hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
難治性疼痛の克服-新規随腔内薬物投与療法の開発と臨床応用に向けての基盤整備

μ受容体、GABA_B受容体、GRK2、GRK4、および内向き整流性Kチャネルを発現させたアフリカツメガエル卵母細胞において、低濃度のバクロフェン(10uM)+モルヒネ(1uM)は、バクロフェン単独(100uM)、モルヒネ単独(10uM)で得られたKカレントの大きさとほぼ同程度のカレントを示した。2)この少量バクロフェン+モルヒネは、連用投与においてほとんどKカレントを減弱させなかった。すなわち、受容体脱感作をほとんど起こさなかった。一方、高濃度バクロフェン、高濃度モルヒネによるKカレントは二度目、三度目の投与において漸次、Kカレントは減弱、すなわち受容体脱感作を引き起こした。'3)このことは、低容量のバクロフェン+モルヒネ投与法は、受容体脱感作を引き起こすことなく鎮痛効果を持続させうる可能性を示唆する。この結果を基に、次年度(平成20年度)はマウス疼痛モデルを用いて確かめていく予定である。3)このことは、低容量のバクロフェン+モルヒネ投与法は、受容休脱感作を引き起こすことなく鎮痛効果を持続させうる可能性を示唆する。内服、注射でのモルヒネが効かない痛みに対し、先進国ではモルヒネを髄腔内に投与する方法、さらには脊髄GABA_B受容体の活性化を目的として、バクロフェンの髄腔内投与が行われている。しかし両者とも持続投与で鎮痛効果が減弱することが判明している。これには、μオピオイド受容体、およびGABA_B受容体の脱感作が考えられている。μ受容体の脱感作にはG protein-coupled receptor kinase2(GRK2),GRK3というリン酸化酵素が、GABA_B受容体脱感作にはGRK4,GRK5が関与することを見いだしたが、高濃度アゴニストで脱感作が促進されることがわかった。従って両受容体が脱感作を起こさないような低濃度の薬物を用いれば鎮痛効果の減弱、耐性の発現は少ないと考え、両者を同時に投与する方法を提唱した。また脱感作のメカニズムが違うことから、低濃度の薬物の組み合わせでも十分な鎮痛効果が得られると考えた。1)クローン化μ受容体、GABA_B受容体、GRK2、GRK4、および内向き整流性Kチャネルを発現させたアフリカツメガエル卵母細胞において、低濃度のバクロフェン(10uM)+モルヒネ(1uM)は、バクロフェン単独(100uM),モルヒネ単独(10uM)で得られたKカレントの大きさとほぼ同程度かむしろ増強するカレントを示した。これは、低濃度の組み合わせでも十分な鎮痛効果を示すことを示唆するものである。2)この少量バクロフェン+モルヒネは、繰り返し投与においてKカレントを減弱させず、両受容体の脱感作をほとんど起こさなかった。3)低容量バクロフェン+モルヒネ投与法は、受容体脱感作を引き起こすことなく鎮痛効果を持続させうる可能性を示唆する。実際の使用にあたっては、2剤の持つ副作用などを考慮しなければならないが、低濃度での副作用は起こりにくいことから、この組み合わせ療法は実際の臨床でも用いられる可能性がある。さらに動物モデル(ラット疼痛モデル)で検討を行う必要がある。
ハイブリッド高度熱管理機構の構築により体内埋込型小児用肺循環補助装置を具現化する

先天性心疾患患者の外科治療において、小児用人工臓器の社会的ニーズが急速に拡大しており、我々の研究グループでは、超微細人工筋肉技術を応用した超小型小児用循環補助システムの開発を進めている。しかしながら、小児用循環補助システムの臨床応用に向けては、アクチュエータ駆動によるデバイスの発熱が課題である。本研究では、体内埋込デバイスの熱力学的応答の伝熱解析により、生体内温度勾配に最適設計された生体を冷却システムの一部とみなす高度熱輸送機構を具現化する。世界初の可撓型生体埋め込みヒートパイプの具現化により、単心室フォンタン手術後を有する小児患児の生命予後やQOLを大きく改善しうる人工臓器が実現できる。
増感ホタル発光反応を利用するアデノシン三リン酸の好感度計測法の開発

ホタル生物発光の発光強度に及ぼすリポソームの影響を見るために、フォスファチジルコリン(PC)、コレステロール(Chol)およびステアリルアミン(SA)からなるリポソームを調整した。つぎに、リポソーム共存下でホタル発光反応を行った。その結果、脂肪族アミンであるSA(炭素数18)を含むリポソームを加えた場合のみ、発光強度が著しく増大した。そこで、発光強度に及ぼす脂肪族アミンの影響を検討するため、炭素数14および16のテトラデシルアミンおよびヘキサデシルアミンを用いてリポソームを調整し、発光強度への影響を検討した。その結果、脂肪族アミンの炭素数が増大するほど発光強度は増大し、また、SAの組成が30mol%のとき、発光強度が最も増大した。また、Cholについても検討した結果、リポソームを構成する物質に対し50mol%のとき、発光強度が最も増大した。つぎに、発光強度に及ぼすリポソームの表面電荷の影響を検討した。PC,CholおよびSAからなるリポソームの表面電荷は正、PCおよびCholからなるリポソームの表面電荷は両イオン性またPC,Cholおよびジセチルリン酸からなるリポソームの表面電荷は負となることから、それぞれの組成からなるリポソームを調整し、発光強度への影響を見た。その結果、表面電荷が正のリポソームが共存した場合、発光強度が最も増大した。つぎに、最適なホタル発光反応条件を確立するため、pH、ルシフェリン濃度、ルシフェラーゼ濃度およびリポソームの添加量について検討した。その最適反応条件において検量線を作成した。その結果、1.0pMから5.5nMの範囲において、アデノシン-3ーリン酸(ATP)の検量線は良好な直線となり、定量下限は1.0pNであった。定量下限はリポソームが共存しない場合と比較して、約8倍高感度になった。また、本法を大腸菌の菌体数の計測に応用した結果、340cells ml-1の大腸菌を測定できることが明らかになった。
高速AFMを用いたCaMKIIの多量体構造内における記憶のメカニズム解明

