9mVあり、正常の4-9ケの入力数で1つあたり2-4mVに比べて、大きくて少ない入力により活動電位が発生することが認められた。下腹神経性興奮入力は87%の細胞に認められ、正常の03%と大きく違って明らかな自律神経の可塑性が認められた。自発性放電は32%の細胞で認められた。70%の細胞で骨盤神経を高頻度高電圧(10Hz<、20V<)で数秒間連続刺激すると刺激終了後数秒した後に漸増する一過性の放電が認められた。この放電は30秒数分間持続した。この骨盤神経刺激では90%の細胞ではfast EPSPは認めなかった。

したがって新しい形のslow EPSPをきたす機構の発現が予想された。in vivoの実験で求心性伝達物質の1つであるサブスタンスPによる放電の発生閾値が対照群の100分の1となった。したがって前述のslow EPSPがこのタヒキニンによるものと予想され今後NK1、NK2受容体拮抗剤を用いた検討を予定している。本年度はラット骨盤神経節のその興奮入力を司る神経の骨盤神経を切断し、神経節の興奮性の変化について検討した。特に神経節全体で少ない興奮性入力に対応して神経節全体が興奮する機構が存在する可能性について電圧感受性色素を用いて神経節全体の対象として検討した。ラットの骨盤神経節を一側だけ切断し2-4週間後にネンブタールによる深麻酔を行い切断側骨盤神経節を摘出した。タイロード液中で周囲結合組織の除去を行い、電圧感受性色素と約30分間浸潤させた後蛍光顕微鏡を用いて観察ならびに実験を行った。電圧感受性色素の明るさの変化は富士フィルム社のデルタロン1700にて測定及び解析を行った。0.6msを1つのフレームとした連続512フレームの測定を繰り返した。明るさの変化については0.01%以下の変化は緑色のままとし、0.05%の変化は黄色0.1%以上の変化で赤となる様に全体を256階調で表示した。正常の骨盤神経節を経時的に測定しても色素の明るさに変化は認められず、全フレームに渡り緑色を示した。1.5×10^<-3>M KCl投与すると一過性に神経節が赤色に変化し0.9秒後にこの興奮は消失した。KClの濃度を増加させると濃度依存的に赤色化する部分の面積が増大したが消退時間に相違はなかった。同様に3.3×10^<-6>M以上の濃度のアセチルコリンでも画面が赤色に変化した。KClの変化は神経節遮断薬のヘキサメソニウムで影響を受けなかったが、アセチルコリンの効果は完全に遮断された。骨盤神経切断後の神経節では自発的な興奮の発生と伝播が約0.30.5秒間隔で周期的に認められた。この発火は神経節内で1ヶ所数ヶ所発生していることが認められた。そして、この興奮の変化は6.0×10^<-7>Mのテトロドトキシンで完全に消失した。KClの効果は正常神経節と同じ濃度で同じ様な経過を示したが、アセチルコリンの効果は正常神経節の約1/51/10の濃度閾値で同様の変化をおこすことが認められた。したがって、骨盤神経切断後のラット骨盤神経節には自発発火する神経細胞群とそれに引き続き興奮を伝播する神経ネットワークが形成され、より少しの興奮性入力に応じて多くの神経節細胞が興奮し標的臓器の収縮を引き出せる可能性を作っていることが明らかとなった。
気管支喘息患者のIL-13遺伝子変異と気道リモデリング

我々は日本の気管支喘息患者においてIL-13の110番目のアミノ酸がグルタミンへ変化しているホモの患者(IL-13Q110/Q110)は、肺機能低下と有意な関連があることを示した。さらにIL-13Q110/Q110の患者において気管支洗浄液中のIL-13、IL-23、IL-11、GM-CSF、ヒアルロン酸、CCL8濃度がワイルドタイプの患者に比し増加し、気管支粘膜上皮基底膜は有意な肥厚が認められた。したがってIL-13Q110/Q110はIL-13によるアレルギー性炎症を増加させ気道をリモデリングの方向へ導き、喘息患者の肺機能を低下させる一つの要因になると考えられた。岩手医科大学呼吸器アレルギー膠原病内科の喘息外来へ通院中の患者から、インフォームドコンセントが得られた患者320名より肺機能検査、静脈血採血を行った。