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離島に於ける新エネルギー開発及び利用技術教育に関する研究

離島におけるエネルギー確保のために自然エネルギーを活用するための技術ならびに利用技術教育に関して研究を行った。先ず自然エネルギーを電力系統に大規模導入するためには電力負荷需要に応じて発電電力を制御する必要がある。本研究では、オブザーバを用いて負荷需要を推定し、その需要に応じて風力発電機の発電電力を制御することにより電力系統を安定化する手法を開発した。これらの技術により自然エネルギーの利用技術教育が可能となる。当該年度は、主に中学校生徒の教材に適する風力発電システムの開発と設計・製作を行った。また、教師用の風力発電システムと太陽光発電システムについて種々検討し、これらの最適運用等の面からその運用方法を研究した。まず、生徒用の教材としての風力発電システムについては、沖縄県の年平均風速が約5m/sである事等をふまえて設計・製作を開始した。この結果、数W程度の出力の直流発電システムを作る事が、中学校生徒一人の教材として適切であることが判明した。発電量を余り大きくすると、羽根の半径や支持工作物等が大型化し、種々なバランス等が崩れ、教材としては危険を伴うためである。発電機は多極のものを使用して電圧を上げ、発電効率の向上を図りたいが、小さなものは市販されていないだけでなく、設計・製作理論も中学生の教育レベルをはるかに超える。ここでは、市販の安価な直流永久磁石モータを用い、一個当たりの発電電圧の小ささを、生徒各人の発電機を数個十数個直列にして補い、これを12Vバッテリにつなぎ10日程度充電してから、インバータで100V交流に変換し家電製品を稼働させ、エネルギ変換を体感させる教材を開発した。なお、風車はプロペラ型とサポニウス型を試作した。前者は、複雑な形状のため、発泡スチロール型を作り、これにFRPを布と一緒に塗って製作した。後者は、市販の出来るだけ大きな容器を半分に切り利用し製作した。教材としては、共に一長一短がある。前者は製作が困難だが効率がよい。後者は製作が容易だが効率が悪い。ものづくり教育を主とするか、エネルギ教育を主とするかで選択が異なる。さらに、生徒の興味を惹くためモニュメント的な教材としての視点も必要となるのかも知れない。なお、教師用の発電機については、簡単な設計・製作方法を模索したが、大型になるため風力発電機の羽根の部分の製作が大学の技術のみでは非常に難しい。そこで、市販の風力・太陽光発電システムを購入し、実際の風力・太陽光発電システムの最適予測運用方法等について研究を進めた。この研究成果の一部が、下記の学術的研究成果として、公表されている。近年、環境問題やエネルギー枯渇問題等を克服するため、世界中の多くの地域において環境に優しい発電形態である風力発電が積極的に導入されている。特に我が国に多く存在する離島では、年間を通して良風が得られる風力発電に適した地域が多く存在するため、風力発電設備の導入は離島における主電源である重油を用いたディーゼル発電による環境負荷を低減することができる。しかしながら、風力エネルギーは不規則であり、風速変動により風力発電機出力は大きく変動する。そのため、風力発電機単機容量の増加や電力系統への導入量増加に伴い、離島のような小規模電力系統では周波数変動対策が必要となる。また、自然エネルギー技術教育を行うための機器を開発する必要がある。本研究では風力発電機の出力電力変動が系統周波数へ及ぼす影響を抑制するため、可変速風車、ピッチ角制御や風車慣性を利用する手法など、様々な風力発電機の出力電力制御法を提案した。従来の技術では、風力発電機出力電力を平滑化することを目的としており、出か電力平滑化は達成されていない。そこで本研究では、今後着実に系統導入量が増加すると予想される風力発電機に潜在する能力の有効活用を考え、負荷周波数に可能な限り影響を及ぼさないような風力発電機出力電力のアクティブ出力電力制御により電力系統の負荷周波数制御を達成する技術を開発した。風力発電を島嶼地域に大規模導入するための本技術を用いて太陽電池を大規模に電力系統へ導入することが可能であるため、今後のエネルギー供給を担う技術者教育に資すると考えられる。
生体リズムの可視化を用いた糖尿病患者への新しい保健指導方法の開発

本研究の目的は、生体リズムを整える糖尿病患者への介入が、新たな生活習慣を獲得させ、糖尿病の改善に寄与できるかを明らかにすることである。新たな生活習慣を獲得させるために、活動と睡眠の可視化を通して、対象者が生活習慣の問題と改善策を自分で見出すことを目指す。朝食の欠食や不適切な光環境などが糖尿病に悪影響を及ぼすことが明らかになっているが、その背景には生体リズムの乱れが関連している。しかし、最新の糖尿病治療ガイド(2016)は、生体リズムの視点に基づく食事や運動のタイミング・光環境・睡眠について言及していない。生活習慣の基盤にある生体リズムに着目することは、増え続ける糖尿病患者に対する保健指導の新たな糸口になると期待できる。当初の計画では、介入プログラムが糖尿病に及ぼす効果の検証として、以下の内容を予定していた。1対象者の抽出、2研究目的と方法の説明、3介入群と対照群の2群に分ける、4プレ介入の実施しかし、本年度は、研究者側の私的事由等により、予定していた研究(糖尿病境界域群に対する介入プログラムの作成など)ができず、これまで得たデータの分析、ならびに、学会等に参加して情報収集などを行った。(東京国立精神神経研が主催している認知行動療法の研修に参加するなど)。次年度よりスムーズに介入・調査が行えるように準備を行った。また、これまで研究フィールドとしていた京丹後市での研究続行が困難な状況であり、新しいフィールドを探す必要が発生したため、その調整を行っている。私的事由により本年度は研究実施ができず、予定よりも大幅に遅れている状況である。現在、1年目に取得したデータをふまえ、次年度の研究を練っている段階であり、最終年度となる3年目に糖尿病境界域群に対する介入プログラムの考案とプレ実施を行う予定である。2019年度は研究責任者が出産・育児休暇を取得予定であるため、研究は関係者との調整や、準備にあてる予定である。2020年度は糖尿病境界域群に対する介入プログラムの考案とプレ介入を予定している。新しくフィールドを開拓する必要が生じているが、研究責任者がこれまで培ったノウハウを生かして、連絡調整を随時行っていく予定である。平成29年度の当初予定では、介入プログラム(案)を作成し、それをもとに少人数を対象としたプレ介入を行うことを計画していた。しかし、平成28年度に地域住民1600人を対象にして行った「睡眠(生体リズム)と糖尿病の質問紙調査」の結果、糖尿病群は睡眠の質が悪い傾向があることに加え、睡眠そのものや生活習慣に対する意識の個体差が大きいことも明らかになった。個体差が大きく、それぞれに合わせた介入プログラムを作成するのは困難であるため、実態に即した介入プログラム作成のために、事例検討が必要であると判断した。そこで、平成29年度は、糖尿病予備群(HbA1c5.66.4%)を中心とした地域住民20名を対象に、睡眠と生活習慣の実態を、主観と客観の両方の視点で分析を行うために、実態調査を行った。具体的には、アクチウォッチ(活動量計)とおんどとり(小型温湿度計)を用いた機器測定を行い、その結果をもとに1時間程度の面談を実施した。客観的な測定結果と、主観的な面談での発言内容を合わせて、分析を行った。対象者の平均年齢は68.6±4.5歳、HbA1cは6.1±0.5%であった。アクチウォッチで測定した睡眠効率の平均は83.8±5.4%であり、約半数が85%以下であったが、実際に睡眠による休息が取れていなかったのは4分の1程度の人数にとどまった。現在、事例検討の途中である。当初の計画では、平成29年度のうちに介入プログラム案を少人数に施行し、平成30年度から本介入を行っていく予定であったが、より実態に即したプログラムを考案するために、平成29年度は少数例の事例検討(客観的な測定と面談)を行った。また、平成29年度実態調査の事例検討に予定より大幅に時間を要しており、当初の計画に対して遅れが生じている。加えて、京丹後市で研究継続が困難になる可能性があり、研究対象地域および対象者の再調整が必要な状況が発生している。