CaMKIIは脳の神経細胞に存在し、記憶の形成に重要な役割を果たす。CaMKIIは12量体を形成し、Ca2+の高頻度刺激を積算(記憶)することができるため、多量体構造の中に“記憶の分子メカニズム"が隠されていると考えられてきたが、その詳細は不明であった。本研究は、CaMKIIに高速原子間力顕微鏡(高速AFM)を適用し、CaMKIIのハブドメインが信号を積算するために強力な分子集合能力を持つこと、キナーゼドメインが12量体構造を制御すること、さらに、2つを繋ぐリンカー部分の柔軟性が、CaMKIIの活性化に重要であることを実験的に示し、記憶の分子メカニズムの一端を明らかにした。CaMKIIは脳の神経細胞に豊富に存在し、様々な薬理学実験や遺伝子欠損マウス等の実験から、“記憶分子"と考えられている。CaMKIIは12量体を形成し、高頻度刺激を積算(記憶)することができるため、多量体構造の中に“記憶の分子メカニズム"が隠されていると考えられてきたが、それを実証する手法がこれまでなかった。本研究では、高速原子間力顕微鏡(AFM)を用いて、12量体中の個々のCaMKIIの振る舞いをリアルタイムで直接可視化し、CaMKIIがどのような分子メカニズムで信号を積算(記憶)できるのかを明らかにする。本年度は、全長CaMKIIαとハブドメインのみを発現したCaMKIIαの2種類に対し、高速AFM観察を適用した。その結果、ハブドメインのみを発現したCaMKIIαでは、7つのサブユニットが対称リング構造を形成し、そのリングが上下に重なった対称ダブルリング14量体構造を形成することを明らかにした。一方、キナーゼドメインまで含む全長CaMKIIαの高速AFM観察では、6つのサブユニットがリング構造を形成し、上下に重なったダブルリング12量体構造を形成することを明らかにした。興味深いことに、全長CaMKIIαは対称リング構造をとらず、リングの一部が欠けた構造をとることが分かった。これは、ハブドメインはサブユニット同士を集合し、対称リング構造を形成しようと働くが、キナーゼドメインにより、その対称性は破られるという多量体構造におけるアロステリック効果の存在を強く示唆する。この一部が欠けた非対称リング構造は、ハブドメインとキナーゼドメインの間にあるカルモジュリン結合サイトを露出し、カルシウム/カルモジュリンが容易にアクセスできるよう最適化されているように見える。ハブドメインのみを発現したCaMKIIαの高速AFM観察により、AFM画像に現れる球状構造が、どちらのドメインに由来するのかを明らかにすることができた。また、高速AFM観察条件、特に観察バッファーの塩濃度を詳細に検討することで、AFM基板とCaMKIIとの吸着をコントロールし、キナーゼドメインの揺らぎを観察することができた。さらに、研究当初は予想もしていなかった、キナーゼドメインの存在が及ぼす多量体構造のアロステリック効果を発見することができた。CaMKIIは巨大な12量体を形成し、Ca2+の高頻度刺激を積算(記憶)することができるため、多量体構造の中に“記憶の分子メカニズム"が隠されていると考えられてきたが、個々のCaMKIIの動態を1分子レベルで検出する手法がこれまでなく、その詳細は不明であった。本研究は、CaMKIIに高速AFMを適用し、個々のCaMKIIの直接イメージングから、多量体構造に潜む記憶の分子メカニズムを明らかにする。本年度は、ハブドメインのみを発現したCaMKIIα-Hubと、全長CaMKIIαに対し、高速AFMを適用し、多量体の構造解析と、そのダイナミクス観察を行った。CaMKIIα-Hubでは、12量体と14量体のリング構造が観察され、その存在比から14量体がメインであることが分かった。一方、キナーゼドメインを含む全長CaMKIIαは、12量体と14量体のリング構造が観察されたが、メインは12量体であることが分かった。これまで、CaMKIIαの14量体構造の存在は報告されていなかったが、高速AFMによる溶液中の観察により、初めて14量体が確認された。さらに、高速AFM動画により、キナーゼドメインとリンカー部分は柔軟な構造をとることが明らかとなった。特に、CaMKIIα阻害剤の添加により、柔軟なキナーゼドメインとリンカー部分が、固い構造に変化することを見出し、この部位の柔軟性が、Ca2+/カルモジュリンの結合に重要であることが示唆された。これらの結果から、信号を積算するための分子集合能力はハブドメインが担い、その一方で、キナーゼドメインの存在がCaMKIIαの多量体構造を制御し、さらに、リンカー部分の柔軟な構造がCaMKIIαの活性化状態に重要であることが示された。

本研究は、CaMKIIに高速原子間力顕微鏡(高速AFM)を適用し、CaMKIIのハブドメインが信号を積算するために強力な分子集合能力を持つこと、キナーゼドメインが12量体構造を制御すること、さらに、2つを繋ぐリンカー部分の柔軟性が、CaMKIIの活性化に重要であることを実験的に示し、記憶の分子メカニズムの一端を明らかにした。次年度は、カルシウム/カルモジュリン結合に伴うCaMKIIαの構造変化を可視化し、さらに、CaMKIIαよりもハブドメインとキナーゼドメインを繋ぐループが短いCaMKIIhβ7に対しても高速AFM観察を行い、ループの長さの違いが、どのように高速AFM画像に現れるのかを明らかにする。これらの結果を元に、カルシウム/カルモジュリンの結合に伴う12量体内の協同的効果を検証する。生物物理学
大規模医療情報データベースを用いたがん患者と心疾患患者の精神疾患の比較研究

本研究の目的は,精神科系薬剤の処方に関連する因子ががん患者の予後へ及ぼす影響の解明,及びがん患者と心疾患患者の精神科系薬剤の処方実態と予後への影響を比較してがん患者での特徴を大規模な医療情報データベースを用いて明確化することである。本研究ではがん患者と心疾患患者での精神科系薬剤の処方状況と予後について検討するものであり,医療情報の2次利用でもあることから,できる限りの交絡を制御すること,また異なる疾患を比較することから,解析に用いるモデルや変数の検討を重ねた。がん患者,心疾患患者の共通,あるいは異なるの因子・特徴を調査し,それらがメンタル疾患へ及ぼす影響への検討につなげた。がん患者と異なり心疾患患者のメンタル疾患の経過は波があり,経時的な検討は一定に評価することが難しく,評価方法も検討し修正を必要とした。これらは,精神腫瘍内科医,がん専門医,心疾患緩和を専門医との連携が不可欠であり,円滑な議論が進むようなシステム及びネットワーク構築にも尽力した。これまで,がん患者の精神的な問題には取り組んできたものの,他疾患は初の試みであり,他疾患ではメンタル疾患の時間経過や予後などが異なることから,画一的に2つの疾患を比較することが困難である。そのため,2つの疾患の相違点や共通点の比較などに時間を要してしまった。2つの疾患での比較の前に,まだ明らかになっていない心疾患患者でのメンタル疾患の治療実態,また処方実態を明らかにすることを優先させる。初年度では同時に検討しようとしていたため,かなり複雑になってしまったことを反省し,心疾患患者の実態,及びそれらに影響する因子の解明する。これらを明らかにすることにより,すでに我々が明らかにしたがん患者の精神科系薬剤の処方実態,及びその影響因子との違いを検討して,次のステップに進む。また,がん患者ではこれまで予後への影響や,その影響因子は検討していなかった。がん患者ではそれらを検討する。具体的にデータベース取得,また解析まで研究が進まなかったため,実際の使用金額が少なかった。研究進捗とともに使用額が増加する予定である。
凍結保存同種弁:僧帽弁用フリーハンドホモグラフトの開発に関する実験的研究