リンパ球からDNAを抽出しIL-13(Q110)について検索し、また血清からIL-13濃度をELISAで測定した。さらに、同意が得られた患者12名にっいて気管支鏡下気管支粘膜生検を行い、基底膜の厚さを測定した。結果ホモタイプQ110の患者は、ヘテロ(R110/Q110)やワイルドタイプ(R110)の患者群に比し肺機能上FEV1とMMFが有意に低下しており、さらにFEV1の年あたりの低下量が有意に増加していた。また、血清中のIL-13濃度は有意に高値を示していた。気管支粘膜生検組織においてQ110群は基底膜の厚さが他2群に比し有意に肥厚していた。さらに各群から採取した気管支粘膜組織から線維芽細胞を分離培養し、それぞれリンパ球と共培養を行った結果、線維芽細胞内の転写因子Ets-1の活性化と気管支リモデリングについて中心的な役割を果たすテネーシンの産生が増加していた。その結果、IL-13(Q110)の喘息患者においては気道局所におけるリモデリングが進行し末梢気道障害が惹起されると考えられる。これまで喘息患者の中で特に肺機能低下を強く起こすグループがあることが知られていたが、今回IL-13(Q110)をもっ患者群である可能性が明らかになった点で意義がある。診察時においてIL-13(Q110)の喘息患者においては出来るだけ早期に高用量ステロイド吸入を行うことにより、末梢気道障害を予防することが可能になると考えられ、IL-13(Q110)の検索が臨床的に重要であると考えられる。平成20年度において、気管支喘息患者の中でIL-13(Q110)をもつ患者は気管支の気道リモデリングが進行することにより肺機能が著しく低下している事を示した。21年度においては気道リモデリングに関与する分子を同定するためにIL-13(R110)とIL-13(Q110)との患者からそれぞれ採取した末梢血単核球と線維芽細胞とを共培養をした後、線維芽細胞からRNAを抽出後マイクロアレイを用いて網羅的に強発現する分子あるいは減弱する分子とを比較検討した。その結果IL-23、CCL-8、CSF-3、CSF-2などがIL-13(Q110)患者からの単核球と共培養を行った線維芽細胞において有意に強く発現が認められたが、一方低下した分子は認めなかった。さらに各患者群に対し再び気管支鏡下に気管支洗浄液の採取を行い各分子の濃度比較を行った。その結果in vitroの結果と同様にこれら分子の気管支洗浄液中の濃度はIL-13(Q110)患者において有意に高値を示した。次にIL-13(Q110)患者においてこれまでの治療を継続する群と、高用量吸入ステロイドを上乗せ投与する群とに分け6か月後に群間で比較したところ、高用量吸入ステロイド投与群では洗浄液中のこれら分子は有意に低下し、気道上皮基底膜の厚さは薄くなっており肺機能低下は改善された。以上、IL-13(Q110)喘息患者の肺機能はIL-13(R110)患者の肺機能と比較したときに有意に低下しているが、高用量吸入ステロイドの投与によりIL-13やIL-23、CCL-8などの発現を抑制し、気道リモデリングと肺機能低下をおさえることが可能になることを示した点で意義がある。臨床においては喘息患者の診察時に早期からIL-13(Q110)の有無を確認し治療法を決定することにより患者のQOLを保つことが可能になる点で重要である。岩手医科大学病院

喘息外来通院中の気管支喘息患者で、口頭と文書による同意が得られた患者336名から末梢静脈血を採取しリンパ球のDNAを抽出、IL-13の110番目のアミノ酸がアルギニンからグルタミンへ変異しているIL-13(Q110)の患者群と、変異のないワイルドタイプIL-13(R110)の患者群とに分けて1年間の観察期間を置いた後に肺機能、気管支粘膜上皮基底膜の厚さ、気管支洗浄液中の各種メディエーター濃度をそれぞれ測定し群間比較した。