hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
乱雑さを考慮した新規カラム性能評価法の提案

分析手法のひとつである液体クロマトグラフィーでは,カラムと呼ばれる筒に粒子を充填したものが使用される。経験的にカラム内の粒子の形状や充填状態は,均一なものほど良いとされているが,形状や位置を厳密に制御することが難しいために,カラム内の均一さとカラムの性能の関係を調べることが難しい。近年は,3Dプリンタや微細加工技術の発展によって,均一な構造体を均一に配列した一体成形型のカラムの作製が可能になっている。本研究では,微細加工技術を用いて,カラム内の乱雑さを制御したカラムを作製し,カラム内の均一さとカラム性能の関係を明らかにし,カラムの品質管理や次世代カラム開発のための基礎研究を行う。
口腔癌の放射線耐性を規定するスーパーエンハンサーの検索同定と新規治療薬の開発

スーパーエンハンサー(SE)は強力なエンハンサー領域であり、幹細胞をはじめ各組織の細胞系統を特徴付けるような遺伝子発現を制御する。癌の放射線耐性に関しても大きく関与していると考えられ、世界的にSEの検索・同定とその制御薬の開発競争が開始されたところである。本研究において全ゲノムワイドな解析により、口腔扁平上皮癌の放射線耐性に特異的なSEとそのターゲットであるmiRNA、long non code RNA、遺伝子等を検索・同定し、口腔扁平上皮癌の放射線耐性特異的な制御機構を検討すると共に、共通エンハンサーを制御して全ゲノムにわたり広範に放射線耐性を抑制し、治療効果を増強する薬剤の開発を行う。
マイクロマシン構造による面発光レーザの波長制御技術の開拓

半導体レーザの波長温度係数は素子内屈折率の温度変化で決まり単一モードレーザではおよそ0.1nm/Kである.本研究ではこれまで,面発光レーザに熱駆動のマイクロマシン構造を集積することで,波長分割多重通信の低消費電力化を可能とする波長温度無依存(アサーマル)動作を報告してきた.今年度では短距離光通信の大容量化を可能にするアサーマル面発光レーザの波長掃引に取り組んだ.大きな波長掃引量を目指し,マイクロマシンの局所加熱による機械変位を利用した掃引動作を行った.提案するアサーマル面発光レーザはマイクロマシンのバイモルフ効果を利用したものであり,これに電流を注入しジュール熱を発生させることで掃引動作も可能となる.そこで効率的な局所加熱を目指し,2つの支持部を結ぶブリッジ部とその中心から面発光レーザの発光領域へと伸びた片持ち梁で構成されたT字メンブレイン構造のマイクロマシンを新たに考案した.支持部上の電極パッドからブリッジ部に電流を注入すると発生する熱は周りが空気で囲まれているために半導体基板側へ逃げにくくなる.これにより効率的にマイクロマシン全体を加熱することができる.実際にT字型の熱駆動マイクロマシン面発光レーザを作製し,その評価を行った.発振波長の温度特性は,片持ち梁の長さ100μmの素子において,波長温度係数-0.011nm/K(通常の半導体レーザの約1/8)が得られた.今回,GaAs系面発光レーザにおいて初めてシングルモードでのアサーマル動作が得られた.次に,ブリッジ部に電流を流すことによりマイクロマシンを加熱し,22mWの消費電力で短波長側へ約4nmの連続シフトが得られた.また基板の温度を20°Cと35°Cに固定した場合での波長掃引特性を測定し異なる温度で同様な波長掃引特性が得られたことから,マイクロマシン変位による波長掃引動作と,アサーマル動作との両立を実証することができた.超高速光ネットワーク応用において低消費電力動作・小型実装が可能な面発光レーザ(VCSEL)は重要なキーデバイスとなる.半導体レーザの波長温度係数は素子内屈折率の温度変化により決まり単一モードレーザではおよそ0.1nm/Kである.このような性質は面発光レーザにおいても問題であり,例えば温度変化による波長シフトや利得低下などが挙げられる.我々は,面発光レーザに熱駆動のマイクロマシン構造を集積することで波長温度係数の広範囲な制御を提案し,これまで波長分割多重通信の低消費電力化を可能とする波長温度無依存(アサーマル)動作を報告してきた.波長温度制御を目的とした半導体レーザは未開拓領域であり,今年度は提案するデバイスの加工プロセスの向上および基本諸性能の解明とその向上を目指した.半導体レーザの基本特性の1つである電気抵抗が本デバイスで高かった問題に対し,ウェハの層構造に原因があることを明らかにし,その低減に成功した.これにより提案するデバイスの信頼性・性能の向上が期待できる.また,これまではマイクロマシンの材料としてAlGaAs系を用いていたものに対して,その最上部にSiO2層の付加を選択することで波長温度係数を-0.15nm/Kから0.32nm/Kと正から負へと幅広い制御に成功した.SiO2/AlGaAsの異種材料を用いたマイクロマシン面発光レーザは,同種材料によるものに比べ大きな熱応力が得られ,更に大きな波長温度係数により低消費電力な波長可変素子の実現が期待できる.また,ポストプロセス段階で精密に波長を微調する波長トリミング技術を提案し,FIBエッチングにより片持ち梁構造を制御することで正負の両方の波長シフトが得られた.低消費電力・高密度多重通信を可能にする波長制御技術の1つの候補として期待できる.超高速光ネットワーク応用において低消費電力動作・小型実装が可能な面発光レーザ(VCSEL)は重要なキーデバイスとなる.半導体レーザの波長温度係数は温度に対する素子内屈折率変化により決まり端面出射型レーザではおよそ0.1nm/Kである.このような性質は面発光レーザにおいても問題であり,例えば温度変化による波長シフトが挙げられる.VCSELは垂直短共振器であることからマイクロマシン(MEMS)の集積が可能である.これまで上部DBR反射鏡をマイクロマシン構造にすることで電気的あるいは熱的に変位制御・波長掃引をするMEMSVCSELが精力的に研究されてきた.本研究は,面発光レーザに熱駆動のマイクロマシン構造を集積することで波長温度係数の制御を提案し,これまで波長分割多重通信の低消費電力化を可能とする波長が温度に対して安定な温度無依存(アサーマル)動作を報告してきた.今年度は作製したアサーマル面発光レーザにおいて活性層への電流注入量を増大させることで熱光学効果を用いた波長掃引動作を行い,アサーマル動作と波長掃引の両立を実証した.アサーマル動作と波長可変動作の両立は,デバイスレベルでは,端面発光型半導体レーザも含めて未だ報告例がなかった.一方,面発光レーザには単一モード発振を維持するために発光面積および出力パワーが制限されるという課題があった.そのため多くの機関から研究がなされたが,活性領域の拡大に伴い高次モードに対するフィルタリングが十分でなかった.そこで本研究では,広帯域かつ高反射率な反射鏡として近年注目されている高屈折率サブ波長格子(HCG反射鏡)を面発光レーザに適用することにより,HCG反射鏡の角度依存性を利用した新しいモード制御の手法を提案し検討を行った.