<目的>同種生体材料による代用弁は大動脈弁位や肺動脈弁位などで臨床応用されその有用性が報告されているが,僧帽弁位では未だ満足できるものではない.近年凍結保存の同種生体弁で臨床報告されているが,同弁の実験的報告はなく,耐久性,移植手技等について不明な点を残している.同種生体材料使用の際に問題となる供給源という点から凍結保存法は優れた保存法であり,我々は僧帽弁用freehand cryopreserved allo-graftの実験的研究を進めてきたが,さらに同弁の移植手技をより簡便化することと,遠隔期成績の改善策の一つとして,allograft作成時に弁輪にflexible ringを縫着することを考案した.今回これらの弁の可能性と移植後急性期の血行動態についてブタを用いた移植実験を行いその結果を報告する.<方法>ブタを用いてdonorより僧帽弁を腱索及び乳頭筋を残して採取した後プログラムフリーザーにより凍結し,液体窒素保存槽内気相保存にて一定期間保存した.同弁を急速解凍後recipientに人工心肺を使用し僧帽弁位の同種弁移植術を行った6例(CA群)とflexible ringを装着した後に同移植術を行った7例(RA群)を作成した.逆流試験で1度以上の逆流を認めたものには修復術を付加した.人工心肺離脱後,大動脈圧(AP),左室拡張末期圧(LVEDP),左房圧(LAP)の測定,心臓超音波診断装置による弁の観察と,解凍後と実験終了後の弁葉,腱索及び乳頭筋の病理組織学的検討を両群に行い,比較検討した.<結果>平均人工心肺時間はCA群:194±15分,RA群:159±7分,平均大動脈遮断時間はCA群:134±11分,RA群:103±6分で,いずれもRA群で有意に短かった.血行動態および心エコーから評価した弁逆流の程度には2群間で大差は認めなかったが,付加的処置が必要であった割合はCA群で67%,RA群で29%であった.allograft解凍後の標本では乳頭筋の組織構築は保たれており,移植手術終了後の標本では弁葉,腱索及び乳頭筋供に炎症性細胞の浸潤は特に認めず,その組織構築に大きな変化は見られなかった.<目的>同種生体材料による代用弁は大動脈弁位や肺動脈弁位などで臨床応用されその有用性が報告されているが,僧帽弁位では未だ満足できるものではない.近年凍結保存の同種生体弁で臨床報告されているが,同弁の実験的報告はなく,耐久性,移植手技等について不明な点を残している.同種生体材料使用の際に問題となる供給源という点から凍結保存法は優れた保存法であり,我々は僧帽弁用freehand cryopreserved allo-graftの実験的研究を進めてきたが,さらに同弁の移植手技をより簡便化することと,遠隔期成績の改善策の一つとして,allograft作成時に弁輪にflexible ringを縫着することを考案した.今回これらの弁の可能性と移植後急性期の血行動態についてブタを用いた移植実験を行いその結果を報告する.<方法>ブタを用いてdonorより僧帽弁を腱索及び乳頭筋を残して採取した後プログラムフリーザーにより凍結し,液体窒素保存槽内気相保存にて一定期間保存した.同弁を急速解凍後recipientに人工心肺を使用し僧帽弁位の同種弁移植術を行った6例(CA群)とflexible ringを装着した後に同移植術を行った7例(RA群)を作成した.逆流試験で1度以上の逆流を認めたものには修復術を付加した.人工心肺離脱後,大動脈圧(AP),左室拡張末期圧(LVEDP),左房圧(LAP)の測定,心臓超音波診断装置による弁の観察と,解凍後と実験終了後の弁葉,腱索及び乳頭筋の病理組織学的検討を両群に行い,比較検討した.<結果>平均人工心肺時間はCA群:194±15分,RA群:159±7分,平均大動脈遮断時間はCA群:134±11分,RA群:103±6分で,いずれもRA群で有意に短かった.血行動態および心エコーから評価した弁逆流の程度には2群間で大差は認めなかったが,付加的処置が必要であった割合はCA群で67%,RA群で29%であった.allograft解凍後の標本では乳頭筋の組織構築は保たれており,移植手術終了後の標本では弁葉,腱索及び乳頭筋供に炎症性細胞の浸潤は特に認めず,その組織構築に大きな変化は見られなかった.<目的>我々は僧帽弁用freehand cryopreserved allograftの実験的研究を進めてきたが,さらに同弁の移植手技をより簡便化することと,遠隔期成績の改善策の一つとして,allograft作成時に弁輪にflexible ringを縫着することを考案した.今回これらの弁の可能性と移植後急性期の血行動態についてブタを用いた移植実験を行いその結果を報告する。<方法>ブタを用いてdonorより僧帽弁を腱索及び乳頭筋を残して採取した後プログラムフリーザーにより凍結し,液体窒素保存槽内気相保存にて一定期間保存した.同弁を急速解凍後recipientに人工心肺を使用し僧帽弁位の同種弁移植術を行った6例(H群)とflexible ringを装着した後に同移植術を行った7例(RH群)を作成した.逆流試験で1度以上の逆流を認めたものには修復術を付加した.

人工心肺離脱後,大動脈圧(AP),左室拡張末期圧(LVEDP),左房圧(LAP)の測定,心臓超音波診断装置による弁の観察と,解凍後と実験終了後の弁葉,腱索及び乳頭筋の病理組織学的検討を両群に行い,比較検討した.<結果>平均人工心肺時間はH群:194±15分,RH群:159±7分,平均大動脈遮断時間はH群:134±11分,RH群:103±6分で,いずれもRH群で有意に短かった.血行動態および心エコーから評価した弁逆流の程度には2群間で大差は認めなかったが,付加的処置が必要であった割合はH群で50%,RH群で29%であった.allograft解凍後の標本では乳頭筋の組織構築は保たれており,移植手術後の標本では弁葉,腱索及び乳頭筋供に炎症性細胞の浸潤は特に認めず,その組織構築に大きな変化は見られなかった.<結論>僧帽弁用freehand cryopreservedallograftの移植実験において,移植直後における血行動態は良好であり,同病理組織学的構築は満足できるものであった.また,flexibleringの装着は手術手技の簡便化に有用であることが示唆された.<目的>同種生体材料による代用弁は大動脈弁位や肺動脈弁位などで臨床応用されその有用性が報告されているが,僧帽弁位では未だ満足できるものではない.近年凍結保存の同種生体弁で臨床報告されているが,同弁の実験的報告はなく,耐久性,移植手技等について不明な点を残している.同種生体材料使用の際に問題となる供給源という点から凍結保存法は優れた保存法であり,我々は僧帽弁用freehand cryopreserved allograftの実験的研究を進めてきたが,さらに同弁の移植手技をより簡便化することと,遠隔期成績の改善策の一つとして,allograft作成時に弁輪にflexible ringを縫着することを考案した.今回これらの弁の可能性と移植後急性期の血行動態についてブタを用いた移植実験を行いその結果を報告する.<方法>ブタを用いてdonorより僧帽弁を腱索及び乳頭筋を残して採取した後プログラムフリーザーにより凍結し,液体窒素保存槽内気相保存にて一定期間保存した.同弁を急速解凍後recipientに人工心肺を使用し僧帽弁位の同種弁移植術を行った6例(CA群)とflexible ringを装着した後に同移植術を行った7例(RA群)を作成した.逆流試験で1度以上の逆流を認めたものには修復術を付加した.人工心肺離脱後,大動脈圧(AP),左室拡張末期圧(LVEDP),左房圧(LAP)の測定,心臓超音波診断装置による弁の観察と,解凍後と実験終了後の弁葉,腱索及び乳頭筋の病理組織学的検討を両群に行い,比較検討した.<結果>平均人工心肺時間はCA群:194±15分,RA群:159±7分,平均大動脈遮断時間はCA群:134±11分,RA群:103±6分で,いずれもRA群で有意に短かった.血行動態および心エコーから評価した弁逆流の程度には2群間で大差は認めなかったが,付加的処置が必要であった割合はCA群で67%,RA群で29%であった.allograft解凍後の標本では乳頭筋の組織構築は保たれており,移植手術終了後の標本では弁葉,腱索及び乳頭筋供に炎症性細胞の浸潤は特に認めず,その組織構築に大きな変化は見られなかった.
環境負荷低減型化学反応システムの設計と製作