その結果IL-13(Q110)患者はIL-13(R110)患者に比し、有意に肺機能が低下し気管支粘膜上皮基底膜も肥厚しており、さらに気管支洗浄中のIL-13、IL-23、CCL-8、CSF-2、ヒアルロン酸など、これまで喘息患者の気道リモデリングに関係すると報告されている各種メディエーターの濃度が有意に高値であった。次にIL-13(Q110)患者群を2つのグループに分け、すなわちこれまでの治療を継続するグループと高用量吸入ステロイドを上のせして治療をするグループとに分け1年間の治療をそれぞれ行った。1年後の肺機能検査において高用量吸入ステロイド上のせグループでは、従来の治療を継続したグループに比し有意に改善していた。基底膜の厚さは有意に薄く気管支洗浄液中の各種メディエーター濃度は有意に低下していた。これらの結果から、IL-13(Q110)は喘息患者の肺機能低下を来たす1つの遺伝的要因と考えられ、さらにその治療法が示された点で意義がある。外来において気管支喘息と診断し同時に遺伝子型を同定することにより、たとえ軽症であっても早期から高用量吸入ステロイドを投与することで肺機能低下を未然に予防できる一つの可能性を示した点で重要である。
人工膝関節置換術における関節面圧測定装置の開発研究

本研究の昭和63年度、および平成元年度の2ヵ年にわたる研究実施計画に対して、人工膝関節置換術における関節面圧測定装置の研究開発、およびこれに関連した諸研究において十分満足できる研究成果が得られ、本年度をもって終了した。本研究の目的は、膝関節運動に伴う人工膝関節の大腿脛骨関節面の圧分布変化を定量的に計測し、これによりコンポ-ネントの固定位置評価を行ない、その修正を手術中に可能にする計測システムを研究・開発することであった。先ず、人工膝関節面圧分布計測システムを試作し、屍体膝実験、および臨床試用を行ない、そのシステムの評価をした。得られたデ-タはフロッピ-ディスクに収め、目的に応じてマイクロコンピュ-タで解析できるようにした。最終年度では、このシステムを改良し、圧センサを高容量のものに変えた。更に、膝関節に再現性ある定量的負荷を与える目的で膝関節運動制御システムを開発・製作した。この制御方法はある一定の関節運動と足底力パタ-ンをあらかじめ作成しておき、その各々のデ-タに対して独立にサ-ボ制御するものである。これにより、歩行、椅子からの立ち上がりなどの日常生活における様々な膝関節運動をシミュレ-トすることが可能である。この両システムを用いた実験研究を行なった。屍体膝実験では脛骨コンポ-ネントの位置を変え、膝関節運動に伴う関節面圧分布を連続的に計測した。更に人工靱帯付き人工関節の場合も考慮した実験も行ないその結果を検討した。この他に、膝関節機能を理解するために、伸びトランスデュ-サを用いた膝十字靱帯の機能分析研究、膝関節コンピュ-タシミュレ-ション開発の基礎的研究として有限要素法による解析研究も併せて行なった。人工膝関節置換手術後の合併症として人工関節コンポーネントのゆるみがある。本研究は、手術時に人工膝関節の大腿脛骨関節の面圧分布を計測することにより、良好な人工関節固定位置を決定し、これにより技術的問題に起因するコンポーネントのゆるみ防止をはかることを目的としている。すなわち、人工膝関節手術時の技術的支援システムの開発・実用化である。まず最初に、膝関節バイオメカニクスを理解する手段として、伸びトランスデューサを使用した膝関節運動に伴う屍体膝靱帯の長さ変化計測実験を行ない、靱帯の力学的機能を知る上で興味ある結果を得た。この知見に基づき初年度に行なわれた当研究の事項について以下に総括して示す。1.計測システムの開発と試用:(1)人工膝関節脛骨コンポーネントに12個の超小型圧センサ(φ=6mm:最大許容荷重5kg重)を埋め込み、面圧分布測定計を製作した。(2)マイクロコンピュータシステムによるデータ情報処理解析プログラムを開発し、得られた圧分布データを視覚的に容易に理解できるグラフィック表示法を実現した。(3)屍体膝にて実験を行ない、この面圧計の有用性を確認した。次いで、手術室において臨床的に試用し、ある程度信頼性あるデータの得られることが認められた。2.