1対象者の抽出、2研究目的と方法の説明、3介入群と対照群の2群に分ける、4プレ介入の実施しかし、本年度は、研究者側の私的事由等により、予定していた研究(糖尿病境界域群に対する介入プログラムの作成など)ができず、これまで得たデータの分析、ならびに、学会等に参加して情報収集などを行った。(東京国立精神神経研が主催している認知行動療法の研修に参加するなど)。次年度よりスムーズに介入・調査が行えるように準備を行った。また、これまで研究フィールドとしていた京丹後市での研究続行が困難な状況であり、新しいフィールドを探す必要が発生したため、その調整を行っている。私的事由により本年度は研究実施ができず、予定よりも大幅に遅れている状況である。現在、1年目に取得したデータをふまえ、次年度の研究を練っている段階であり、最終年度となる3年目に糖尿病境界域群に対する介入プログラムの考案とプレ実施を行う予定である。研究対象地域の再調整を最優先して行う。そのうえで、平成30年度に介入プログラム案を作成し、プレ介入を実施できるよう調整予定である。2019年度は研究責任者が出産・育児休暇を取得予定であるため、研究は関係者との調整や、準備にあてる予定である。2020年度は糖尿病境界域群に対する介入プログラムの考案とプレ介入を予定している。新しくフィールドを開拓する必要が生じているが、研究責任者がこれまで培ったノウハウを生かして、連絡調整を随時行っていく予定である。当初計画では、平成29年度にプレ介入を施行する予定であり、そのための謝金や運用費として計上していた。しかし実際には、平成29年度は実態調査と事例検討を行ったため、プレ介入を実施できなかった。そのため、そのプレ介入のための謝金や運用費として計上した金額が余る結果となった。平成30年度には、本介入の前にプレ介入を実施予定であり、繰り越しした金額をそれに充当予定である。今年度、研究の準備・調整などを行ったが、実際の介入実験まで行うことができなかったため、その分、謝金や郵送費、交通費などの支出がなく、次年度に繰り越すこととなった。次年度に実際に糖尿病境界域群に介入を行う際に、機器の郵送返送や、面談のための交通費、協力者への謝金等に助成金を使用する予定である。
脱神経筋のアポトーシスとその修復機構

ウィスターラットの薄筋を用いて脱神経モデルを作成、1、2,3,4週後に筋体を採取、以下の分析を行った。1)ピロリン酸電気泳動法を用いたミオシンアイソフォームの分析、2)ミオシンH鎖アイソフォーム特異的モノクロナール抗体を用いた免疫組織染色、3)抗BrdU、MyoD抗体を用いた免疫組織染色、4)TUNEL法(Apop Tag)を用いたアポトーシスの検出、5)遊離ヒストンend-labelling法を用いたアポトーシスの検出、6)電子顕微鏡による検索、7)アガロースゲルDNA電気泳動法。ピロリン酸電気泳動法により脱神経後、胎児型ミオシンが検出され、特に脱神経後2-3週において最も多かった。免疫組織染色により、一部の脱神経線維が胎児型ミオシン陽性を示し、さらに強陽性を示す小細胞(筋衛星細胞と思われる)も認められた。MyoD陽性を示す小細胞(核)もみられた。こうした所見は、脱神経筋において筋衛星細胞の活性化がみられ、この活性化筋衛星細胞は互いに癒合して新しい再生線維を形成するのではなく、脱神経線維に癒合し修復をこころみていると考えられた。TUNEL法により、2-4週において陽性核が散見され、また遊離ヒストンend-labelling法において遊離ヒストンが1,2週においてコントロールより有意に増加していた。しかし、アガロースゲル電気泳動法においてDNAラダー形成は認められなかった。このように脱神経に伴う筋萎縮、筋核の減少にはアポトーシスが関与していることが示唆された。Wistarラットの薄筋を脱神経後、経時的に(胎児型、遅筋型、速筋型)、MyoD、デスミン、NCAM、ジストロフィンのそれぞれモノクロナール抗体によって免疫染色することのよって修復過程を解析した。さらにミオシンH鎖をピロリン酸電気泳動法で、アポトーシスをDNA末端標識法、ELISAさらにアガロースゲル電気泳動法にて解析した。また、を用いて筋衛星細胞を観察した。脱神経後、胎児型ミオシンがピロリン酸電気泳動法で確認され、特に脱神経後24週にて最も多く認められた。免疫組織染色においても、胎児型ミオシンが活性化筋衛星細胞といくつかの脱神経線維において認められた。MyoDも一部の活性化筋衛星細胞で発現していた。TUNEL法およびELISA法においてはapoptosisに見られる核のDNA断片化が認められたが、おそらく微量であるためアガロースゲル電気泳動法では検出されなかった。透過型電気顕微鏡では、既存の脱神経線維に融合する活性化筋衛星細胞が認められた。こうした結果は、筋線維核のapoptosisを確定するものではないが、脱神経後の筋核の減少のメカニズムを示唆するものである。すなわち、脱神経後に多くの核にアポトーシスが起りその変化を受けて近傍の筋衛生細胞が分裂増殖するとともにその一部は活性化され胎児型ミオシンを発現するようになり、やがてアポトーシスが起っている細胞に融合し修復しようと試みる。結果的に核は少しずつ筋衛生細胞からのものと置き換えられた核も神経支配がある一定期間得られないと同様にアポトーシス様のDNAの断片化がみられるようになり、再び同様の修復過程のサイクルが始まり、これを繰り返しながら筋細胞は萎縮していく。ウィスターラットの薄筋を用いて脱神経モデルを作成、1,2,3,4週間後に筋体を採取、以下の分析を行った。