この手法の利点は全ての高次モードを避けることができる点にあり,大口径化による高出力化,低抵抗化,ビーム品質の向上が期待できる.半導体レーザの波長温度係数は素子内屈折率の温度変化で決まり単一モードレーザではおよそ0.1nm/Kである.本研究ではこれまで,面発光レーザに熱駆動のマイクロマシン構造を集積することで,波長分割多重通信の低消費電力化を可能とする波長温度無依存(アサーマル)動作を報告してきた.今年度では短距離光通信の大容量化を可能にするアサーマル面発光レーザの波長掃引に取り組んだ.大きな波長掃引量を目指し,マイクロマシンの局所加熱による機械変位を利用した掃引動作を行った.提案するアサーマル面発光レーザはマイクロマシンのバイモルフ効果を利用したものであり,これに電流を注入しジュール熱を発生させることで掃引動作も可能となる.そこで効率的な局所加熱を目指し,2つの支持部を結ぶブリッジ部とその中心から面発光レーザの発光領域へと伸びた片持ち梁で構成されたT字メンブレイン構造のマイクロマシンを新たに考案した.支持部上の電極パッドからブリッジ部に電流を注入すると発生する熱は周りが空気で囲まれているために半導体基板側へ逃げにくくなる.これにより効率的にマイクロマシン全体を加熱することができる.実際にT字型の熱駆動マイクロマシン面発光レーザを作製し,その評価を行った.発振波長の温度特性は,片持ち梁の長さ100μmの素子において,波長温度係数-0.011nm/K(通常の半導体レーザの約1/8)が得られた.今回,GaAs系面発光レーザにおいて初めてシングルモードでのアサーマル動作が得られた.次に,ブリッジ部に電流を流すことによりマイクロマシンを加熱し,22mWの消費電力で短波長側へ約4nmの連続シフトが得られた.また基板の温度を20°Cと35°Cに固定した場合での波長掃引特性を測定し異なる温度で同様な波長掃引特性が得られたことから,マイクロマシン変位による波長掃引動作と,アサーマル動作との両立を実証することができた.面発光レーザにMEMS構造を集積し,アサーマル動作と波長可変動作の両立を初めて実現するなどの進展が得られた.デバイスの作製技術の改善に努め,デバイス駆動電圧の低減化などに成功した.また,フォトニック構造を用いた面発光レーザの新しいモード制御手法を提案するなどの成果も得ている.今後の課題として,アサーマル面発光レーザのより大きな波長掃引量の実現を目指す.そのためにはマイクロマシン制御による波長掃引が有効であり,熱駆動のマイクロマシンを用いている本デバイスでは片持ち梁の局所加熱によるものが候補となる.今後は効率的に掃引が可能なマイクロマシン構造かつアサーマル動作との両立の極限限界など検討する予定である.加えてその実験的検証を行う必要がある.
スポンジ状の弾性を有する新規炭酸アパタイト骨補填材の開発

コラーゲンとしてはブタ由来のアテロコラーゲン溶液を用い(13%),炭酸アパタイト(CAp)顆粒を1030wt%で混合した.混合するCAp顆粒は平均粒径が30,110,200μmの3種を使用した.1アテロコラーゲン溶液にCAp顆粒を混合,2アテロコラーゲンのCAp顆粒間内への十分な浸透のために3000rpm/minで,5分遠心回転,3混合物をシリコーンの型(内径:9mm,厚み:2mm)に充填,4液体窒素で凍結,5凍結乾燥(24時間),6熱架橋(155°C)の手順で複合体を作製した.1%コラーゲンではスポンジ状の複合体とはならなかったため,以後2,3%コラーゲンを用いることにした.熱架橋時間に関しては1,4,6,10時間で複合体を作製し,SEMによる観察を行った.その結果,いずれも大きな差がなかったため,以後の研究において,熱架橋時間を4時間に固定した.2%,3%コラーゲンと30,110,200μmのCAp顆粒を用いて,10 wt%,20 wt%,30 wt%の含有量で混合し,複合体を作製し,すべての組み合わせでスポンジ状を呈する複合体ができるとを確認した.そして各条件で作製したコラーゲン・CAp複合体を1時間生理食塩水中に浸漬しても,形態が保持されることを確認した.2%コラーゲンと110μmのCAp顆粒(10 wt%)を用いて作製した複合体を,12週齢Wistar系雄性ラットの背部皮下に移植した.移植後2週に試料とともに周囲組織を摘出し,中性緩衝ホルマリンで固定後,脱灰し,パラフィン切片を作製,H-E染色を行い組織学的に観察した.コラーゲンは吸収傾向にあったが,残存していた.また,周囲に炎症反応がみられるものの,軽度であり,炭酸アパタイト顆粒による炎症はみられなかった.複合体作製時の熱架橋時間やCAp顆粒の含有量などの条件設定で時間がかかったため,圧縮試験等の物性評価ができなかった.これまでに種々の条件で作製した複合体の圧縮試験等の物性評価をまず優先して行う.また,SEMを用いてコラーゲンの濃度やCO3Ap顆粒の大きさの違いによる微細な構造の違いを観察する.12週齢Wistar系雄性ラットの背部皮下に移植する.移植後4,8週に試料とともに周囲組織を摘出し,中性緩衝ホルマリンで固定後,脱灰し,パラフィン切片を作製,H-E染色を行い組織学的に評価する.この結果をもとにCAp顆粒が飛散,移動してしまう試料,8週以内に吸収してしまう試料,生体親和性や骨形成能に劣る試料は,以降の動物実験の候補から除外し,3種類程度のコラーゲン・CAp複合体試料を選定する.コラーゲンとしてはブタ由来のアテロコラーゲン溶液を用い(13%),炭酸アパタイト(CAp)顆粒を1030wt%で混合した.混合するCAp顆粒は平均粒径が30,110,200μmの3種を使用した.1アテロコラーゲン溶液にCAp顆粒を混合,2アテロコラーゲンのCAp顆粒間内への十分な浸透のために3000rpm/minで,5分遠心回転,3混合物をシリコーンの型(内径:9mm,厚み:2mm)に充填,4液体窒素で凍結,5凍結乾燥(24時間),6熱架橋(155°C)の手順で複合体を作製した.1%コラーゲンではスポンジ状の複合体とはならなかったため,以後2,3%コラーゲンを用いることにした.熱架橋時間に関しては1,4,6,10時間で複合体を作製し,SEMによる観察を行った.その結果,いずれも大きな差がなかったため,以後の研究において,熱架橋時間を4時間に固定した.2%,3%コラーゲンと30,110,200μmのCAp顆粒を用いて,10 wt%,20 wt%,30 wt%の含有量で混合し,複合体を作製し,すべての組み合わせでスポンジ状を呈する複合体ができるとを確認した.そして各条件で作製したコラーゲン・CAp複合体を1時間生理食塩水中に浸漬しても,形態が保持されることを確認した.2%コラーゲンと110μmのCAp顆粒(10 wt%)を用いて作製した複合体を,12週齢Wistar系雄性ラットの背部皮下に移植した.移植後2週に試料とともに周囲組織を摘出し,中性緩衝ホルマリンで固定後,脱灰し,パラフィン切片を作製,H-E染色を行い組織学的に観察した.コラーゲンは吸収傾向にあったが,残存していた.また,周囲に炎症反応がみられるものの,軽度であり,炭酸アパタイト顆粒による炎症はみられなかった.複合体作製時の熱架橋時間やCAp顆粒の含有量などの条件設定で時間がかかったため,圧縮試験等の物性評価ができなかった.これまでに種々の条件で作製した複合体の圧縮試験等の物性評価をまず優先して行う.また,SEMを用いてコラーゲンの濃度やCO3Ap顆粒の大きさの違いによる微細な構造の違いを観察する.12週齢Wistar系雄性ラットの背部皮下に移植する.移植後4,8週に試料とともに周囲組織を摘出し,中性緩衝ホルマリンで固定後,脱灰し,パラフィン切片を作製,H-E染色を行い組織学的に評価する.