本研究は,エネルギーの効率的な利用と省エネルギーを実現する環境負荷低減型の化学反応システム,具体的には反応器の金属面を直接触媒化した壁面型触媒反応システムの構築を目的とし,そのためのプレート型触媒の調製から最終的にはシステムの特性評価,ならびに数値シミュレーションによる特性予測を行なったものである。三年間にわたる研究成果から,システム構築のための最適なプレート型触媒の創製が行なわれ,またシステムの正確な特性解析や数値シミュレーションによるその予測が実施できた。以下に得られた知見の要点をまとめて示す。1.反応側チャンネルと熱媒側チャンネル(流路高さ35mm)を交互に積層し,反応側に高い吸熱反応活性を示すプレート型触媒をカートリッジ方式で挿入した壁面型触媒反応システムを構築した。構築した装置で実験を実施し,大きな熱エネルギーの消費が生じる反応条件下でも反応器内は設定温度にほぼ沿った温度分布を示し,熱エネルギーの供給が効率的であることを確認した。2.反応側チャンネル内に挿入するプレート型触媒の形状が装置の性能に影響を及ぼし,原料ガス流れを乱す形状にすることで装置性能が向上した。また,チャンネル高さを小さくしてリアクターをコンパクトにすることで性能が向上した。いずれも物質移動や伝熱係数め向上が大きく関与している。また,この反応システムは圧力損失が小さく,負荷変動に対して迅速な応用性を示す。3.プレート型触媒の調製法として採用した無電解めっき法は,種々の化学反応に対して活性な触媒を調製することが可能であり,本反応システムの適用性を広げる触媒調製法であることがわかった。4.壁面型反応システムの応用・展開を検討するため,吸熱反応と発熱反応が同時に起こるチャンネルを交互に積層した壁面型反応システムを想定し,数値シミュレーションから特性予測を行なった。吸熱と発熱の相互利用を図る場合でも,本反応システムは熱エネルギーの交換が効率的であり,均一な温度分布と高い反応率を維持できる。展開性が充分にある反応システムである。以上,3年間の研究成果を総合的に判断して,本研究の当初の目的は達成したものと考えられる。本研究では,エネルギーの効率的な利用と省エネルギーを実現する環境負荷低減型の化学反応システム,具体的には反応器の金属面を直接触媒化した壁面型触媒反応システムの構築を目的としている。今年度は本反応システムの構築に必須な壁面型のプレート触媒の調製と,化学反応に対するその触媒特性について検討を加えた。また,調製した触媒の物性測定から触媒特性の発現機構に関する考察を行なった。さらに,壁面型反応システムの応用と展開を図るために,このシステムを積層化した場合の伝熱特性や反応特性について数値シミュレーションから検討を加えた。その結果,以下の事柄が明らかとなった。1.亜鉛の置換めっきと鉄の中間めっき,そして銅の化学還元めっきからなる無電解めっきでアルミニウム基板上にCu・Fe/Zn系のプレート型触媒を調製することができた。調製したプレート型触媒は,メタノールの水蒸気改質やCOの水性ガスシフト反応に対して高い触媒特性を示すことが明らかとなった。2.Cu・Fe/Zn系プレート型触媒の水蒸気改質活性とシフト活性は,反応前に触媒を酸化処理することで大きく向上し,工業市販用の粒状銅系触媒を上回る性能を示すことが明らかとなった。通常の銅系触媒では酸化されることで活性が低下するのが常識であるが,調製したプレート型触媒はまったく逆の特性を有している。下地層の亜鉛が表面に移動することで活性サイトを構築することが要因と推論された。

3.Cu・Fe/Zn系プレート型触媒の水蒸気改質とシフト反応に対する活性の経時変化は,通常の銅系触媒と同様の劣化挙動を示した。しかし,このプレート型触媒は活性劣化後に再び酸化することで活性が初期活性に回復した。再酸化による初期活性への回復は繰り返して起こり,実際の使用を想定した場合,本プレート型触媒は非常に実用的な触媒であることが明らかとなった。4.吸熱反応と発熱反応が同時に起こるチャンネルを交互に多段に積層した壁面型反応システムを想定し,触媒を充填したシステムの場合と比較した。触媒充填型の場合は各チャンネル間の熱エネルギーの交換が悪く,温度や反応率が大きく低下した。一方,壁面型の場合は熱エネルギーの交換が効率的であり,各チャンネル間の温度分布に大きな差もなく,充填型の場合よりも高い反応率を示した。本研究では,エネルギーの効率的な利用と省エネルギーを実現する環境負荷低減型の化学反応システム,具体的には反応器の金属面を直接触媒化した壁面型触媒反応システムの構築を目的としている。昨年度の研究において,構築のために最適なプレート型触媒の創製に成功している。今年度はこの触媒の詳細な物性測定を行ない,活性発現の要因について検討した。また,本システムを具体的に構築する際に必要となる反応速度論的なデータを,動力学測定によって集積した。それらの結果を以下に列記する。1.無電解めっきで調製したCu-Fe/Zn系プレート型触媒の高いメタノール改質特性や高いCOシフト活性は,下地層としてめっきした亜鉛が表面層に移動し,Cu-Znの活性サイトを構築することが寄与している。特に,触媒を酸化処理することで亜鉛の移動は顕著となり,表面上でのCu-Znサイトの形成も多くなると推論された。本プレート型触媒が,通常の銅系触媒とは異なる特性を示す要因である。2.FT-IR測定による吸着種の観察から,Cu-Znサイトが多く形成された触媒の表面上に吸着した活性中間体,メタノール改質の場合はメトシキ基,シフト反応の場合はフォーメート基,は反応性が非常に速いことが考えられた。3.Cu-Fe/Zn系プレート型触媒は,活性の経時劣化後に触媒を再酸化することで活性が回復する。この要因は,反応の進行に伴い一度シンタリングを起こした表面層が,再酸化処理を施すことで再び粒子状の表面層に回復するためである。触媒化学的に非常に興味深い現象が起こっていると考えられた。4.Cu-Fe/Zn系プレート型触媒上での水蒸気改質の反応速度は,メタノール分圧に0次,水分圧に0.6次で近似でき,生成物である水素と二酸化炭素の分圧に対してはともに-0.5次であった。また,この触媒上でのCOシフト反応の速度は,一酸化炭素分圧に-0.3次,水分圧に0.5次で近似でき,生成物の水素分圧には-0.6次,二酸化炭素分圧には-0.3次で近似できた。そして,改質反応の活性化エネルギーは約80kJ/mol, COシフト反応のそれは57kJ/molと推算された。
近世国学の受容と普及に関する教育史的研究