ピロリン酸電気泳動法により脱神経後、胎児型ミオシンが検出され、特に脱神経後2-3週において最も多かった。免疫組織染色により、一部の脱神経線維が胎児型ミオシン陽性を示し、さらに強陽性を示す小細胞(筋衛星細胞と思われる)も認められた。MyoD陽性を示す小細胞(核)もみられた。こうした所見は、脱神経筋において筋衛星細胞の活性化がみられ、この活性化筋衛星細胞は互いに癒合して新しい再生線維を形成するのではなく、脱神経線維に癒合し修復をこころみていると考えられた。TUNEL法により、2-4週において陽性核が散見され、また遊離ヒストンend-labelling法において遊離ヒストンが1,2週においてコントロールより有意に増加していた。しかし、アガロースゲル電気泳動法においてDNAラダー形成は認められなかった。このように脱神経に伴う筋萎縮、筋核の減少にはアポトーシスが関与していることが示唆された。
巨大複雑天然物から展開する科学-新全合成戦略開発・生体機能の解析と制御

申請者は、分子量500を超える巨大複雑天然物の全合成の超効率化のための、独創的戦略・方法と高度一般化を目指している。平成22年度は、複雑な基質に利用できる新たな直接官能基化反応の開発に成功した。また、複雑天然物であるリアノジン、クロトホルボロンとウアバインの新たな合成戦略を確立した。前年度に光を利用した分子内反応による炭素環アシル化反応を基盤とし、分子間反応による炭素環修飾法の開発に取り組んだ。その結果、ペンタフルオロフェニルイソシアネートが直接カルバモイル化に有効に機能することを見出した。特に、2環性化合物の立体的に混んだ位置に、直接的に酸化度が高い炭素ユニットが導入できる点で、有機合成的に大きな価値を持つ。さらに、ベンジル位C-H結合の直接的ニトロオキシ化を実現する新しい複合試薬を開発した。得られたニトロオキシ基は、ヒドロキシ基・アセチルアミノ基・アジド基・シアノ基などへと1工程で容易に変換でき、合成的に極めて有用である。リアノジン・クロトボルボロン・ウアバインは、重要な生物活性を有する巨大複雑天然物である。これらの全合成が極めて困難な分子に対してラジカル反応を鍵とした3つの新戦略を活用し、多酸素官能基化された中間体の合成を達成した。まず、2官能基同時変換と反応性の高い橋頭位ラジカルを用いる合成戦略により、11連続不斉中心を持ち15位ヒドロキシ基とピロールカルボン酸以外のすべての構造を有する15-ヒドロキシリアノドールを構築することに成功した。次に、Horner-Wadsworth-Emmons反応による連結と分子内橋頭位ラジカル付加反応による7員環構築とを組み合わせて、クロトボルボロン全合成のための重要中間体を得た。さらに、ブロモアセタールを用いた連結反応と続くラジカルによる炭素-炭素結合形成を鍵反応とした、ウアバインの収束的合成法を開発した。分子量500を超える巨大複雑天然物は、強力かつ選択的な生物活性を持つ。一方、これら天然物の全合成と機能化には、現代科学が解くべき大きな課題がある。申請者は本研究において、このような巨大天然物の全合成の超効率化のための独創的戦略・方法を確立し、現在ある合成論理を進化させ高度一般化する。平成20年度は、複雑な基質に利用できる直接酸化反応、0,Se-アセタールを用いる効率的な炭素環構築反応を開発した。また、複雑天然物であるリアノジン、トリプニンAとレジオシドGに関して、合成研究を遂行した。直接酸化反応の開発Mn触媒とmCPBAとの組み合わせ、あるいはmCPBAとトリクロロアセトニトリルとの組み合わせによって、エーテルのC-H結合が直接的に酸化され、ケトンが得られることを見出した。また、ジオキシラン発生源として働くトリフルオロケトン部位を導入した置換基を設計し、分子内C-H結合酸化反応を試みたところ、浩性化を受けていないC-H結合の酸化にも成功した。開発した新方法論を全合成の新しい基盤技術としたい。O,Se-アセタールを用いる炭素環構築反応の開発O,Se-アセタールを用いる炭素環構築反応の開発Pummerer反応によって効率的にO, Se-アセタールが形成できることがわかった。また、得られたO,Se-アセタールからは、室温以下でラジカルを発生でき、効率的な炭素環構築が可能であった。リアノジンの合成研究リアノジンは、全合成が極めて困難な巨大複雑天然物の代表例であり、細胞内カルシウム濃度を調節するイオンチャネル(リアノジンレセプター)の開閉を制御する。本年度は、分子の対称性を応用する新合成戦略により、6個の連続四置換炭素を有する合成中間体の構築に初めて成功した。トリプニンA・レジオシドGの合成研究トリプニンA、レジオシドGは、重要な生物活性を有するが、全合成例は存在しない。これら複雑な天然物に対して、それぞれ異なる新戦略を用い、多酸素官能基化された中間体の合成を行った。平成21年度は、複雑な基質に利用できる直接酸素官能基化・炭素官能基化反応の開発に成功した。また、複雑天然物であるリアノジン、ハイポニンBとレジニフェラトキシンの重要合成中間体の構築法を開発した。直接酸素官能基化・炭素官能基化反応の開発前年度に開発したエーテルのC-H結合酸化能を持つMn触媒-mCPBA複合系が、ベンジル位C-H結合の酸素官能基化に有効であることを新たに見出した。次に、mCPBA-トリクロロアセトニトリル複合系のエーテルのC-H結合酸化能について詳細な検討を行った。反応はラジカル経由であることと、変換対象であるC-H結合の立体・電子的な環境が大きく反応の進行に影響を及ぼすことを明らかにした。また、光反応を利用したC-H結合の直接アシル化反応に成功し、炭素環上の炭素官能基化を実現した。アシル化反応は、さらなる炭素骨格の構築の足がかりとなる官能基を導入できる点で極めて意義深い。巨大複雑天然物の合成研究リアノジン・ハイポニンB・レジニフェラトキシンは、重要な生物活性を有する巨大複雑天然物である。これらの全合成が極めて困難な分子に対してそれぞれ異なる新戦略を活用し、多酸素官能基化された中間体の合成に成功した。