圧分布測定計の改良:圧センサを最大許容荷重100kg重までのセンサに替え、これにより日常生活で膝関節が経験する圧力に近似した圧分布測定が可能となった。3.膝関節運動負荷装置の開発:これまでの実験では、負荷の与え方は徒手的てあった。再現性ある負荷を膝関節に与えるため、新たに本装置の開発製作を行なった。これは足底力と膝関節運動(屈曲角度、運動速度)を連続的に制御する装置である。以上述べたように本研究の63年度の計画はほぼ達成され、次年度の研究予定へ速やかに移行可能な状態である。すなわち屍体膝実験による装置システムの確立、臨床応用への実用化等を計画している。

本研究の目的は、膝関節運動に伴う人工膝関節の大腿脛骨関節面の圧分布変化を定量的に計測し、これによりコンポ-ネントの固定位置評価を行ない、その修正を手術中に可能にする計測システムを研究・開発することであった。初年度では、人工膝関節面圧分布計測システムを試作し、屍体膝実験、および臨床試用を行ない、そのシステムの評価をした。得られたデ-タはフロッピ-ディスクに収め、目的に応じてマイクロコンピュ-タで解析できるようにした。次年度では、このシステムを改良し、圧センサを高容量のものに変えた。更に、膝関節に再現性ある定量的負荷を与える目的で膝関節運動制御システムを開発・製作した。この制御方法はある一定の関節運動と足底力パタ-ンをあらかじめ作成しておき、その各々のデ-タに対して独立にサ-ボ制御するものである。これにより、歩行、椅子からの立ち上がりなどの日常生活における様々な膝関節運動をシミュレ-トすることが可能である。この両システムを用いた実験研究を行なった。屍体膝実験では脛骨コンポ-ネントの位置を変え、膝関節運動に伴う関節面圧分布を連続的に計測した。更に人之靱帯付き人工関節の場合も考慮した実験も行ないその結果に検討した。この他に、膝関節機能を理解するために、伸びトランスデュ-サを用いた膝十字靱帯の機能分析研究、膝関節コンピュ-タシミュレ-ション開発の基礎的研究として有限要素法による解析研究も併せて行なった。
情報基礎教育の実践成果を活かした評価基準の共有化に関する研究

後期中等教育の情報基礎教育に関して、成果物の評価方法や基準について検討を行った。評価基準の基礎はできたものの、完全な基準作成には至っていない。情報共有のためのポータルサイトサーバを更新し、これまでの活動をまとめた報告書を刊行した。情報教育の評価で客観化・共有化が難しい「関心・意欲・態度」に関する評価基準の確立と共有に向けて、今年度は次の活動を行い一定の成果を得た。(1)学習成果を広く収集・蓄積する活動○収集・蓄積に必要なポータルサイトサーバを更新し、三訂版に対応したコンテンツを整備した。○学会活動等で、本研究への参加呼びかけを行った。(2)蓄積された学習成果を評価し、結果を集積する活動○評価基準のために、他分野の学習評価基準の検討を行った。○学習成果と評価基準との関係について、対応付けの十分な結論まで至っていない。(3)評価結果を相互に批評し合い一定の基準を策定する作業○テキストと学習ノートが改訂されたため、具体的な批評が行えるまでの対応が不十分であった。○研究代表者・分担者が集まったとき検討した。(4)三訂版の刊行と学習教材整備○活動の前提となるテキストと学習ノートの三訂版を10月に刊行し、これに準拠した学習教材の整備を行った。本研究では、情報教育において教育評価の客観化・共有化が難しい「関心・意欲・態度」を取り上げ、これまで我々が行なってきた高等専門学校(高専)における情報基礎教育の活動実績を活用して検討している。本年度は、研究活動を定常的に支えるためのサーバ更新を予定通り完成させた。引き続き(1)学習成果を広く収集・蓄積する呼びかけ(2)学習成果の評価と基準の検討を行い、3月に「情報基礎教育の評価に関するシンポジウム」を開催して、これまでの活動報告と検証を行った。本年度の活動では、評価結果を相互に批評し合い一定の基準を策定する作業や基準を公開して広く批評を受け精緻化する活動については、まだ不十分であり、最終年度にさらに進展させなければならない。