本研究は、従来の国学研究がともすれば付随的にしか取り上げなかった、国学の受容・普及という問題を設定し、一定の社会階層に受容された国学が更に広範に普及していく過程に着目することにより、国学学習者層の量的拡大及び質的多様性などの視点から、実証的考察を進める点に、教育史的研究としての独自性を見い出している。具体的には、国学学習者の集団化の形態として国学の「社中」をとりあげ、社中をめぐる諸問題について検討をすすめることとした。国学が受容され普及していく過程は、「学び」が主体的に把握され、学習のための「場」が自主的に組織化されていく過程をたどるものといえる。社中はまさにそのような組織化の一形態であった。では、そのような社中は、1.一体いかなる意図のもとに、どのような目的をもって形成されたのか、2.形成された社中を維持し存続させていくためにいかなる活動が展開されたのか、3.その活動は社中の成員の、生活者としての日常といかなる関わりをもつものであったのか、このような問題を具体的な課題として研究に着手した。研究の実際としては、課題の性格上、必要資料の調査及び収集に多くの日時と経費とを充ててきた。それと併行して、収集した資料の分析を進めてきた。その一つとして「本居宣長の名古屋地方門人と社中の形成」をめぐって、近世における教育と分化の状況の中に、その意義を位置づけた論文を執筆した。(『岡山大学教育学部研究集録』第80号、1989年3月刊)。名古屋社中においては、主体的な学びへの取り組みと学習活動の展開がみられたが、その場合、学習者の嗜好に応じる分化的教養を身につけるという、いわば自己閉鎖的性格をぬぐいきれなかったことなどを明らかにした。今後更に、名古屋社中の事例を基にして、その他の社中の分析をし、比較検討を進めていかねばならない。
ヒト脳腫瘍細胞株を用いたin vitro遺伝子ターゲッティング-遺伝子変異と治療感受性の関連解析-

ヒト細胞においては、ターゲットインテグレーションが生じる頻度は極めて低く、従来in vitroでの遺伝子破壊は技術的に難しいと考えられてきた。しかし、1998年頃より、ヒト大腸癌培養細胞を用いた遺伝子破壊とその有用性が少数のグループによって報告されており、決して不可能ではないことが証明されている。私達は細胞周期関連遺伝子のヒト脳腫瘍細胞における機能を正確に解析するため、これらを順次破壊することを計画しているが、遂行にあたり様々な技術的問題点が生じることは予想される。今回の萌芽研究ではU87MGヒトグリオーマ細胞(可視的な染色体変化はない細胞。p53遺伝子は正常。p16遺伝子の欠失あり)を用いて、分裂期チェックポイントを制御していると考えられているmad2遺伝子のコンディショナルミュータント(培養途中に特定の遺伝子のON/OFFを制御することができる変異体)を作成し、本遺伝子のヒト細胞における機能の解析ならびに放射線照射、抗がん剤に対する感受性の変化について調べることを目的として研究を行った。現時点でmad2のコンディショナルミュ-タントは完成していないが,ドミナントネガティブにmad2の機能を抑制することのできる発現系が構築できており,このミュータントを定常的に発現する細胞を現在作成中である。本細胞を用いて分裂期チェックポイントに異常をきたした細胞の形質を検討する予定である。p53遺伝子は正常。
DNAメチル化により制御される大腸癌肝転移を規定する遺伝子の網羅的解析

DNAメチル化は、遺伝子の発現抑制を介してがんの発生・進展に関与している。本研究は大腸がんの肝転移に関わる遺伝子のうち、特にDNAメチル化により制御される遺伝子の網羅的解析を行ない、大腸がんの肝転移に関与する遺伝子の同定と、新しい肝転移診断マーカーの開発を目指した。まずDNAメチル化標的遺伝子の網羅的解析法として、(Methylated CpG island Amplification-マイクロアレー法; MCAM法)を用いて、大腸がん原発巣(CRC)および転移巣(meta)のDNAメチル化標的遺伝子のプロファイリングを行った。大腸がんはMCAM法によりDNAメチル化が腫瘍内に集積するCpG island methylator phenotype (CIMP)症例とCIMP陰性症例に分類可能であったCIMP陽性症例と陰性症例では肝転移の頻度には有意な差は認めなかった。CIMP陽性・陰性症例で正常粘膜のDNAメチル化を、大腸の部位別に詳細に解析し、大腸がんの発がん過程におけるDNAメチル化の蓄積は大腸の部位によって異なる様相を呈することを見出した。すなわち近位部大腸に関与が深いCIMP陽性症例に対し、遠位部大腸ではDNAメチル化蓄積は年齢と強い相関を認め、その蓄積が発がんに関与していると考えた。次に9例の手術症例で同一患者のCRCとmetaの組織からDNAを抽出した。これらの症例はCRCではCIMP陽性例2例CIMP陰性例7例であった。全症例の平均では、CRC特異的、meta特異的、両者共通メチル化遺伝子は568遺伝子、579遺伝子、515遺伝子であった。これらの遺伝子のうち複数症例で共通してメチル化した遺伝子を選択し、研究期間内に蓄積した症例を用いて肝転移巣に特異的なメチル化標的遺伝子の解析を行なっている。以上の結果と臨床病理学的背景との相関から、大腸がんの肝転移に関与する遺伝子の同定と、新しい肝転移診断マーカーの開発に結びつけることが期待できる。本研究は大腸がんの肝転移に関わる遺伝子のうち、特にDNAメチル化により制御される遺伝子の網羅的解析を行ない、大腸がんの肝転移に関与する遺伝子の同定と、新しい肝転移診断マーカーの開発を目指す。我々の研究グループは、DNAメチル化標的遺伝子の解析法として、プロモーターアレーを用いた効果的な方法(Methylated CpG island Amplification-マイクロアレー法;MCAM法)を確立している。本年度はこの方法を用いて大腸がん原発巣と肝転移巣のDNAメチル化標的遺伝子のプロファイリングを解析した。愛知県がんセンター中央病院で施行した大腸がん、肝転移の外科的手術検体のうちで、同一患者から得られた大腸がん原発巣と肝転移巣の組織からDNAを抽出した。なお検体はヒトゲノム・遺伝子解析研究倫理委員会審査委員会において承認された説明書・同意書を用いて集積された患者サンプルを用いて解析を行なった。MCAM法を用いて解析を行なった結果、メチル化標的遺伝子は、肝転移巣(484遺伝子)に比して大腸がん原発巣(1018遺伝子)で多く観察された。そのうち408遺伝子は両病巣に共通してメチル化標的遺伝子として検出された。76遺伝子は肝転移巣特異的に検出され、これらの遺伝子群のメチル化が大腸がんの肝転移に深く関与している可能性が示唆された。新たに4名の患者から大腸がん原発巣と肝転移巣の組織が得られており、来年度はこれらの患者において同様に解析を行ない、共通して肝転移巣に特異的なメチル化標的遺伝子を同定する。そらに年齢・性別を一致させた30症例の大腸がん原発巣と30症例の転移巣よりDNAを抽出し、肝転移巣に特異的なメチル化標的遺伝子の解析を行なう。