この結果をもとにCAp顆粒が飛散,移動してしまう試料,8週以内に吸収してしまう試料,生体親和性や骨形成能に劣る試料は,以降の動物実験の候補から除外し,3種類程度のコラーゲン・CAp複合体試料を選定する.複合体作製の条件設定に時間がかかり,圧縮試験などの物性評価に進めなかったため,次年度に繰り越しており,繰り越した助成金を物性評価の費用に使用する.
次世代光記憶装置用青紫色ガリウムナイトライド微小共振器型面発光レーザの開発研究

電流注入型窒化物半導体青色面発光レーザの実現に向けた基盤技術の確立をはかった。本年度の主な成果は下記の通りである。1.高反射率n型AlGaN/GaN分布ブラッグ反射鏡(DBR)の作製GaN層結晶成長時のキャリアガス流量を最適化し、面内均一性の改善に成功した。また、成長温度の誤差変動を1°C単位で補正し、DBRの膜厚揺らぎを抑制した。これらの結果、ノンドープDBR(33周期)上にn型DBR(9周期)を積層したAlGaN/GaN DBRにおいて99%以上の反射率を得ることができた。すでに同等の反射率のDBRを用いた窒化物面発光レーザにおいて室温光励起発振が実現しており、電流注入型青色面発光レーザの実現が大いに期待される。2.InGaN活性層の発光効率改善室温フォトルミネッセンス(PL)発光強度の障壁層Siドーピング量依存性を調べて、成長条件の最適化を進めた。Siドーピング量を高めるにつれてPL発光強度が増大し、ノンドープのものより4桁以上高い強度に達した。Siドープによって生じたキャリアがInGaN井戸層内の内部電界の遮蔽をもたらし、電子と正孔の波動関数の重なりが増したものと考えられる。一方、Siドーピング量をある値以上に増やしてもPL発光強度のさらなる増大は観測されなかったが、これは内部電界の遮蔽が飽和に至ったものと考えることで定性的には説明できる。3.窒化物半導体面発光デバイスプロセスの開発基板密着性に優れ、逆メサ形状を有する2層レジスト工程を開発した。ベークしたAZ1500上にAZ5206Eを塗布し画像反転プロセスを行うと、レジスト流れも無く、かつ逆メサ形状を有するパターンの形成が可能である。レジストの濡れ性がよくない窒化物半導体上の微細メタルリフトオフプロセスへの応用が可能であり、窒化物面発光レーザの高密度アレイが高い歩留まりで信頼性よく作製できる。本研究では、次世代の光記録用青紫ガリウムナイトライド微小共振器型面発光レーザの開発研究を進めている。重点研究項目は(1)量子ドットの形成技術の開拓(2)電流注入可能な共振器構造の製作(3)デバイス特性の評価である。本年度は特に量子ドットの形成技術の確立と垂直微小共振器型InGaN LED構造を試作し、その特性について評価検討した。両氏ドットについては、MOCVD法を用いて6H-SiC基板上に成長したAlN上へのGaN量子ドットの結晶成長および光学評価について研究を行った。GaN量子ドットの成長条件の最適化をはかるとともに、ドットの密度や寸法をかなりの程度まで制御することが可能であることを示した。さらに、光学特性を明らかにし、分極効果が顕著であることなどが示された。電流注入可能な共振器構造の実現をめざして、Siドープn-GaN/n-AlGaN DBR、InGaN量子井戸活性層、Mgドープp-GaN層からなる素子は常圧MOCVD法でc面サファイア上に作製した。導電性と高い反射率を兼ね備えたn-DBRの作製は本研究の主要な成果のひとつであり、この素子でも95%以上の反射率が得られていることを確認している。塩素プラズマでエッチングしたn-DBR表面にn型電極(Al)を、p-GaN上にNi/Au電極を形成した。エレクトロルミネッセンス(EL)測定の結果、DBRの反射率スペクトルを反映した変調が確認された。