本研究では、情報教育において教育評価の客観化・共有化が難しい「関心・意欲・態度」を取り上げ、これまで我々が行なってきた高等専門学校(高専)における情報基礎教育の活動実績を活用して検討してきた。これまでの活動を通して、下記の研究成果を得た。(1)情報共有基盤として活動を定常的に支えるためのポータルサイト用サーバの更新(2)ポータルサイト上のコンテンツとデザインの更新(3)学習成果の収集・蓄積の拡充(4)独自シンポジウムの開催と他の研究会等を通した討論・発表による学習成果の評価と基準の検討(5)評価基準としてブルームの目標分類学(認知領域)を使うことの有効性さらに、本研究実施期間中に、(独)国立高等専門学校機構「モデルコアカリキュラム(試案)」の策定が行われたので、情報関連の備えるべき能力と到達レベルに関して、情報基礎教育との整合性を検討した。その結果、教育内容と目標についての有効性を確認するとともに、評価の問題点を洗い出すことができた。最終目的である評価に関する基準策定は、いまだ不十分であり公開に至っていない。本研究期間が終わった後も引き続き検討を進め、公開を目指したい。なお、いっそうの情報共有を図るため、これまでの活動をまとめた冊子体の「『情報基礎教育』推進総括報告書」を作成した。情報共有の環境整備が完了しシンポジウム開催による意見交換はできたものの、評価基準の明確化とそれの基づく検証が予定よりも遅れている。教育効果の評価を扱うためには、他分野での成果を取り入れる必要があり、このための方法論を再検討する必要がある。また、評価基準の検討や基準に基づく検証は、電子メールやWebサイトの利用だけでは十分に行えないので、集まって議論する場を設ける必要がある。
可視～近赤外域分光機能型超高分解能OCTイメージング

1.可視域における超高分解能OCTシステムの開発ー超短パルスチタンサファイアレーザーとフォトニック結晶ファイバを用いて,波長400-600nmの可視域に,超高分解能OCT用のスーパーコンティニューム光を生成した.更に,ファイバデバイスを用いて可視域の超高分解能OCTシステムを開発し,光源と合わせて用いることで,断層イメージングシステムを開発した.2.生体サンプルの波長依存性の評価ーこれまでに開発した近赤外域のOCTに加えて,上記で開発した可視域の超高分解能OCTを用いて,ラットの肺組織や,ラットの肝臓サンプルのOCTイメージングを行った.それぞれのサンプルにおいて,高精細な断層イメージを得ることができた.また,波長依存性の評価を行い,長波長帯において深い侵達長が得られることを確認した.3.OCTを用いた疾患サンプルのイメージングーこれまでに開発した数種のOCTを用いてラット肺組織の非破壊断層イメージングを行った.更に,計画班の森によって開発された医用3D表示・解析ソフトであるNewVESを用いて,ラット肺組織のイメージングと解析を行い,COPDによる肺胞の体積変化量の算出に非破壊計測で初めて成功した.4.本研究のまとめー本研究の考察・検討,および解析を行った.特に,正常・疾患サンプルのOCTイメージングの波長依存性を検討・解析し,疾患部の特定や早期発見の手法を検討した.更に,本研究の総括を行った.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。1.可視域超高分解能OCTの開発超短パルスチタンサファイアレーザーと高非線形フォトニック結晶ファイバを用いて,帯域幅155nm,中心波長600nm,平均強度約30mWの,ガウス型スーパーコンティニューム光を生成した.対応する理論分解能は,生体中で0.72umである.更に,その後にファイバ型干渉計に導入しやすいよう,フォトニック結晶ファイバとシングルモードファイバの融着接続を行った.2.ラット肺組織の超高分解能OCTイメージングラットの肺組織に生理食塩水やホルマリンを注入したサンプルを,3波長のOCTを用いて3次元的な断層計測を行い,内部構造のイメージングを行った.