以上の結果と臨床病理学的背景との相関から、大腸がんの肝転移に関与する遺伝子の同定と、新しい肝転移診断マーカーの開発に結びつける。DNAメチル化は、遺伝子の発現抑制を介してがんの発生・進展に関与している。本研究は大腸がんの肝転移に関わる遺伝子のうち、特にDNAメチル化により制御される遺伝子の網羅的解析を行ない、大腸がんの肝転移に関与する遺伝子の同定と、新しい肝転移診断マーカーの開発を目指した。まずDNAメチル化標的遺伝子の網羅的解析法として、(Methylated CpG island Amplification-マイクロアレー法;MCAM法)を用いて、大腸がん原発巣のDNAメチル化標的遺伝子のプロファイリングを行った。大腸がんはMCAM法によりDNAメチル化が腫瘍内に集積するCpG island methylator phenotype(CIMP)症例とCIMP陰性症例に分類可能であった。CIMP陽性症例と陰性症例では肝転移の頻度には有意な差は認めなかった。しかし、CIMP陽性・陰性症例で正常粘膜のDNAメチル化を、大腸の部位別に詳細に解析し、大腸がんの発がん過程におけるDNAメチル化の蓄積は大腸の部位によって異なる様相を呈することを見出した。すなわち近位部大腸に関与が深いCIMP陽性症例に対し、遠位部大腸ではDNAメチル化蓄積は年齢と強い相関を認め、その蓄積が発がんに関与していると考えた。次に5例の手術症例で同一患者の大腸がん原発巣と肝転移巣の組織からDNAを抽出した。これらの症例はCIMP陽性例2例、CIMP陰性例3例であった。CIMP陽性例、陰性例それぞれ肝転移巣特異的なメチル化遺伝子数は平均568遺伝子、平均147遺伝子であった。これらの遺伝子のうち複数症例で共通してメチル化した遺伝子を選択し、研究期間内に蓄積した症例を用いて肝転移巣に特異的なメチル化標的遺伝子の解析を行なう。
三次元大脳培養浸潤モデルによるグリオーマ浸潤機構の解析とその臨床応用

腫瘍浸潤は腫瘍細胞と宿主組織間の相互作用の結果成立する生物学的事象であり、純粋なin vitroの実験系のみではグリオーマ細胞の浸潤特性を明らかにするには限界がある。そこで今回、brain sliceを用いたグリオーマ浸潤モデルを新規に作成し、脳組織内へ浸潤したグリオーマ細胞の生物学的動態について検討を行った。結果:T98Gグリオーマ細胞は、brain slice上を広範囲に移動し、神経接着分子L1の添加は著明にグリオーマ細胞の運動性を亢進させた。一方、時間経過と共に、グリオーマ細胞は脳組織内へ浸潤し、その浸潤の程度は共焦点レーザー顕微鏡により三次元的に定量評価することが可能であった。MMPは、グリオーマスフェロイドよりも浸潤細胞にその発現が強く見られ、MMP阻害剤の添加により、グリオーマ細胞の脳内浸潤は有意に抑制された。本研究においてbrain slice cultureを用いた浸潤モデルは、生体に近い環境下でのグリオーマ細胞の浸潤動態の定量的解析を可能にした。浸潤グリオーマ細胞はその強い遊走能により細胞移動を行っており、matrix metalloproteinase(特にMMP-2)は浸潤先端で重要な役割を演じていることが示唆された。今回、ラットbrain sliceを用いた三次元脳器官培養を行い、グリオーマ細胞と共培養することにより、実際の脳組織の環境に近い条件下でグリオーマ浸潤の動態を解析できる新規モデルの確立を目的とした。方法:生後2日の新生仔ラット脳より300μmの薄切大脳冠状切片を作成、孔径0.4μmの透明多孔膜上に乗せ、大気と培養液との境界で静置界面培養を行った。生細胞標識蛍光色素PKH2にて標識したC6グリオーマスフェロイドをbrain slice上に移植し、グリオーマ細胞の運動及び脳内浸潤動態について共焦点レーザー顕微鏡を用いて解析を行った。また、matrix metalloproteinase(MMP)のグリオーマ浸潤への影響について調べるため、MMPの発現ならびにMMP阻害剤による効果についても検討した。結果:C6グリオーマ細胞は、brain slice上を広範囲に移動し、神経接着分子L1の添加は著明にグリオーマ細胞の運動性を亢進させた。MMPは、浸潤細胞にその発現が見られ、MMP阻害剤の添加により、グリオーマ細胞の脳内浸潤は有意に抑制された。まとめ:brain sliceを用いた浸潤モデルに共焦点レーザー顕微鏡を導入することによりreal timeでの細胞動態の観察と浸潤の定量的評価が可能となった。結論:本研究においてbrainslicecultureを用いた浸潤モデルは、生体に近い環境下でのグリオーマ細胞の浸潤動態の定量的解析を可能にした。
ネフローゼ症候群のステロイド抵抗性機序の解明:ステロイド・トランスポーターの検討