同条件で作製したInGaN量子井戸サンプルのフォトルミネッセンス(PL)スペクトルと比較すると、発光ピーク線幅が明瞭に狭隘化している。p型電極構造の最適化と誘電体多層膜ミラーの利用によって、より高いQ値の微小共振器構造が作製可能であると期待される。電気的特性は通常のLEDに比べ高抵抗であったが、n-DBR単体での縦方向伝導特性を測定した結果、その主な要因は電極・半導体界面にあると推定された。エッチングプロセス条件の最適化を含めた界面状態の制御が重要である。一方p型電極に関しては、透明導電材料を利用することでより効率的に発光を取り出せる可能性があり、現在検討を進めている。本研究では、次世代の光記録用青紫ガリウムナイトライド微小共振器型面発光レーザの開発研究を進めている。本年度は特に垂直微小共振器型InGaN LED構造を試作し、その特性について評価検討するとともに、基本特性の改善に努めた。AIGaN/GaNDBRへのSiドーピングを行い、高反射率と電気伝導性を兼ね備えた半導体ミラーの作成に成功した。また、p型電極として透明な酸化インジウムスズ(ITO)を用い、p型GaNにおける低い正孔移動度の問題を解決した効果的な正孔の注入を実現した。ITOは成膜後にアニールを施すことにより透過率・電気抵抗ともに良好な特性を得ることができる。これらの要素技術を用いて垂直微小共振器型InGaNLEDを試作した。試作した素子のELスペクトルは、同一条件で作製したInGaN量子井戸のPLスペクトルと比較すると発光ピーク線幅(3、6nm)が明瞭に狭隘化していることを確認した。これは微小共振器の形成する輻射場モードに自然放出光が結合していることを示している。また、発光の放射角依存性を通常のLED構造と比較したところ、指向性の向上、および放射角度の増大に伴う発光ピーク波長の短波長へのシフトが明瞭に観測された。これらの特性は明らかな微小共振器効果の発現を示すものである。微小共振器LEDの電気的特性を改善するため、DBRにおけるSiドーピング濃度の最適化を試みた。n-AIGaN層のみを高濃度ドープすることで、光学的特性を劣化させることなくn型DBRの抵抗を低減できることが分かった。また、n-AIGaN層の代わりにn-AIGaN/n-GaN短周期超格子構造を導入すれば、高AI組成のAIGaNとGaNとの間に存在する歪の影響を緩和しつつ、さらなる電気特性の改善が期待される。既に超格子を導入したn型DBRにおいて、26周期で94%以上という高い反射率を実現している。電流注入型窒化物半導体青色面発光レーザの実現に向けた基盤技術の確立をはかった。本年度の主な成果は下記の通りである。1.高反射率n型AlGaN/GaN分布ブラッグ反射鏡(DBR)の作製GaN層結晶成長時のキャリアガス流量を最適化し、面内均一性の改善に成功した。また、成長温度の誤差変動を1°C単位で補正し、DBRの膜厚揺らぎを抑制した。これらの結果、ノンドープDBR(33周期)上にn型DBR(9周期)を積層したAlGaN/GaN DBRにおいて99%以上の反射率を得ることができた。すでに同等の反射率のDBRを用いた窒化物面発光レーザにおいて室温光励起発振が実現しており、電流注入型青色面発光レーザの実現が大いに期待される。2.InGaN活性層の発光効率改善室温フォトルミネッセンス(PL)
ブルガリア・トラキア平野所在先史遺跡の考古学的調査・研究

ブルガリア・トラキア平野中に所在する先史遺跡テル・デャドヴォの平成11年度発掘調査によって得られた知見を以下に記す。1)調査区の一部に開けたトレンチにより、全長25mにわたる青銅器時代文化層全体の土層堆積図を作成した。トラキアにおける青銅器時代の開始問題、集落の変遷、編年確立の基礎資料となるものである。2)集落中央部をほぼ東西に走る「礫敷き道路」の精査を行い、礫敷きの中から多数検出されていた獣骨を含め、礫の分布微細図を作成した。「礫敷き道路」は集落の東門から集落中央部へ向かうが、上層で検出された「環濠」と同じく、集落中央部で南方へ湾曲することも確かめられた。この「礫敷き道路」に沿って住居が規則的に並ぶことも推測された。これらは集落の構造を知る上で貴重な資料となるものである。3)前年一部が調査されていた住居を全面調査した(10号住居)。少なくとも2枚の床面があり、多数の炭化穀粒や炭化果核が遺存していた。これらは当時の生業の実態を具体的に示す資料である。4)住居床面より検出された女性粘土像"ヴィーナス像"(土偶)は本遺跡の2例目の検出であり、当時の精神世界を探る上で貴重な資料である。5)カマドの調査を更に進めた。「燃焼面」での「帯磁率」測定はカマド使用の実態を明らかにする資料となるであろう。6)調査基地において即発掘資料の再整理を進めた。ブルガリア・トラキア平野中に所在する先史遺跡テル・テャドヴォの平成9年度発掘調査により得られた知見を以下に記す:1.前回までの調査で露出していた青銅器時代の文化層を掘り下げ,柱穴列の並ぶ長方形の住居址をほぼ一軒調査した。内部に炉を備え,少なくとも2回床面の貼り替えが行われていた。ブルガリアにおいて青銅器時代住居の完掘例は少なく,貴重な資料を付け加えることができた。2.住居,カマドの占地には層をまたがって共通性があり,青銅器時代を通じて集落の基本的形制に大きな変化がなかったことが確認できた。3.カマド燃焼面上で検出された羊形土偶は,カマドを対象とする儀礼の存在を予想させるものである。4.陸カメ背甲を厚手粗製土器中に収めて土中に埋置した遺構が検出された。以前検出された牛頭埋置遺構とともに当該期における何らかの儀礼を反映したものと思われる。調査区の一部について銅石時代まで掘り下げ,その間の土層堆積図を作成した。その結果青銅器時代と先行する銅石時代の間には漸移層が認められ,従来の有力な仮説であった民族移動を伴う文化の荒廃と急激な転換を示す所見は得られなかった。本層に対する次年度以降の調査が期待されるところである。出土炭化物資料の年代測定を行った。ブルガリア・トラキア平野中に所在する先史遺跡テル・デャドヴォの平成10年度発掘調査によって得られた知見を以下に記す:1)調査された遺構は例年通りカマドが最多を占め、27基を数えた。調査開始期からの総数は179基に達する。これらのカマドは基本的に住居の屋内に構築されていたものであり、この多数のカマド址の検出は,本遺跡が多数の住居からなる青銅器時代の大型集落遺跡であることを改めて確認させるものである。2)カマド燃焼面の「帯磁率」測定を行い、カマド使用の実態を明らかにする資料を得ることができた。3)住居遺構は保存状態が悪く、一部を除いて検出できなかった。カマドの分布状況を基にして住居の分布を明らかにしていかなければならない。4)集落中央部をほぼ東西に走る「礫敷き道路」を確認した。すでに検出している「環濠」とあわせ、トラキア地方青銅器時代集落の構造を分析するための重要な資料である。

5)前年同様、陸カメを埋置したピットを検出した。当時の信仰、祭祀を考える資料となるものである。6)調査区の一部にトレンチを開け、青銅器時代層とその下の銅石時代層の、およそ3.5メートルの厚さの土層堆積図を全長25メートルの範囲にわたって作成した。集落の変遷、編年確立への今後の基礎となるものである。7)トレンチ調査に伴って、比較的多数の銅石時代の遺物を採集することができた。我々にとって青銅器時代の遺物との比較研究を進める最初の基本資料である。以上ブルガリア・トラキア平野中に所在する先史遺跡テル・デャドヴォの平成11年度発掘調査によって得られた知見を以下に記す:1)調査区の一部に開けたトレンチにより、全長25mにわたる青銅器時代文化層全体の土層堆積図を作成した。トラキアにおける青銅器時代の開始問題、集落の変遷、編年確立への基礎資料となるものである。2)集落中央部をほぼ東西に走る「礫敷き道路」の精査を行い、礫敷き中から多数検出されていた獣骨を含め、礫の分布微細図を作成した。「礫敷き道路」は集落の東門から集落中央部へ向かうが、上層で検出された「環濠」と同じく、集落中央部で南方へ湾曲することも確かめられた。この「礫敷き道路」に沿って住居が規則的に並ぶことも推測された。これらは集落の構造を知る上で貴重な資料となるものである。3)前年一部が調査されていた住居を全面調査した(10号住居)。少なくとも2枚の床面があり、多数の炭化穀粒や炭化果核が遺存していた。これらは当時の生業の実態を具体的に示す資料である。4)住居床面より検出された女性粘土像"ヴィーナス像"(土偶)は本遺跡2例目の検出であり、当時の精神世界を探る上で貴重な資料である。5)カマドの調査を更に進めた。「燃焼面」での「帯磁率」測定はカマド使用の実態を明らかにする資料となるであろう。6)調査基地において既発掘資料の再整理を進めた。
SecDFのタンパク質膜透過促進機構に関する電子顕微鏡構造解析