更に,測定結果を,医用画像ソフトNewVESを用いて表示,解析し,正常,およびCOPDライクな疾患サンプルについての肺胞の体積の算出を行った.非破壊で肺胞の体積の算出を行い,また疾患サンプルにおいては約20倍,肺胞の体積が拡張していることが見積もられた.3.各種生体組織のOCTイメージング共同研究によりラットの肝臓サンプルの断層イメージングを行った.その結果,肝臓の構造や生成された脂肪滴を非破壊に観測することができた.全体的には当初の研究計画通り,概ね順調に進展している.1.可視域における超高分解能OCTシステムの開発ー超短パルスチタンサファイアレーザーとフォトニック結晶ファイバを用いて,波長400-600nmの可視域に,超高分解能OCT用のスーパーコンティニューム光を生成した.更に,ファイバデバイスを用いて可視域の超高分解能OCTシステムを開発し,光源と合わせて用いることで,断層イメージングシステムを開発した.2.生体サンプルの波長依存性の評価ーこれまでに開発した近赤外域のOCTに加えて,上記で開発した可視域の超高分解能OCTを用いて,ラットの肺組織や,ラットの肝臓サンプルのOCTイメージングを行った.それぞれのサンプルにおいて,高精細な断層イメージを得ることができた.また,波長依存性の評価を行い,長波長帯において深い侵達長が得られることを確認した.3.OCTを用いた疾患サンプルのイメージングーこれまでに開発した数種のOCTを用いてラット肺組織の非破壊断層イメージングを行った.更に,計画班の森によって開発された医用3D表示・解析ソフトであるNewVESを用いて,ラット肺組織のイメージングと解析を行い,COPDによる肺胞の体積変化量の算出に非破壊計測で初めて成功した.4.本研究のまとめー本研究の考察・検討,および解析を行った.特に,正常・疾患サンプルのOCTイメージングの波長依存性を検討・解析し,疾患部の特定や早期発見の手法を検討した.更に,本研究の総括を行った.可視域の超高分解能OCTによるイメージングを実現し,更に多波長のシステムを用いて波長によるイメージングの比較を行い,分光情報を用いた疾患部の早期イメージングの可能性を議論する.28年度が最終年度であるため、記入しない。
強震動の構造物に対する破壊力の評価指標

1.将来の大地震による都市地域の地震動強さの確率的予測ならびにこれに伴う建築物群の被災度の予測を行う方法を開発し、仙台地域を対象とした事例解析を行ってその有効性を検討した。2.地震動強さの確率的予測については、当該地域の地震動に影響を及ぼすような地震発生域を、類似した地震活動特性を有する小区域に分割して各々の地震発生の確率モデルを定め、つぎに、地域に特有な地震動の伝播特性モデルを既往の強震記録資料や震害分布資例に基いいて設定し、コーネルの点震源集会の考え方に基いてある年数内の最大基盤地震動の確率的特性を定めさらに、仙台地域の表層地盤増巾度特性を、宮城県作成の【500^m】メッシュ分類に基いて求め、最大地表地震動の評価を行い、その期待値を用いて地表地震動強さのハザードマップをメッシュ形式で作成した。3. 1978年宮城県沖地震における仙台地域の木造建物の被害率資料と仙台地域のハザードマっプによる地表地震動強さの資料に基き、物部の木造被害率評価の手法を基礎として、木造建物の耐震性能指標の確率モデルを作成した。一部壊以上、半壊以上、全壊のそれぞれに対応する木造建物の耐震性能確率モデルは、平均値がそれぞれ350,650, 800ガル、変動係数がいづれも0.3の対数正規分布で表わされる。これは、建物応答倍率を1.0,木造建物の破壊を塑性破壊としたときのみかけの降伏耐力(降伏加速度)分布とみなせる。一部壊が生ずる限界点を降伏耐力とすれば、限界耐力の期待値は350がルであり、半壊ならびに全壊に対応するみかけの耐力の期待値は塑性率をdとすると、エネルギー一定則を仮定すれば【√!(2d-1)】×降伏耐力で表わされるので、半壊、全壊に担当する塑性率はそれぞれ2、22及び3.11となる。このモデルを用いて、仙台地域における木造建物の被災率の将来予測を行った。