腎生検にて微小変化型ネフローゼ症候群と診断した(光顕上は微小変化型で、蛍光抗体法で免疫グロブリン・補体成分の沈着を認めない)再発症例を対象症例とした。対象症例よりリンパ球を分離し、Rhodamine 123排泄試験(Rhodamine123添加培養後、一定時間色素を排泄させ、Phycoerythrin標識mouse-IgG抗ヒトCD3抗体にて染色し、Flow cytometerにてRhodamine123含有細胞率を計測)、および、抗ヒトCD3抗体結合磁気ビーズにてT細胞を選択した後、発現しているMDRmRNAをRT-PCR法にて測定した。末梢血リンパ球数およびCD3^+細胞の割合は、ステロイド依存性群(ステロイド薬減量中に再発した症例)とステロイド非依存性群(ステロイド薬中止後1年以降に再発した症例)の2群間に有意差を認めなかった。また、Rhodamine123のCD3^+細胞内への取り込みは、2群間に有意差を認めなかったが、Rhodamine123細胞外排泄試験においては、ステロイド依存性症例では、CD3^+細胞中のRhodamine123^+細胞の割合は有意な低値(83.7±2.2% vs 51.6±3.8%、P<0.05)を認めた。また、CD3^+細胞中のMDRmRNAの発現はステロイド依存性症例で高い傾向が認められた。以上より、微小変化型ネフローゼ症候群症例中には、T細胞における多剤耐性蛋白質などの薬物トランスポーターの発現が増強し、ステロイド薬が細胞内に取り込まれて薬理効果を示す前に細胞外に排泄されることにより、ステロイド依存性がもたらされている可能性が示唆された。なお、第7染色体に存在するMDR1遺伝子の26番目のエクソンにあるC→Tの1塩基多型とステロイド依存性との関連については、検討症例不足により、有意な結果は得られておらず、現在も検討中である。対象症例よりヘパリン加静脈血を採取、重層遠心法にてリンパ球を分離し、RPMI 1640+10% FCS培地に懸濁した後、Rhodamine 123[最終濃度150ng/ml]を培地に加え、15分間培養。洗浄後、Rhodamine 123非含有の同培地にて、上記条件下で120分間培養した。この際、verapamil 25μM添加と非添加のもので培養した。洗浄後、Phycoerythrin標識mouse-IgG抗ヒトCD3抗体にて染色し、Flow cytometerにてRhodamine 123含有細胞率を計測した。末梢血リンパ球数およびCD3^+細胞の割合は、ステロイド依存性群:ステロイド薬減量中に再発した症例とステロイド非依存性群:ステロイド薬中止後1年以降に再発した症例の2群間に有意差を認めなかった。また、Rhodamine 123のCD3^+細胞内への取り込み(verapamil添加培養下)は、2群間に有意差を認めなかった。Rhodamine 123細胞外排泄試験の検討(verapamil非添加培養下)においては、ステロイド依存性症例では、CD3^+細胞中のRhodamine123^+細胞の割合は有意な低値(83.7士2.2% vs 51.6±3.8%、P<0.05)を認めた。すなわち、CD3^+細胞中、Rhodamine 123が細胞外へ流出した細胞の割合が有意に高値であった。

なお、第7染色体に存在するMDR1遺伝子の26番目のエクソンにあるC→Tの1塩基多型とステロイド依存性との関連については、検討症例不足により、有意な結果は得られておらず、現在も検討中である。
イノベーションに対する標準化の効果と事業者便益に関する研究

2018年度は初年度として、新市場創造型標準化制度に過去3年間に指定されたテーマのうち、インタビュー調査の終わった13テーマについて、過去のインタビューなどを整理した。このなかで、企業側が当初想定した「メリット」と「リスク」を把握した上で、その後の規格作りにおいて発生した変更などを整理し、企業側がどのようにして標準化のデメリットを排除したかを整理した。インタビューは原則として、本制度の利用を決定した者に対して行い、制度利用決定までに社内で行われた議論の経緯や、想定したメリット、デメリット、実際に発生している市場の変化などについて、特に詳細にインタビューしてある。これらの情報をまとめることで、13テーマのうち8テーマが順調な成功を収めていることが分かった。この8テーマを詳細に分析し、成功の要因が、規格化による市場の独占にあることを把握した。2018年度後半は、新しい標準化課題の選定を進め、国内の標準化テーマの幾つかに対するインタビュー調査を行った。また、新たに新市場創造型標準化制度に採択された標準化テーマに関する文献調査及び周辺データの整理を進めた。このような標準化関連の研究成果は、他の予算による標準化関連研究とあわせて、以下の通り発表した。PICMET2018:"アウトバウンド型オープンイノベーションにおける利益拡大手法"、研究・イノベーション学会:「「科学」不足によるイノベーション阻害-ファインバブルの事例-」、日本知財学会:「特許の藪解消のための非標準必須特許RAND宣言の可能性ーナノセルロースフォーラム知財タスクチームでの検討経緯ー」研究公募に応募した時点から研究を開始していたため、年度当初に既にインタビューの蓄積を得ることが出来た。このため、このデータを用いた試験的な分析が可能となり、13事例分ではあるが、横断的な分析を行うことができた。この結果、海外の査読付き学会で、筆頭の成績で査読をパスし、研究内容の発表を行うことが出来た。また、並行して行っている様々な標準化関連研究の成果に、本研究の成果を取り込み、海外査読付き学会1件、国内学会2件の発表を行うことが出来た。但し、初年度は、これら13事例の整理や分析に多くの時間を費やしたため、新たなインタビュー調査の実施件数が、予定より少なくなった面があり、インタビュー件数については、予定よりも少数に留まった。2019年度は、2018年度の分析成果を生かし、インタビュー調査内容を充実した上で、インタビューを継続する。新市場創造型標準化制度には、毎年20テーマ程度が指定されるため、インタビュー対象が不足することは無く、逆に指定のペースに合わせたインタビューの実施が重要な課題である。また、新市場創造型標準化制度は開始されて5年が経過し、その運用方法にも変化が見られる。この制度の中心的機関である日本規格協会とは協力関係を構築しているため、このような運用方法の変更に関する情報も獲得することが可能であり、制度の変更によって、本制度のビジネスへの影響がどのように変貌したかについても、把握していくことが重要である。まず2019年度上半期は、2017年度、2018年度に指定された新市場創造型標準化制度のテーマのうち、既に規格作成に取り組んでいるテーマを中心にインタビューを進める。また、これらの結果分析を並行して行い、国内外での学会発表をおこなう。

2019年度は、2018年度の分析成果を生かし、インタビュー調査内容を充実した上で、インタビューを継続する。新市場創造型標準化制度には、毎年20テーマ程度が指定されるため、インタビュー対象が不足することは無く、逆に指定のペースに合わせたインタビューの実施が重要な課題である。また、新市場創造型標準化制度は開始されて5年が経過し、その運用方法にも変化が見られる。この制度の中心的機関である日本規格協会とは協力関係を構築しているため、このような運用方法の変更に関する情報も獲得することが可能であり、制度の変更によって、本制度のビジネスへの影響がどのように変貌したかについても、把握していくことが重要である。まず2019年度上半期は、2017年度、2018年度に指定された新市場創造型標準化制度のテーマのうち、既に規格作成に取り組んでいるテーマを中心にインタビューを進める。また、これらの結果分析を並行して行い、国内外での学会発表をおこなう。2018年度は地方企業のインタビュー件数が少なく、また、他の予算での出張を活用してインタビューを実施したため、旅費の使用額が少なかった。また、物品等の仕様はできるだけ節約することで、使用額を減らした。2019年度は、予定した以上のインタビュー件数を実施するため、必要な旅費が増加すると共に、蓄積された研究成果の分析・整理のためのアルバイト等を雇用するため、2018年度余剰分も加えた2019年度費用が必要となると見込まれる。
体内完全埋め込み式永久使用モータ駆動人工心臓システムの開発研究