SecDFはトランスロコン複合体において、膜を通過したペプチドをつかんでペリプラズム側に引き上げることで、淀みないペプチド輸送を可能にする。結晶解析からSecDFにはペプチド引き上げの初期状態(F型)と、後期状態(I型)の少なくとも2つの構造があることが示唆されたが、その構造変化については証明されていなかった。高純度に精製したタンパク質を電子顕微鏡撮像し、得られた大量の画像データから単粒子解析法により3次元構造解析を行った。またHigh angle annular dark field-STEM走査透過電子顕微鏡を用いて50個のSecDFタンパク質をトモグラフィーで撮影して3次元構造決定を行った。それらを多変量解析による階層的クラスタリング分類したところ、P1Head領域の構造としては全体構造で決定されたF-formと、部分構造で見られたI-formが主要な構造状態であることが示され、統計学的手法を用いて行った単粒子構造解析の結果とも一致した。またそれらの中間と思われる構造も多数見つかったことから、SecDFは主要な2型の間で自身の構造を大きく変えることで新生ペプチドの膜透過を助けている仕組みが示唆された。またI型のみを効率よく選び出すために、Ile272とLeu422をシステイン置換したコンストラクトを用いた単粒子構造解析からはP1ヘッド構造の立った粒子像が観測され、分子内架橋によってI型構造比率を高めた試料となることがわかった。これら得られた結果を(J Struct Funct Genomics, 15, 107 (2014))に報告した。更に単粒子解析技術を広めることを目的に、一般研究者や大学院生等が広く目を通す科学雑誌に概説を記した(実験医学、32,540,2014)。26年度が最終年度であるため、記入しない。結晶解析からSecDFにはペプチド引き上げの初期状態(F型)と、後期状態(I型)の少なくとも2つの構造があることが示唆されたが、現在のところ解析に成功しているのはF型のみで、I型についてはペプチド結合領域P1の部分結晶しか得られていない。輸送機構の全容を理解するために、I型の構造解明が望まれている。ペプチド引き上げの最終段階と考えられるI型構造を電子顕微鏡解析で確認することを目的に実験を行った。予備的検討において溶液中にはF型およびI型構造が混在し、さらにそれらの中間構造と思われる分子の存在も確認された。STEMトモグラフィーを用いた解析により野生型SecDFの三次元構造解析を行ったところ、大きく2つのグループに分けられ、それぞれF型、I型に対応するものと考えられた。更に単粒子解析法の技術を用い、負染色画像からの三次元構築を行ったところ、STEMトモグラフィー同様、F型とI型に相当すると考えられる2つの構造体を示すことができた。またI型のみを効率よく選び出すために、Ile106とLeu243をシステイン置換したコンストラクトを用い、分子内架橋によってI型構造比率を高めた試料を作成したした。電気泳動等の生化学手法で十分に架橋されたことを確認した後電子顕微鏡撮影でデータ取得し、単粒子解析法で構造決定した。この試料から得られた構造体はP1ドメインがI型構造をとっている状態を反映しており、SecDFの溶液中での構造変化を支持する結果を得ることができた。

溶液中のSecDFの構造変化を明らかにするとの目標に対し、電子顕微鏡を用いた解析によって少なくとも2種類のコンフォメーションを取りうることを示し、成果をJ Struct Funct Genomicsに発表する目処がついたため。リポソームやナノディスクなどの技術を用いて、SecDFを脂質膜中に埋め込んだ状態を作成し、それをそのまま電子顕微鏡解析を行うことにより脂質膜中でのSecDFのコンフォメーション解明を目指す。
レトロウイルス感染症による神経系障害機構の解明

エイズ脳症患者で起こっている神経細胞のアポトーシスのメカニズムを解明するために、エイズ脳症患者の剖検脳、エイズ脳症動物モデル、そしてマウス神経細胞を使用した培養系を確立し、解析を行った。エイズ脳症患者の剖検脳では、TUNEL染色陽性、活性型カスパーゼ3および8陽性の神経細胞が見られ、また、TRAIL陽性のマクロファージが浸潤していた。次にヒト細胞を移植したHIV感染マウスモデルの脳ではTUNEL染色陽性の神経細胞が血管周囲領域に見られ、さらにTRAIL陽性のウイルスに感染したマクロファージが浸潤していた。また、このマウスに対する抗TRAIL抗体の腹腔内投与により神経細胞死は著明に抑制された。このモデルマウスにおける研究成果はProceeding of the National Academy of Sciences of the United States of Americaに掲載が決まり、現在印刷中である。次に、細胞培養実験系を用いて、HIVに感染したマクロファージとTRAIL分子が神経細胞にアポトーシスを誘導するかどうかを調べた。マウス神経細胞グリア細胞混合培養系にHIVに感染したヒト単球由来マクロファージを共培養すると神経細胞のアポトーシスは有意に増加した。さらにこの培養系ではHIVに感染したマクロファージにTRAIL分子が発現していた。次に、マウス脳混合培養系にヒトTRAILを過剰発現させたマウス細胞を共培養するとのアポトーシスは有意に増加した。これらの結果からHIVに感染した脳では、HIVに感染したマクロファージに発現したTRAILが神経細胞のアポトーシスの誘導に重要であることが示唆された。これらの研究成果はJournal of Medical and Dental Sciences(第51号、2003年)に掲載されている。
港湾都市再開発基準の設定と評価に関する研究

港湾再開発は、港湾にとっても都市にとってもそのポテンシャルは高いものと思われる。現状ではその双方に問題があるという地区をどのように改良したら、双方にとってメリットがあるかという点をその地域の総合的見地から考える必要がある。研究成果報告書は、題目のとおり「港湾都市再開発基準の設定と評価に関する研究」から、以下の項目について重点的に研究を実施し、報告書を作成した。(1)港湾再開発対象地区の設定→港湾施設の老朽化を、物理的老朽化,機能的老朽化,経済的老朽化及び社会的老朽化に分類し、各々の施設の老朽度を評価する指数を提案した。次に港湾施設への公共投資と経済効果に着目し、投資額の回収率を定義した。続いて土地利用の混在化の観点から港湾機能と都市機能を定義し、再開発候補地区の分類基準を提案した。最後に生活環境の悪化地区の抽出方法を提案し、以上の結果から総合的に再開発地区の分類を行った。(2)港湾再開発効果モデル→従来より定案されている港湾開発効果モデルについて整理し、その概要の説明を行った。また新たに生活環境施設整備効果モデルを提案した。これにより、港湾再開発に伴う整備効果についての総合評価が可能となった。
非線形偏微分方程式系における複雑解のフラクタル構造解析