まず、反応性の高い橋頭位ラジカルを用いる合成戦略を開発し、7連続四置換炭素を有するリアノジン5環性構造の構築に初めて成功した。次に、ハイポニンBの連続した二つの四置換不斉炭素を、ヒドロキシピロンを用いたDiels-Alder反応によって1工程で構築した。さらに、キノン誘導体とRawalジエンとのDiels-Alder反応によって高立体選択的に得たcis-デカリンから立体選択的な様々な反応を経て,レジニフェラトキシン重要中間体を合成した。申請者は、分子量500を超える巨大複雑天然物の全合成の超効率化のための、独創的戦略・方法と高度一般化を目指している。平成22年度は、複雑な基質に利用できる新たな直接官能基化反応の開発に成功した。また、複雑天然物であるリアノジン、クロトホルボロンとウアバインの新たな合成戦略を確立した。前年度に光を利用した分子内反応による炭素環アシル化反応を基盤とし、分子間反応による炭素環修飾法の開発に取り組んだ。その結果、ペンタフルオロフェニルイソシアネートが直接カルバモイル化に有効に機能することを見出した。特に、2環性化合物の立体的に混んだ位置に、直接的に酸化度が高い炭素ユニットが導入できる点で、有機合成的に大きな価値を持つ。さらに、ベンジル位C-H結合の直接的ニトロオキシ化を実現する新しい複合試薬を開発した。得られたニトロオキシ基は、ヒドロキシ基・アセチルアミノ基・アジド基・シアノ基などへと1工程で容易に変換でき、合成的に極めて有用である。リアノジン・クロトボルボロン・ウアバインは、重要な生物活性を有する巨大複雑天然物である。これらの全合成が極めて困難な分子に対してラジカル反応を鍵とした3つの新戦略を活用し、多酸素官能基化された中間体の合成を達成した。まず、2官能基同時変換と反応性の高い橋頭位ラジカルを用いる合成戦略により、11連続不斉中心を持ち15位ヒドロキシ基とピロールカルボン酸以外のすべての構造を有する15-ヒドロキシリアノドールを構築することに成功した。次に、Horner-Wadsworth-Emmons反応による連結と分子内橋頭位ラジカル付加反応による7員環構築とを組み合わせて、クロトボルボロン全合成のための重要中間体を得た。さらに、ブロモアセタールを用いた連結反応と続くラジカルによる炭素-炭素結合形成を鍵反応とした、ウアバインの収束的合成法を開発した。
鉄筋コンクリート部材の付着割裂強度に関する研究

大型梁試験体2体および中型梁試験体6体について単純梁形式の実験を平成4年度に、逆対称繰り返し載荷を受ける中型梁試験体4体の実験を平成5年度に、また、柱試験体4体の実験を平成6年度に、それぞれ行い、主筋の付着強度に及ぼす横補強筋の効果、副補強筋の有無、および軸力の影響に関する基礎的な資料を得るとともに、既往の基礎的な実験あるいは比較的小型の試験体実験結果によつ付着強度算定式と比較し、副補強筋の効果が適切に評価されていないことがわかった。平成7年度は、異形鉄筋の付着作用をつかさどる異形節のくさび作用と、それによってコンクリートに生じる応力について、鉄筋軸に直交する面内の2次元問題として非線形有限要素解析を行った。さらに、鉄筋とコンクリートのかみ合い作用による異形ふし前面の局部圧壊および割裂面のコンクリートと横補強筋に生じる引張力を、割裂ひび割れの幅の関数とした力学的モデルを設定し、コンクリートの局部圧壊と割裂が同時に起こる時を付着の限界点と定義し、この限界点における関係式を解くことにより、付着破壊時の割裂ひび割れ幅、横補強筋応力度および付着強度式を導いた。さらに、平成4年度から行ってきた実験結果に基づき、各係数を算定し、実用付着割裂強度式を提案した。提案した付着割裂強度式の既往の付着実験結果に対する適合性について検討し、提案した付着割裂強度式は、横補強筋比、付着長さ、副補強筋の有無およびコンクリート強度の影響をよく評価できることを示した。以上、今年度の研究成果に加えて、研究の最終年度として報告書をまとめた。年度当初には、実大の梁型試験体2体および中型試験体6体を製作し、実験を行ったが、そのうち大型試験体1体および中型試験体1体のコンクリートの特性は不良であった。1つの試験体について、上端筋および下端筋、および試験体左右端について鉄筋の付着性状を調べることができる工夫をし、単純梁形式で加力を行った。試験体の変数は、主筋本数、主筋径、横補強筋比、横補強筋の配置(外側の外周補強筋と内側の副補強筋)である。いずれの試験体も、曲げひび割れ、せん断ひび割れが発生した後、主筋に沿った付着割裂ひび割れが広がって破壊に至った。実験の結果、横補強筋として副補強筋を用いると、外側と内側にある主筋の付着応力度が同時に最大値に達し、その値もほぼ同程度であった。副補強筋を使用しない場合には、内側の主筋の付着応力度が外側の主筋よりも早く最大応力度に達し、その値は外側主筋の付着強度より低くなっていた。上端筋と下端筋の付着強度は、従来提案されているように、1:1.2程度であった。これまでに提案された付着強度式のこの実験結果との対応を検討したが、副補強筋の梁主筋付着強度に対する効果が適切に評価されていないことがわかった。そこで、この実験結果を参考に、副補強筋および主筋中心間距離をする付着強度式を提案した。提案式は単調載荷を想定した場合には適合性がよいが、今後繰り返し加力した試験体に対して検討する必要がある。本年度は、鉄筋コンクリート造梁部材のせん断強度に及ぼす主筋とコンクリート間の付着の影響に関して研究を行った。まず、既往の実験的研究を調査した。せん断補強筋のない梁で、主筋とコンクリートを絶縁させた場合、断面では平面保持が保たれず、コンクリートに損傷が生じることなく強固なアーチが形成される。これに対して、主筋とコンクリート間に付着が存在する場合には、斜めひび割れが発生し、斜めひび割れより外側のコンクリートだけでアーチが形成され、その耐力は付着のない場合と比べて小さい。これはせん断スパン比が大きいほど顕著であり、せん断スパン比が比較的大きければ、部材は斜張力破壊に至り、せん断ひび割れ発生後の耐力上昇はない。