この研究において、ドイツアーヘン総合大学ヘルムホルツ研究所のReul教授グループと共同研究を行うことを基盤に、体内完全埋め込み式全置換型(TAH)及び補助人工心臓(VAD)の研究開発を行った。人工心臓は、電気エネルギーを経皮伝送装置で体内に伝送し、体内に埋め込まれた電気機械式人工心臓を駆動する仕組みである。体内には、人工心臓の他に、血液ポンプ内で起こる体積変化を補償するコンプライアンスチェンバー、制御駆動装置と充電式2次電池が埋め込まれる。駆動装置は、小型のDCモータの回転運動をローラネジの直線運動に変換し、血液ポンプを拍出する仕組みである。TAHは、左右の血液ポンプの間に駆動装置をサンドイッチ状に挟み込む方式とし、モータの回転方向を制御して、左右交互に拍出する方式である。血液ポンプは制御性を考慮し、プッシャ-プレート型(1回拍出量55cc)とし、ホール素子を用いて、プレートの動きをモニターし、Fill-to-Empty方式で駆動できるようにした。駆動装置のモーターの回転制御は、コミュテーションとプッシャ-プレート位置信号を基に、回転スピード、方向等の制御を行った。開発したTAH及びVADのサイズは、TAHが直径90mm、厚さ70,mm、体積400cc、重量450gであった。VADは直径が90mm、厚さ56mm、体積275cc、重量460gであった。これらのサイズは、現在臨床応用されているTAHやVADに比べ小型化されており、体重5060kgの成人に埋め込み可能なサイズである。小型化されたが、TAH、VAD共に最高流量8L/minが得られ、1回拍出量は約55ccであった。TAHにおいて、48L/minの流量を得るために必用な電力は1015ワットで、VADの場合58ワットであった。TAHの電気から流体仕事率への最高変換効率は13.5%で、VADは23%であった。体内完全埋め込みに必用な体積補償装置の設計試作も行い、模擬循環回路を用い評価した。TAH用の体積褒賞装置は、空気充填量が55ccに対して、VADの場合は75ccを設計・作製した。また、充電式2次電池の人工心臓運転における性能についても評価した。NiMHとLi-ion電池の2種類を用い、後負荷100mmHgに対して、45L/minの流量を拍出する条件下で試験した結果、約2時間の駆動が可能あることが証明された。仔牛によるInVivo評価を開始した。拍動流ポンプの開発と並行して、連続流人工心臓の設計・評価も行った。試作した人工心臓は3点支持遠心ポンプで、磁気カップリングでインペラ-を回転させて流量を得る仕組みである。外部センサを使用せず、モータ電流波形解析に基づき、吸い付き現象や逆流を検知し、防止する方法について検討した。3点支持部での摩擦による磨耗を軽減し、長期耐久性を目指し、1点支持遠心ポンプの可能性を検討し、設計を開始した。人工心臓を埋め込まれた患者のモニタリングとして、ポンプ内血液のヘモグロビン量や酸素飽和度が計測できる反射型光センサの開発を行い、牛血を用い評価し、良好な結果を得た。長期信頼性を動物実験で評価する必要がある。国際共同研究を通して、スタッフや学生の交流、国際集会の召集等得るところは大であった。特に、学生の交換交流は、研究・教育のみならず、視野を広め、将来的な人材育成に大いに貢献できるものと信じる。

体内完全埋め込みに必用な体積補償装置の設計試作も行い、模擬循環回路を用い評価した。TAH用の体積褒賞装置は、空気充填量が55ccに対して、VADの場合は75ccを設計・作製した。また、充電式2次電池の人工心臓運転における性能についても評価した。NiMHとLi-ion電池の2種類を用い、後負荷100mmHgに対して、45L/minの流量を拍出する条件下で試験した結果、約2時間の駆動が可能あることが証明された。仔牛によるInVivo評価を開始した。拍動流ポンプの開発と並行して、連続流人工心臓の設計・評価も行った。試作した人工心臓は3点支持遠心ポンプで、磁気カップリングでインペラ-を回転させて流量を得る仕組みである。外部センサを使用せず、モータ電流波形解析に基づき、吸い付き現象や逆流を検知し、防止する方法について検討した。3点支持部での摩擦による磨耗を軽減し、長期耐久性を目指し、1点支持遠心ポンプの可能性を検討し、設計を開始した。人工心臓を埋め込まれた患者のモニタリングとして、ポンプ内血液のヘモグロビン量や酸素飽和度が計測できる反射型光センサの開発を行い、牛血を用い評価し、良好な結果を得た。長期信頼性を動物実験で評価する必要がある。国際共同研究を通して、スタッフや学生の交流、国際集会の召集等得るところは大であった。特に、学生の交換交流は、研究・教育のみならず、視野を広め、将来的な人材育成に大いに貢献できるものと信じる。本年度は、体内完全埋め込み式、小型、高性能、拍動流と連続流全置換型(TAH)及び補助人工心臓(VAD)の開発を目標に研究を進めた。拍動流ポンプとしては、モータの回転力をローラネジの直線方向の力に変換してプッシャープレート型血液ポンプを駆動する方式を採用した。全置換型人工心臓は、左右ポンプの間にDCモータとローラネジで構成された駆動装置を間に固定し、左右ポンプを交互に拍出する方式とし、補助人工心臓は、全置換型人工心臓の右ポンプをバックプレートで置き換えた。血液接触面は抗血栓性に優れたセグメント化ポリウレタンで作成した。ポンプ外形は、TAF、VAD共に直径90mm、厚さはTAH73mm、VAD56mmで、夫々の体積は440cc、285ccである。また、夫々の重量は340g、400gである。流量は、最高9L/minが得られた。入力電力は、VADでは、10ワット以下に維持でき、効率は最高20%が得られた。TAFに関しては、システム効率は、最高13.5%で、入力電力は10-15ワットを示した。今後、耐久テストや動物実験を通して性能の向上を計ると共に、流入・流出弁は、アーヘン大学で開発中のポリウレタン製3尖弁をポンプポートに組み込み、一体化し、またその他の体内埋め込みに必要な部品との結合等も考慮し、完全埋め込み式システムを構築していく予定である。連続流ポンプとしては、シールを必要としない磁気駆動、3点支持遠心ポンプの設計・試作を行った。駆動装置としてのモータは拍動流ポンプと同じ物を使用した。ポンプ部の直径は60mm、駆動装置を含めた全体の高さは55mmと小型化できた。現在、圧・流量特性を評価し、ポンプシステムとしての改良そして動物実験に向けたシステムとしての構築を行っている。平成11年度は、ドイツアーヘン工科大学ヘルムホルツ研究所との共同研究において、拍動型補助人工心臓の性能向上、連続流ポンプの試作と模擬循環回路での評価を主体に研究を進めた。