本研究によって様々な準周期的軌道の再帰的次元とその無理数振動数の代数的な性質との関連が解明された。円の写像による離散力学系において、無理数回転数の有理数近似性を表す値と再帰的次元のGAP値との間に成立する関係式が理論的に厳密に導かれ、得られた理論値の数値的な実験検証を行った。これらの結果は、学術論文誌Yokohama Math.J.に掲載された。18年度に代表者はエントロピーや複雑度などの記号力学系理論に現れる評価指数と再帰的次元との不等式関係を導出したが、19年度はこの結果を応用し、Khintchine予想と呼ばれる代数的無理数(3次以上)の連分数展開列の不規則性に関連する部分的な結果を導いた。これらの結果について、京都大学数理解析研究所短期共同研究集会「非線形解析学と凸解析学の研究」(2007年9月)、「準周期構造のスペクトル解析と関連する話題」(2007年11月)、日本数学会九州支部会(2008年2月、琉球大学)で講演発表を行った。非線形偏微分方程式系に現れる複雑解の解析に関連する結果については、代表者は準周期的摂動項をもつ双曲型非線形発展方程式の準周期的解軌道の再帰的次元を、無理数振動数の代数的な条件である拡大公倍数条件を用いて評価した。この結果はTaiwanese Journal of Mathematicsに掲載予定である。分担者三沢教授は複雑解の解析に関連する結果をElectronic J.Dtff.Eq.に発表した。関連する確率論の研究分野においては、分担者大島教授がSIAM J.Control and Optimizationに研究成果を発表した。本年度までの代表者等による研究によって様々な準周期的軌道の再帰的次元とその無理数振動数の代数的な性質との関連が解明された。とくに18年度における本研究では、円の写像による離散力学系において、無理数回転数の有理数近似性を表す値と再帰的次元のGAP値との間に成立する関係式が理論的に厳密に導かれ、さらに、得られた理論値の数値的な実験検証を行った。これらの結果は、論文リストの[1],[2]で参照されるように、Yokohama Math.J.をはじめとする学術論文誌に掲載予定である。以上の結果に加えて、代表者はエントロピーや複雑度などの記号力学系理論に現れる評価指数と再帰的次元との関係について導出し、これまで代表者が研究してきた無理数の有理数近似による分類指数と、過去数多くの研究者が様々な無理数について評価研究がなされてきたirrationality measureと呼ばれる評価指数との関係を明らかにした。以上の結果については、2007年1月に慶応大学で開催された21世紀COEプログラム(総合数理科学:現象解明を通した数学の発展)研究集会「タイリング-準周期性の数理」で講演発表を行った。非線形偏微分方程式系に現れる複雑解の解析に関連する結果については、準周期的摂動項をもつ双曲型非線形発展方程式の準周期的解の存在条件を無理数振動数の代数的な条件であるディオファンタス条件を用いて導いた。この結果は業績リストの[3]の学術雑誌J.Nonlinear and Convex Analysisに発表された。準周期的なポテンシャルをもつ離散的シュレディンガー作用素の特異スペクトルについて解析した結果は、[4]のDifferential Equations and Applicationsに掲載予定である。非線形偏微分方程式系に現れる複雑解に関する関連結果を、分担者三沢教授は学術雑誌Electronic Journal of J.Differential Eq.に発表した。関連する確率論の研究分野においては、分担者大島教授が学術雑誌SIAM J.Control and Optimizationに研究成果を発表した。

本年度までの代表者等による研究によって様々な準周期的軌道の再帰的次元とその無理数振動数の代数的な性質との関連が解明された。とくに19年度までにおける本研究では、円の写像による離散力学系において、無理数回転数の有理数近似性を表す値と再帰的次元のGAP値との間に成立する関係式が理論的に厳密に導かれ、得られた理論値の数値的な実験検証を行った。これらの結果は、論文リストの[2]で参照されるように、学術論文誌Yokohama Math.J.に掲載された。18年度に代表者はエントロピーや複雑度などの記号力学系理論に現れる評価指数と再帰的次元との不等式関係を導出したが、19年度はこの結果を応用し、Khintchine予想と呼ばれる代数的無理数(3次以上)の連分数展開列の不規則性に関連する部分的な結果を導いた。これらの結果について、京都大学数理解析研究所短期共同研究集会「非線形解析学と凸解析学の研究」(2007年9月)、「準周期構造のスペクトル解析と関連する話題」(2007年11月)、日本数学会九州支部会(2008年2月、琉球大学)で講演発表を行っな。非線形偏微分方程式系に現れる複雑解の解析に関連する結果については、代表者が導入した拡大公倍数の概念を用いて準周期性を定義することにより、準周期的摂動項をもつ双曲型非線形発展方程式の準周期的解軌道の再帰的次元を、無理数振動数の代数的な条件である拡大公倍数条件を用いて評価した。この結果は業績リストの[1]Taiwanese Journal of Mathematicsに掲載予定である。準周期的なポテンシャルをもつ離散的シュレディンガー作用素の特異スペクトルについて解析した結果は、[3]Differential Equations and Applicationsに掲載された。
分子進化に基づいた光合成炭素固定酵素ルビスコの機能改良とその発現植物体の創成