このように、付着の有無はせん断ひび割れの発生に大きく関係し、さらに梁のせん断耐力のうちのコンクリートの負担分に大きな影響を与えることが判った。しかし、既往のマクロモデルではこれらの影響を説明できない。また、既往の実験的研究では、試験体寸法が小さく、詳細な実験データが把握されていない。そこで、梁のせん断耐力のうちのコンクリートの負担分を把握し、各因子を考慮し得る合理的な解析方法を確立するため、付着の有無、横補強筋の有無、およびせん断スパン比をパラメータとした単純梁形試験体4体を作成し、実験を進めている。梁に関する実験結果を柱に適用することができるかを検討するため、代表的な試験体について、軸力の大きさと付着の余裕度を主変数として、柱試験体4体の実験を行った。試験体は断面寸法20×30cm、主筋4-D13(σy=9850kg/cm^2)、横補強筋2-7R,4【.left filled triangle.】(σy=14620kg/cm^2)を共通とし、軸力比を00.30、せん断スパン比を1.5から2.0に変化させた。加力は軸力を加えながら逆対称繰返し載荷で行った。各試験体とも概ね部材変形角1/(100)radで付着割裂ひび割れが生じ始め、部材変形角1/(50)radで付着割裂ひび割れが進展し、最終的には付着割裂破壊した。本実験により得られた所見は以下のようにまとめられる。(1)軸力が低い試験体ほど、付着ひび割れが生じた後の履歴ループが逆S字形となるが、耐力低下は軸力が高い試験体と比較して少ない。(2)軸力比が等しく、付着余裕度の異なる試験体を比較すると、付着余裕度が低く付着劣化しやすいと考えられるせん断スパン比1.5の試験体でも、耐力維持率はせん断スパン比2.0の試験体と同程度であった。異形鉄筋の付着作用をつかさどる異形節のくさび作用と、これによってコンクリートに生じる応力について、鉄筋軸に直交する面内の2次元問題として非線形有限要素解析を行った。有限要素解析結果と平成4年度から行ってきた実験結果に基づき、付着応力度、すべり、割裂応力度および割裂ひび割れ幅の関係をモデル化した。鉄筋コンクリート部材中の主筋の歪とすべりの適合条件から、主筋応力度および付着応力度の分布を求め、部材としての平均付着強度について検討し、仮定した局所付着応力度-すべり関係のモデルにより、実験で得られた付着応力度-すべり関係、付着応力度-割裂応力度関係を再現できることを示した。また、これらの検討結果を基に、鉄筋コンクリートのかみ合い作用による異形ふし前面の局部圧壊および割裂面のコンクリートと横補強筋に生じる引張力を、割裂ひび割れの幅の関数とした力学的モデルを設定し、コンクリートの局部圧壊と割裂が同時に起こる時を付着の限界点と定義した。この限界点における関係式を解くことにより、付着破壊時の割裂ひび割れ幅、横補強筋応力度および付着強度式を導いた。さらに、平成4年度から行ってきた実験結果に基づき、各係数を算定し、実用式を提案した。提案した付着割裂強度式の既往の付着実験結果に対する適合性について検討し、提案した付着割裂強度式は、横補強筋化、長さ、副補強筋の有無およびコンクリート強度の影響をよく評価できることを示した。以上、今年度の研究成果に加えて、研究の最終年度として報告書をまとめた。
小形条虫虫卵に対する再感染防御に関与する細胞と分子の同定とその機能解析

小形条虫(H.nana)感染時の腸管における防御発現を小腸組織から明らかにした。1.虫体の動態と宿主の応答の評価初感染後と再感染後とに経時的(472時間後)にマウスから腸管を採取し、組織標本を作製した。それらの標本にH-E染色を行い、虫体の形態変化や絨毛内に侵入した虫体数を評価した。再感染数時間後での組織標本では再感染虫体は全く検出されなかった。このことより、再感染時の腸管における防御が小腸粘膜面での虫体侵入阻止によるという結果を得た。次に、虫体周囲の浸潤細胞の同定を行った。初感染24時間後では好中球を初めとした自然免疫担当細胞が虫体周囲に認められた。それ以降でも虫体周囲の細胞はほぼ同様であった。一方で、各種免疫染色なども行い、マウス腸管組織および細胞の変化なども評価中である。2.感染成立の定量化虫体をより敏感に検出するために、初感染後と再感染後とに経時的(15分4時間後)にマウスから腸管を採取し、10%中性緩衝ホルマリン液で固定し、パラフィンで包埋し、組織切片標本を作製し、免疫組織染色を行った。一次抗体にはラット抗H.nana虫卵抗体を用いた。発色基質にはDABを用いた。それらの標本で、感染が成立した虫体数を算定し、再感染時の六鉤幼虫の動態を検討した。再感染後の組織標本では再感染虫体は全く検出されなかった。小形条虫(H.nana)の感染時の腸管における防御発現を小腸組織から明らかにした。1.虫体の動態と宿主の応答の評価初感染後と再感染後とに経時的にマウスから腸管を採取し、組織標本を作製した。再感染数時間後での組織標本では再感染虫体は全くと言っていいほど検出されなかった。虫体周囲の浸潤細胞の同定を行った。現在、それ以降での虫体周囲の細胞の同定を行っている。一方で、マウス腸管組織および細胞の変化なども評価中である。2.感染成立の定量化初感染後のマウス小腸粘膜からH.nana genomic DNAを抽出し、H.nana ribosomal DNAをプライマーとしたPCR法を行った。しかし、マウス由来のgenomic DNAにより反応が阻害され、特異的なバンドは検出できなかった。また、H.nana蛋白を初感染後と再感染後との同粘膜から抽出し、抗H.nana抗体を用いたELISAを行った。しかし、マウス由来の蛋白などに比べ、絶対量が少なく、検出できなかった。これには、腸管粘液などによる反応阻害も考えられる。現在、組織に侵入した虫体数の定量化を行うため、H.nana虫卵に対するポリクローナル抗体をラットで作製し、それを用いて免疫組織染色を行っている。
pH・栄養塩・溶存酸素・クロロフィルにおける地球温暖化の影響評価:検出と要因特定

前回の公募研究で作成した栄養塩・溶存酸素についての全球グリッド・データは,その基礎となる海洋観測データについてWorld Ocean Database 2005に収録されているものを用いていた.しかし,2009年に新しいWorld Ocean Database 2009が公開されたので,栄養塩・溶存酸素のグリッド・データをこれを用いて作り直した.また最も観測点数が多く,信頼できると考えられるリン酸について,日本の南方で顕著な減少トレンドとそれに重なっている十年スケールの変動について,水温・塩分場などと合わせて解析を行った.その結果,十年スケール変動は,黒潮大蛇行によって引き起こされていることが判明した.すなわち,大蛇行期には,栄養塩が顕著な増加を見せる.このような関係は,特に1960年代初め,そして1970年代後半の長期間持続した大蛇行に伴う栄養塩増加として表れていた.一方,大蛇行期間を除いてトレンドの有意性検定を行っても有意な減少トレンドが見られることから,リン酸塩の減少トレンドは黒潮大蛇行とは基本的に無関係であると結論でき,地球温暖化など他の要因の影響が考えられる.この減少トレンドは,その振幅極大が水深100m付近に見られ,地球温暖化と関係して表層の栄養塩減少メカニズムとして広く受け入れられている仮説である,成層強化による上下混合の抑制では説明し難い.もし,混合抑制であれば100mに減少トレンドの極大が生じるのではなく,それよりも浅い層でより強い栄養塩の減少が見られるはずである.この栄養塩の減少トレンドのメカニズムを理解することは,日本付近の栄養塩分布がそしてそれが影響する海洋生態系が今後どのように変化していくかを議論する上で非常に重要であろう.前回の公募研究で作成した栄養塩・溶存酸素についての全球グリッド・データは,その基礎となる海洋観測データについてWorld Ocean Database 2005に収録されているものを用いていた.しかし,2009年に新しいWorld Ocean Database 2009が公開されたので,栄養塩・溶存酸素のグリッド・データをこれを用いて作り直した.また最も観測点数が多く,信頼できると考えられるリン酸について,日本の南方で顕著な減少トレンドとそれに重なっている十年スケールの変動について,水温・塩分場などと合わせて解析を行った.その結果,十年スケール変動は,黒潮大蛇行によって引き起こされていることが判明した.すなわち,大蛇行期には,栄養塩が顕著な増加を見せる.このような関係は,特に1960年代初め,そして1970年代後半の長期間持続した大蛇行に伴う栄養塩増加として表れていた.一方,大蛇行期間を除いてトレンドの有意性検定を行っても有意な減少トレンドが見られることから,リン酸塩の減少トレンドは黒潮大蛇行とは基本的に無関係であると結論でき,地球温暖化など他の要因の影響が考えられる.この減少トレンドは,その振幅極大が水深100m付近に見られ,地球温暖化と関係して表層の栄養塩減少メカニズムとして広く受け入れられている仮説である,成層強化による上下混合の抑制では説明し難い.もし,混合抑制であれば100mに減少トレンドの極大が生じるのではなく,それよりも浅い層でより強い栄養塩の減少が見られるはずである.この栄養塩の減少トレンドのメカニズムを理解することは,日本付近の栄養塩分布がそしてそれが影響する海洋生態系が今後どのように変化していくかを議論する上で非常に重要であろう.
トルコにおける家畜バベシア症に対するゲノム疫学調査と実践的制御戦略の確立

バベシア原虫はマダニにより媒介される住血寄生虫である。家畜に重度の貧血・黄疸を主徴とする致死的感染症を引き起こし、地球規模で畜産業の脅威となっている。家畜バベシア症の制御には「バベシア原虫がいつ、どのようにある地域に定着し、そしてどのように周辺地域に拡散して行くのか?」という核心的問題点に対し、その流行実態をグローバルかつ時空間的な視点により解明し、さらにその地で今現在流行している原虫株に適した「オーダーメイド」な制御対策を講じる必要がある。本研究では、古来よりアジア・ヨーロッパ・中東などの家畜交易中継地として知られるトルコに着目した。当国における遺伝的に多様な原虫集団を対象とし、ゲノム疫学的手法に基づく家畜バベシア症の流行実態の解明と、ゲノム情報に立脚した現地即応型のバベシア症制御戦略の構築を目指す。当該年度に得られた研究成果は、下記の通りである。1)トルコ中部地域(Konya州)における家畜のバベシア症の疫学調査を実施した。2)複数の畜産農家を選定し、マダニとマダニ媒介感染症の被害に関する聞き取り調査を実施した。3)牛・羊の血液サンプルを採集し、顕微鏡によるバベシア原虫の寄生状況を調べたところ、赤血球内寄生原虫が観察された。4)血液サンプルよりDNAを抽出し、マダニ媒介病原体を検査したところ、牛バベシア(B. bovis、B. bigemina)と羊バベシア(B. ovis)が高頻度で検出された。研究開始時期がやや遅れたため。トルコで流行している家畜バベシア原虫のゲノム解析を行い、それに基づいた有効な制御法の確立を目指す。当初予定より、研究開始時期が遅れたため、次年度への繰り越しが発生した。翌年度における研究遂行については、前年度の遅れを挽回するよう努力する。なお、研究計画全体への影響はないと考えられる。
がん分子標的薬の代謝動態特性と感受性の個人差要因解明に基づく個別化投与設計

本研究では、がん分子標的薬の代謝動態特性と感受性の個人差要因の解明を目的に、今年度は、初年度から継続中のパゾパニブ(PAZ)の臨床薬物動態に関して詳細な検討を実施した。入院または外来治療で導入となった患者(18名)を対象に、定常状態におけるPAZ血中濃度をLC-MS/MS法を用いて測定した。治療開始後1週目のPAZ平均血中濃度推移は、投与量の増加に応じて上昇が認められたが、600 mg/day投与により標準用量(800 mg/day)投与時と同程度の血中濃度が得られることが示唆された。また、400 mg/day投与時のPAZ平均血中濃度は、目標トラフ濃度と考えられている20.5 μg/mLを上回ることも示唆された。服用前および服用後3時間、12時間、24時間後のPAZ血中濃度と服用後24時間の薬物血中濃度-時間曲線下面積(AUC)の相関性は、いずれの測定時点においても良好な相関性を示すことが初めて明らかとなった(R2=0.940.99, P<0.0001)。従って、トラフ濃度に限らず、得られた回帰式に基づきターゲットのPAZ曝露量を得るために必要なトラフ以外の血中濃度の目標値の推定が可能であることが示唆された。また、治療開始後半年以上服薬継続することが可能であった症例の中に、維持用量で投与しているにも拘わらず、PAZ血中濃度が経時的に低下する症例が散見されたことから、薬物吸収または肝クリアランスの個体内変動が原因として推察された。従って、長期フォローアップにおいて、PAZ血中濃度低下に伴う治療効果減弱を回避するために、定期的なPAZ血中濃度の評価とそれに基づく用量調節が重要であると考えられた。以上の研究成果は、PAZの臨床薬物動態を把握する上で有用な知見を提供するものであり、特にトラフ以外の薬物血中濃度を利用したPAZの用量調節の可能性が示唆された。当初の研究計画の一つである、がん分子標的薬の体内動態特性に関する検討を進め、初年度から継続中のパゾパニブについて、個別化投与設計に関する新規の研究成果が得られた。また、がん微小環境に着目して、免疫チェックポイント分子PD-L1およびPD-L2の発現解析を目的に、特異的な抗体と組織透明化試薬を用いた3次元培養モデル細胞(multicellular tumor spheroids)の免疫蛍光染色の手法も確立することができた。以上より、平成30年度の進捗状況は、おおむね順調に進展していると判断した。最終年度は、がん分子標的薬の臨床薬物動態解析を推進する一方で、薬物動態の個人差に関わる代謝酵素やトランスポータの遺伝子多型との関連解析を中心に行う。また、生体内のがん微小環境を反映した3次元培養モデル細胞を用いて、タンパク質の糖鎖修飾に着目し、多剤耐性獲得機構や免疫チェックポイント分子PD-L1およびPD-L2の発現機構の解明に向けた検討を実施する。本研究では、がん分子標的薬の代謝動態特性と感受性の個人差要因の解明を目的に、初年度では臨床研究を中心に実施した。腎細胞がんに対して広く用いられている経口分子標的薬であるパゾパニブ(PAZ)とアキシチニブ(AXI)の薬物動態について、入院または外来治療で導入となった患者(PAZ 7名、AXI 11名)を対象に、LC-MS/MSシステムを用いて薬物血中濃度モニタリング(TDM)を実施した。また、AXIの代謝物であるグルクロン酸抱合体(m/z 563→387)についても同時に評価した。その結果、PAZに関して、標準投与量(800 mg/day)より少ない用量の600 mg/dayから治療を開始されていたにも拘わらず、定常状態の血中濃度推移が高値(Cmin >40 μg/mL)となり、肝機能障害や皮疹、倦怠感のために減量または休薬されるケースが多く認められた。一方、PAZトラフ値(>20.5 μg/mL)が臨床効果と関連することが報告されていることより、食事や薬物相互作用によるPAZ血中濃度の変動が、TDMによって適切に対処可能な症例も存在した。また、AXI血中濃度に関して、吸収相の血中濃度の個人差が大きく(>50倍)、顕著な個体内変動も認められた。親水性相互作用クロマトグラフィー(HILIC)モードを用いたタンデム質量分析によって、AXIの未変化体とグルクロン酸抱合体のピークの良好な分離が得られた。また、代謝物/未変化体のピーク面積比が大きい症例では、AXI血中濃度が上昇しづらいことが判明し、より積極的なdose titrationの必要性が示唆された。以上の研究成果は、腎細胞がんに対するPAZおよびAXIの臨床薬物動態を把握する上で有用な知見を提供するものであり、特にTDMを利用した個別化投与設計の有用性が示唆された。当初の研究計画の一つである、がん分子標的薬の代謝動態特性に関する検討を進め、腎細胞がん治療薬パゾパニブとアキシチニブについて一定の研究成果が得られた。現在、大腸がん治療薬レゴラフェニブの代謝物プロファイルについても同様に評価しているところであり、薬物動態の個体間変動要因についてのデータを集積しているところである。一方、がん分子標的薬に対する感受性の個人差要因の解明を目指して、ヒト肝芽腫細胞株HepG2を用いた耐性細胞亜株の作成を既に終了している。