ルビスコ祖先タンパク質とルビスコの比較解析から、両酵素で共通な触媒残基を明らかにした。これを基に祖先タンパク質にルビスコ触媒必須残基を導入し、試験管内でルビスコへの分子進化に成功した。紅藻ルビスコが持つ高CO_2識別残基をラン藻ルビスコに導入し、CO_2識別能を20%高めることに成功した。さらに、この残基をタバコルビスコに導入したタバコ形質転換体を作出した。紅藻ルビスコ遺伝子導入タバコの解析から、高機能外来性ルビスコの葉緑体機能発現の問題点を明らかにし、その解決策を導き出した。(1)(a)祖先蛋白質を光合成ルビスコへ進化させる前に、酵素学的解析により進化研究に最適な祖先蛋白質を検索するため、多種の細菌の祖先蛋白質が枯草菌Bacillus subtilis祖先蛋白質と同様にDK-MTP-1-Pエノラーゼ活性を有しているか解析した。同じ枯草菌B.licheniformisとラン藻祖先蛋白質はエノラーゼ活性を有していたが、紅色硫黄細菌、緑色硫黄細菌、紅色非硫黄細菌、偏性嫌気細菌の祖先蛋白質はエノラーゼ活性を有していなかった。この結果から、ルビスコ祖先蛋白質は多様に分子進化していることが明らかとなった(現在、論文作製中)。この結果を受け、祖先蛋白質からルビスコへ人工進化させるターゲットに、ルビスコ触媒必須残基1残基のみが置換されている偏性嫌気細菌祖先蛋白質と機能同定され8残基置換されている枯草菌祖先蛋白質を選抜した。偏性嫌気細菌祖先タンンパク質にルビスコ触媒必須残基を導入した変異祖先タンパク質遺伝子を作製し、大腸菌発現系を構築した。また、枯草菌祖先蛋白質への必須残基導入は現在行っている。(b)地球上で最も優良な紅藻Galdieriaルビスコのアミノ酸配列と立体構造から優良部位として予想された構造をラン藻ルビスコに導入した。野生型ラン藻ルビスコと比較して、優良部位導入ルビスコは、CO_2識別能力が約1.2倍に上昇した。この結果は、植物ルビスコの改良に重要な情報を与えるものであうたため、優良部位のタバコルビスコへの導入を開始した。(2)GaldieriaルビスコをコードするrbcLを葉緑体形質転換により葉緑体ゲノムに導入したタバコとrbcSを核ゲノムに導入したタバコを作製した。これらを交配することにより、葉緑体にrbcL、核にrbcSを導入したタバコを作製することが可能となった。またGaldleriaルビスコrbcL S両遺伝子を葉緑体ゲノムに導入したタバコも作製した。ルビスコ機能改良のターゲット残基、特にCO2識別残基を同定するために、CO2固定能を獲得する以前のルビスコ祖先タンパク質をルビスコへ試験管内進化させるために必要なアミノ酸置換を解析した。祖先タンパク質において既知のルビスコ触媒残基で保存されていない残基をルビスコ型に置換した結果、非常に低いレべルで検出できた。また、紅藻ルビスコの高CO2識別残基をルビスコに導入した葉緑体形質転換タバコを作製し、変異型葉緑体ゲノムに完全に置換するために、抗生物質選択圧下で再分化処理を数回行った。今後、ルビスコの酵素特性と植物体の光合成能を解析し、残基導入効果を評価する。外来ルビスコ植物発現研究では、高CO2識別能を示す紅藻ルビスコ遺伝子を葉緑体ゲノムに導入した形質転換タバコを作製し、解析を行った。その結果、紅藻ルビスコはラージとスモールサブユニットの会合に問題があり機能発現しなかったが、紅藻ルビスコスモールと内在性のタバコルビスコのラージサブユニットから成るキメラルビスコが形成していることが分かった。これまで植物ルビスコラージと外来ルビスコスモールサブユニットのキメラ酵素ははじめての報告であり、今後、この酵素特性を解析していく。また、紅藻ルビスコ機能発現が成功しなかったことから、その原因が内在性ルビスコの存在と外来ルビスコのラージとスモールサブユニット会合を触媒するシャペロンが存在しないことであると予想された。そこで、内在性ルビスコ発現抑制系を紅藻ルビスコ遺伝子導入タバコに組み込んだ。さらに、すでにルビスコシャペロンが報告されているラン藻ルビスコをモデルとし、ラン藻ルビスコ遺伝子とルピスコ特異的会合因子遺伝子をタバコ葉緑体ゲノムに共導入した。今後、内在性ルビスコ発現抑制とシャペロン共発現の外来ルビスコ機能発現への効果を評価する予定である。ルビスコ機能改良のターゲット残基、特にCO_2識別残基を同定するために、CO_2固定能を獲得する以前の偏性嫌気細菌のルビスコ祖先タンパク質をルビスコへ試験管内進化させるために必要なアミノ酸置換を解析した。

祖先タンパク質において既知のルビスコ触媒必須残基と触媒ループで保存されていない残基をルビスコ型に置換し、大腸菌で発現させた。精製変異タンパク質のCO_2固定活性を測定した結果、非常に低いレベルで検出できた。この結果は、数アミノ酸置換によりルビスコへ人工進化させることができることを示唆し、次段階のランダム変異導入によるCO_2識別能が高まった変異祖先タンパク質スクリーニングからCO_2識別残基同定を行うための基盤が完成した。また、前年度作製に成功した紅藻ルビスコの高CO_2識別残基をルビスコに導入した葉緑体形質転換タバコにおいては、変異型葉緑体ゲノムに完全に置換するために、抗生物質選択圧下で再分化処理を数回行った。今後、ルビスコの酵素特性と植物体の光合成能を解析結果に期待が持たれる。外来ルビスコ植物発現研究では、高CO_2識別能を示す紅藻ルビスコ遺伝子を葉緑体ゲノムに導入した形質転換タバコの解析を行った。その結果、紅藻ルビスコはラージとスモールサブユニットの会合に問題があり機能発現しなかったが、紅藻ルビスコスモールと内在性のタバコルビスコのラージサブユニットから成るキメラルビスコが形成していることが分かった。これまで植物ルビスコラージと外来ルビスコスモールサブユニットのキメラ酵素ははじめての報告であり、その酵素特性は非常に興味深い。また、紅藻ルビスコ機能発現が成功しなかった原因が内在性ルビスコの存在であると予想され、内在性ルビスコ発現を抑制することが紅藻ルビスコ発現に有効であることが示唆された。
虚血・再灌流傷害における鉄依存性脂質過酸化阻害による脳・脊髄保護効果に関する研究