また、抗がん薬の多剤耐性に関与する蛋白質(P-糖蛋白質、乳癌耐性蛋白質)とそれらの糖鎖付加に関わると想定される分子についても解析を進めている状況である。以上より、平成28年度の進捗状況は、おおむね順調に進展していると判断した。本研究では、がん分子標的薬の代謝動態特性と感受性の個人差要因の解明を目的に、今年度は、レゴラフェニブ(REG)とその代謝物(M-2/M-5/M-7/M-8)の薬物動態特性、並びにExposure-Safety関連について検討した。入院または外来治療でREG導入となった患者(20名)を対象に、治療期間中の有害事象に関する情報を後方視的に収集した。また、親水性相互作用クロマトグラフィー(HILIC)-MS/MSを用いて、血漿中REGと代謝物の同時分析を実施した。その結果、標準投与量(160 mg/day、3週投与/1週休薬)で開始となった症例(8名)では、忍容性が低く、治療開始後早期に減量または中止となるケースが6名と多かった(75%)。一方、より少ない用量の40または80 mg/dayから治療を開始された症例では、REGと活性代謝物であるM-2/M-5の血中濃度をモニタリングすることによって、増量の可否について慎重に検討することが可能となり、dose titrationを安全に実施できたケースや継続投与が長期に可能であったケースが多く認められた。M-2/M-5と不活性代謝物のM-7の血中濃度には、REGと同様に大きな個人差が認められたが、M-8は血液中にほとんど存在しないことが判明した。また、REGとM-2/M-5トラフ濃度の合計とgrade 2以上の手足皮膚障害の発現が有意に関連することが明らかとなった。さらに、その毒性の発現を予測するカットオフ値は、5 μg/mL付近であることが示唆された。以上の研究成果は、REGおよび活性代謝物のM-2/M-5の臨床薬物動態を把握する上で有用な知見を提供するものであり、特に薬物血中濃度モニタリング(TDM)を利用したREGのdose titrationの有用性が示唆された。当初の研究計画の一つである、がん分子標的薬の代謝動態特性に関する検討を進め、初年度からのパゾパニブとアキシチニブの結果に加えて、レゴラフェニブついて一定の研究成果が得られた。現在、レゴラフェニブの尿中代謝物についても同様に分析し、毒性バイオマーカとしての意義について検討しているところである。一方、抗がん剤処置によって樹立したP-糖蛋白質(P-gp)または乳癌耐性蛋白質(BCRP)を高発現する細胞亜株(HepG2/ADR1536, MCF-7/MXR384)を用いて、P-gp/BCRPに対して特異的な阻害活性を有する化合物の初期スクリーニングを実施し、150種類以上の分子標的薬ライブライリーの中から有望な薬物の同定ができている。以上より、平成29年度の進捗状況は、おおむね順調に進展していると判断した。本研究では、がん分子標的薬の代謝動態特性と感受性の個人差要因の解明を目的に、今年度は、初年度から継続中のパゾパニブ(PAZ)の臨床薬物動態に関して詳細な検討を実施した。入院または外来治療で導入となった患者(18名)を対象に、定常状態におけるPAZ血中濃度をLC-MS/MS法を用いて測定した。治療開始後1週目のPAZ平均血中濃度推移は、投与量の増加に応じて上昇が認められたが、600 mg/day投与により標準用量(800 mg/day)投与時と同程度の血中濃度が得られることが示唆された。
カリウムチャネル変異導入による不整脈モデルマウスの作製と抗不整脈薬の検討

3つのレベルでの検討を行い、以下の点を明らかにした。1、哺乳類培養細胞における検討(1)D77NIskドミナントネガティブ変異体は、哺乳類培養細胞に発現したHERG電流も抑制した。(2)IskはHERG及びKvLQT1と結合することを生化学的に証明した。2、マウス単離心筋細胞における検討:(1)マウス単離心筋細胞を用いて、電気生理学的に遅延性カリウム電流(I_K)の二つの成分(早い成分(I_<Kr>)と遅い成分(I_<Ks>))を同定した。(2)マウス単離心筋細胞にIskアンチセンス及びD77NIskドミナントネガティブ変異体を導入することにより、遅延性カリウム電流(I_K)電流の抑制を確認した。(3)マウス単離心筋細胞にD77NIskドミナントネガティブ変異体を導入することにより、活動電位持続時間の延長を確認した。3、トランスジェニックマウスにおける検討:(1)心筋特異的プロモーター支配下のD77NIskドミナントネガティブ変異体を用いて、トランスジェニツクマウスを作製した。(2)トランスジェニックマウスの心臓においてIskトランスジーンの強い発現を確認した。(3)このマウスを用いて、心電図及び単離心筋細胞を用いた電気生理学を解析した。不整脈モデルマウスを作成する目的で、心筋特異的プロモーター(α-myosin heavy chain)の下流にIskのドミナントデガテイブ変異体(D77N)を結合したトランスジェニックベクターを構築し、トランスジェニックマウスを作製中である。現在、7系統のトランスジェニックにおいて導入遺伝子が確認されている。一方、in vitro実験の一つとして、Isk変異体cRNAをマウス心筋細胞に導入することを試みた。微小電極による圧注入や遺伝子銃による注入を試みたが、成功しなかったため、cRNAではなく、cDNAをliposome法により細胞内に導入した。liposomeを用いた場合でも、培養心筋細胞への導入は他の培養細胞に比べ、効率が非常に悪かった。各種liposomeを試したところ、Fugene6による導入が最も効率がよかった(1-2%)。rat Iskの変異体遺伝子(D77N)をgreenfluorescent protein(GFP)遺伝子を持つプラスミド(pTracer-CMV2)に挿入後、transfectionを行い、GFPが発現している細胞で全細胞電流を記録した。また、Iskのantisense oligonucleotideとGFP遺伝子のcotransfectionを行い、同様に全細胞電流を記録した。遺伝子導入していない細胞では、ゆっくり活性化する遅延整流K電流(Iks)が観察された。antisense oligonucleotidc導入細胞では遅延整流K電流が記録されないか、あるいは、速く活性化する遅延整流K電流(Ikr)が観察された。また、D77N変異体遺伝子導入細胞では、遅延整流Kチャネルの活性化と脱活性化時間の短縮が観察され、電流はIkr電流の特異的な拮抗薬であるE4031で一部抑制された。以上の結果から、Isk遺伝子が遅延整流K電流のうち活性化の遅いIksの発現に強く関与することが、Kチャネルが実際に機能発現している心筋細胞において明らかになった。Isk蛋白がKvLQT1チャネル蛋白と連合してチャネル活性を示すことが、示唆される。
穿孔性多毛類スピオ科幼生の定着と初期穿孔機構

環形動物スピオ科の種類は、海産貝類の貝殻に穿孔する多毛類として広く知られている。今回、北日本太平洋沿岸に広く分布する2種(ポリドラ属とボッカルディア属)について、それらの穿孔している貝類(ホタテガイ、マガキ)を採集し、正の走光性を利用して浮遊3節幼生を得、培養条件を検討した。その結果、2種ともに大きな差はなく、水温15°C、飼育密度1個体1ml、換水間隔1/7日で生存率、成長速度ともに好成績が得られた。同時に、これら2種の初期生活史について、形態的、生態的な特徴をも把握した。定着および定着変態後の初期穿孔に何ら関与していると考えられた第5剛毛節球状器官について同2種で調べた結果、両種について球状器官が確認され、その消長は一致した。球状器官は、1.定着期前後の幼生に現われ、貝殻内部へと穿孔を開始した個体にははられなかったこと。2.球状器官の出現期が第5剛毛節剛毛の出現期と一致することから、定着、穿孔を開始する初期の第5剛毛節剛毛の機能と深くかかわっていることが示唆された。穿孔された部位の貝殻微細構造を、走査型電子顕微鏡を用いて調べた結果、貝殻表面につくられた穿孔初期の孔道、貝殻内部へと垂直に揺られた孔道ともに内表面に特徴的な同心円状のあなが観察された。これは、スピオ科の貝殻穿孔に重要な鍵をもつと考えられているが、基本的には穿孔の初期とそれに続く拡大期ともに同じ機構で穿孔されると推察された。今後、スピオ科に共通している貝殻穿孔機構について、大きく第5剛毛節の球状器官と第5剛毛節剛毛との関係、そして掘られた孔道内表面に現われた同心円状のあなの形成に関与している器官とそのあなを形成する機構の点から調べる必要があると考える。これらの研究は、炭酸カルシウムを主成分とする貝殻を溶解する生物侵蝕という点より、広い分野への応用が期待される。
18FDG-PETを用いた頸部転移性リンパ節の診断

18F-2fluoro-2deoxyglucose(FDG)を用いたPET(positron emission tomography)は、悪性化に伴なう細胞の糖代謝亢進を画像としてとらえる点で他の形態的画像診断とは異なる診断法である。しかもPETは99mTcや67Gaをトレーサーとして用いた従来のシンチグラフィーと比較し、病巣に対する特異度や感度にすぐれ、空間分解能が格段に上昇している。しかしながら実際、口腔領域でPETを施行してみると、FDGの集積部位の解剖学的な同定が極めて困難であることや、癌病巣とは思えないような部位にもFDGが集積することを経験する。今回我々は、PETから得られた画像データーをCTのスライスに合わせて再配置し、PETとCT像の重ね合わせ像を製作、その際の距離的な誤差を調べた。さらに本方法を利用しFDGの擬陽性集積部位の臨床的評価を行った。舌や上顎歯肉、上顎洞に原発巣を持つ患者を対象に、CTとFDGを用いたPETを施行し病巣の検索を行った。これら7例のうち6例は画像診断や臨床所見から頸部の所属リンパ節転移があると診断された。PET画像の解剖学的同定を目的に、小さなRIマーカーを人中と両側耳朶の下に装着しPET検査を行った。それぞれの画像は、コンピューター上で合成された。PETとCTの画像合成は全ての症例において行われ、データの再配置による誤差を求めた。その結果、誤差は平均25mmという精度であった。また画像合成により、FDGは腫瘍部位に集積するほか、口蓋扁桃にも集積する可能性があることがわかった。外付けRIマーカーによるPETとCT画像の合成は、非侵襲的であり通常の検査として行うことが可能で、頭頸部癌患者の治療や経過観察にとって有用と思われた。腫瘍細胞自体の糖代謝から転移性リンパ節を診断すべく^<18>FDGをトレーサーとして用いたpositoron emission tomography(PET)を試みた。そしてPETによる機能的画像診断と従来から行われているCTやMRIなどの形態的画像診断、そして摘出リンパ節の病理組織学的成績と比較検討し、リンパ節の病理所見がどのようにこれら画像に反映されているのかを分析した。対象症例は、PETを施行した頭頸部悪性腫瘍患者のうち、MRの画像診断にて転移性リンパ節の可能性が指摘され頸部郭清術を施行した8症例とした。頸部郭清術を施行した症例のうち、実際に転移性リンパ節が病理的に確認された症例は8例中3例であった。PETでの診断ではTrue positiveは1症例、True negativeは5症例、False positiveは0症例、False negativeは2症例であった。そこでこれらFalse negativeの2症例とTrue positiveの1症例について、その摘出リンパ節の病理所見を検討した。その結果、リンパ節の大部分が癌細胞によって占められている場合にはFDGの強い集積が認められるのに対し、リンパ節内部で癌細胞の占める割合が少ない場合には、False negativeと判定されやすいことがわかった。またCT上で指摘された大きなcentral nodal necrosisに対して、FDGは集積しなかった。以上の成績から、FDGは生存する癌細胞のみに集積する性質があると推測された。1、頭頸部領域でFDG-PETを施行すると、腫瘍領域ばかりでなく非腫瘍性病変や、正常と思われる部位にもFDGが集積することをしばしば経験する。これらは、スポット状であるため転移性リンパ節との判定が極めて困難でありFalse positive rateを上昇させる原因となる。今回我々は、CT/MRIとPETをコンピューター上で重ね合わせ、非腫瘍性のFDG集積部位を解剖学的に固定し、どのような部位に集積されやすいのかを検討した。