胸部大血管手術においては,術中操作の必要性からしばしば循環停止あるいは下行大動脈の遮断を必要とするが,脊髄虚血およびそれに起因する対麻痺などの神経系合併症は,補助手段が発達した現在においても本領域における重大な合併症の1つとなっている.その発症機序として,脊髄への不十分な血液供給および虚血再灌流障害が報告されているが,その1つとして,特に鉄依存性の過酸化脂質生成を伴う各種のフリーラジカル産生が強く関与していることが示唆されている.本研究では,この鉄依存性の過酸化脂質生成を強力に阻害する薬剤として,最近開発されたラザロイドと呼ばれる一群の化合物に着目し,脊髄虚血再灌流障害におけるendothelial cell injuryの関与とラザロイドによる脊髄保護効果をサイトカイン系の変動からみて検討した.実験動物としてNew Zealand White Rabbitを用い,ぺントバルビタール麻酔下に開腹して腹部大動脈を20分遮断して脊髄障害による対麻痺モデルを作成した.合わせて脊髄虚血および組織酸素化の指標として,近赤外線法による脊髄組織酸素分圧を測定した.実験群は1)ラザロイド前処置群(n=10),2)生理食塩水前処置群(n=10),3)Shamoperation群(n=6)の3群に分け,ラザロイドの投与量は3mg/kg body weight,大動脈遮断(以下AXC)直前に投与することとした.AXC前,AXC解除5分前,5分後,1時間後にELISA法でIL-1b,IL-8,IL-1 receptor antagonist(IL-1Ra),およびL929 cytotoxic assayにてTNFαを測定した.脂質過酸化阻害による脊髄保護効果を評価するため,24,48時間後のTarlov Scoreによる機能評価および犠牲死後の摘出脊髄よりHE,K-B, GFAPの3種の染色標本を作成し病理学的評価を加えた.結果は以下の通りであった.1) Plasma IL-8およびIL-1raレベルは遮断解除1時間後に最大値となった.ラザロイド前処置群のPlasma IL-8およびIL-1raレベルは生理食塩水前処置群より有意に低下しており(*p<0.05),Sham operation群と同等の値であった.2) Plasma TNFαは遮断解除5分後に最大値となったが,その後遮断前のレベルまで低下した.各群間での有意差はみられなかった.3)ラザロイド前処置群の脊髄組織内IL-8レベルは生理食塩水前処置群より有意に低下していた(*p<0.05).一方組織内IL-1raおよびTNFαレベルは各群間での有意差はなかった.4) Tarlov Scoreおよび病理組織学的所見は,ラザロイド前処置群で生理食塩水前処置群と比較して著明に改善がみられていた.胸部大血管手術においては,術中操作の必要性からしばしば循環停止あるいは下行大動脈の遮断を必要とするが,脊髄虚血およびそれに起因する対麻痺などの神経系合併症は,補助手段が発達した現在においても本領域における重大な合併症の1つとなっている.その発症機序として,脊髄への不十分な血液供給および虚血再灌流障害が報告されているが,その1つとして,特に鉄依存性の過酸化脂質生成を伴う各種のフリーラジカル産生が強く関与していることが示唆されている.本研究では,この鉄依存性の過酸化脂質生成を強力に阻害する薬剤として,最近開発されたラザロイドと呼ばれる一群の化合物に着目し,脊髄虚血再灌流障害におけるendothelial cell injuryの関与とラザロイドによる脊髄保護効果をサイトカイン系の変動からみて検討した.実験動物としてNew Zealand White Rabbitを用い,ぺントバルビタール麻酔下に開腹して腹部大動脈を20分遮断して脊髄障害による対麻痺モデルを作成した.合わせて脊髄虚血および組織酸素化の指標として,近赤外線法による脊髄組織酸素分圧を測定した.実験群は1)ラザロイド前処置群(n=10),2)生理食塩水前処置群(n=10),3)Shamoperation群(n=6)の3群に分け,ラザロイドの投与量は3mg/kg body weight,大動脈遮断(以下AXC)直前に投与することとした.AXC前,AXC解除5分前,5分後,1時間後にELISA法でIL-1b,IL-8,IL-1 receptor antagonist(IL-1Ra),およびL929 cytotoxic assayにてTNFαを測定した.脂質過酸化阻害による脊髄保護効果を評価するため,24,48時間後のTarlov Scoreによる機能評価および犠牲死後の摘出脊髄よりHE,K-B, GFAPの3種の染色標本を作成し病理学的評価を加えた.結果は以下の通りであった.1) Plasma IL-8およびIL-1raレベルは遮断解除1時間後に最大値となった.ラザロイド前処置群のPlasma IL-8およびIL-1raレベルは生理食塩水前処置群より有意に低下しており(*p<0.05),Sham operation群と同等の値であった.2) Plasma TNFαは遮断解除5分後に最大値となったが,その後遮断前のレベルまで低下した.各群間での有意差はみられなかった.3)ラザロイド前処置群の脊髄組織内IL-8レベルは生理食塩水前処置群より有意に低下していた(*p<0.05).一方組織内IL-1raおよびTNFαレベルは各群間での有意差はなかった.

4) Tarlov Scoreおよび病理組織学的所見は,ラザロイド前処置群で生理食塩水前処置群と比較して著明に改善がみられていた.胸部大血管手術における脊髄虚血およびそれに起因する対麻痺などの神経系合併症は,補助手段が発達した現在においても本領域における重大な合併症の1つとなっている.虚血再灌流障害の機序の1つとして,鉄依存性の過酸化脂質生成を伴う各種のフリーラジカル産生が関与していることが報告されており,本研究ではそのinhbitorであるラザロイドの脳・脊髄保護効果を検討する.実験動物としてNew Zealand White Rabbitを用い,ペントバルビタール麻酔下に開腹して腹部大動脈を遮断して脊髄障害による対麻痺モデルを作成した.合わせて脊髄虚血および組織酸素化の指標として,近赤外線法による脊髄組織酸素分圧を測定した.実験群は1)ラザロイド前処置群(n=6) , 2)ラザロイド前処置+再灌流時追加投与群(n=6) , 3)無処置群(n=6)の3群に分け,ラザロイドの投与量は6mg/kg body weight,大動脈遮断直前(前処置群),および再灌流時追加投与群ではこれに加えて遮断解除直前にも投与することとした.現在1,3群の実験が進行中であり,Tarlov scaleによる対麻痺の機能的評価ではラザロイドの有用性が認められている.今後病理組織学的検索おび組織内過酸化脂質測定を行う予定で,これらの実験成果は平成9年秋の学術集会で第一報として報告する予定である。胸部大血管手術における脊髄虚血およびそれに起因する対麻痺などの神経系合併症は,補助手段が発達した現在においても本領域における重大な合併症の1つとなっている.虚血再灌流障害の機序の1つとして,鉄依存性の過酸化脂質生成を伴う各種のフリーラジカル産生が関与していることが報告されており,本研究ではそのinhbitorであるラザロイドの脳・脊髄保護効果を検討する.実験動物としてNew Zealand White Rabbitを用い,ペントバルビタール麻酔下に開腹して腹部大動脈を遮断して脊髄障害による対麻痺モデルを作成した.合わせて脊髄虚血しおよび組織酸素化の指標として,近赤外線法による脊髄組織酸素分圧を測定した.実験群は1)ラザロイド前処置群(n=6),2)ラザロイド前処置+再灌流時追加投与群(n=6),3)無処置群(n=6)の3群に分け,ラザロイドの投与量は6mg/kg body welght,大動脈遮断直前(前処置群),および再灌流時追加投与群ではこれに加えて遮断解除直前にも投与することとした.現在各群の実験はほぼ完了し,病理組織学的検索およびTarlov scaleによる対麻痺の機能的評価ではラザロイドの有用性が認められた.現在,虚血再灌流障害時にみられる内皮細胞障害の指標となる各種サイトカインを合わせて測定中であり,これらの実験成果を合わせて英文論文として作成する予定である.胸部大血管手術においては,術中操作の必要性からしばしば循環停止あるいは下行大動脈の遮断を必要とするが,脊髄虚血およびそれに起因する対麻痺などの神経系合併症は,補助手段が発達した現在においても本領域における重大な合併症の1つとなっている.その発症機序として,脊髄への不十分な血液供給および虚血再潅流障害が報告されているが,その1つとして,特に鉄依存性の過酸化脂質生成を伴う各種のフリーラジカル産生が強く関与していることが示唆されている.