hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
タンパク質合成における遺伝情報伝達過程での亜鉛の役割に関する分子生物学的研究

また核の変異が比較的早い時期から認められた。水稲を、亜鉛レベルを変えた水耕液で栽培し、亜鉛欠如区に亜鉛欠乏症の一つである伸長の抑制が認められ始めた段階で、植物の一部を遮光した。10日間培養の後地上部を採取し、葉鞘を一枚ずつ丁寧にはがし分裂組織を集め、タンパク抽出用緩衝液と海砂を加えて乳鉢で破砕し、タンパクを抽出したのち変性条件下で電気泳動を行い、ペプチドレベルで亜鉛欠乏の影響を検討した。その結果1)亜鉛欠如処理区でタンパク含量の著しい低下ならびにその低下の遮光による緩和が認められた。2)亜鉛欠如処理区で遊離アミノ酸の著しい増加ならびにその増加の遮光による緩和が認められた。3)亜鉛欠如処理区で過酸化物量の増大が認められた。4)亜鉛欠如処理区でスーパーオキシドジスムターゼ(SOD)活性の低下が認められた。5)CBB染色で幾つかのペプチドに差のあることが認められたため、本ペプチドのN末端アミノ酸配列を検討し、ペプチドを同定する事より、亜鉛欠乏によって影響を受けるペプチドの機能から亜鉛の生理機能を推定しようとした。3個のペプチドを解析対象としたが、いずれもN末端がブロックを受けているらしく、N末端アミノ酸は解読できなかった。今後、ブロックをはずす等して、アミノ酸配列を解読する必要がある。以上の結果、亜鉛欠乏によって引き起こされる症状の内幾つかは、SOD活性の低下にもとずく光酸化の害によるものと考えられ、今後この観点からもタンパク質生合成を検討する必要がある。亜鉛の生理作用は現在、蛋白質合成やオーキシンとの関係などの観点から検討されているが、その中で、亜鉛欠乏症の発現は光と関係があることが経験的に知られている。即ち欠乏症の発現は強い直射日光が当たる南側で北側よりも著しいことが2、3の植物で報告されている。そこで亜鉛欠乏症と光の関係について水稲を用いて詳細に検討した。水稲を23週間亜鉛添加区(+Zn)と無添加区(-Zn)の条件下で水耕栽培した。-Zn区に葉の伸長抑制が認められ始めた段階で、一部の個体を寒冷紗で遮光し、-Znの非遮光区に亜鉛欠乏によるネクローシスが見られ始めるまで(約10日間)遮光を続けた。遮光処理後植物体を採取して、生育量、SOD活性、過酸化物量の測定を行い、また栽培旗艦中溢泌液を採取し、遊離アミノ酸の測定を行った。また同じく栽培期間中に葉を採取し、ESRを用いた水稲葉中のラジカルの測定を行った。そして亜鉛欠乏によるそれらの値の変化と、さらに植物を遮光した際の影響について比較検討した。どの測定項目においても+Zn区と-Zn区の間では明らかな差が認められた。-Zn区の遮光と非遮光区の間には次のような幾つかの差異が認められた。(1)遮光区では、非遮光区で見られる葉のネクローシスが発生しなかった。(2)遮光区では、非遮光区と比べて過酸化物量が少なかった。(3)遮光区では、非遮光区と比べて溢泌液のニンヒドリン反応呈色物質が少なかった。しかしSOD活性は-Zn区の遮光区と非遮光区との間に差異が認められなかった。以上の結果は、遮光処理が亜鉛欠乏により引き起こされる現象を緩和することを示しており、光・酸素障害が亜鉛欠乏下で顕在化することが明らかとなった。
ヒト分泌型ＶＬＤＬ受容体濃度測定の臨床的意義とその生理機能の解明

VLDL受容体遺伝子が選択性スプライシング機構によりO-結合糖ドメインの有無による全長型の1型VLDL受容体とO-結合糖ドメインが欠如する2型VLDL受容体の2種類の蛋白が産生されている。我々は、2型VLDL受容体が血中に存在することを見出し、ヒト血中分泌型VLDL受容体測定法(2抗体ELLISA法)を確立した。正常者5.29±1.41ng/ml、糖尿病者7.80±3.64ng/mlで、糖尿病者において血中分泌型VLDL受容体濃度が高値である症例が存在することを確認した。また、成長やマクロファージ泡沫化過程で1型VLDL受容体蛋白が優位に発現されることを明らかにした。研究課題は、1ヒトにおける血中分泌型VLDL受容体濃度の臨床的意義の解明と2VLDL受容体(全長型および分泌型)の生理機能の解明である。1ヒトにおける血中分泌型VLDL受容体濃度の臨床的意義の解明2011年12月に福井大学医学部倫理審査委員会からの「ヒト血中分泌型VLDL受容体測定の臨床的意義の検討」の研究課題に対して承認をいただいた。糖尿病症例を中心に入院および外来症例を対象とした。現在までに、126名の症例からの承諾書がえられ、その血清サンプルを回収できた。また、一般採血データーと糖尿病合併症に関するデーターも集積されている。2VLDL受容体(全長型および分泌型)の生理機能の解明1.マクロファージ細胞においてその分化過程で、2型VLDL受容体から1型VLDL受容体への変換が起きていることをWestern法およびPCR法にて証明した。Northern法ではVLDL受容体mRNAの変化は分化過程で見いだせないが、同量のmRNA状態で2型VLDL受容体から1型VLDL受容体mRNA量の変化が、2型VLDL受容体から1型VLDL受容体蛋白量の変化を引き起こしていた。2.マウス心筋では成長過程と共に、1型と2型VLDL受容体mRNAの存在が1型VLDL受容体mRNA優位な発現変化に移行することが判明した。3.VLDL受容体KOマウスの肝臓への1型と2型VLDL受容体cDNA遺伝子導入で2型VLDL受容体導入マウスの血中でVLDL受容体蛋白の存在が確認された。以上のことより、VLDL受容体遺伝子は選択的スプライシング機構により分化や成長過程で1型と2型VLDL受容体蛋白の優位性を左右していることが判明した。VLDL受容体はLDL受容体とその構造上の相同性が高いが、TGリッチリポ蛋白(アポE)のみを認識しLDL(アポB)を認識しない特異なリガンド特異性をもつ受容体蛋白である。組織分布はLDL受容体が肝臓を中心に幅広い臓器に発現されているのに対して、VLDL受容体は心臓・筋肉・脂肪酸の脂肪酸代謝の活発な臓器に高発現されている。我々はVLDL受容体遺伝子が選択性スプライシング機構によりO-結合糖ドメインの有無による全長型の1型VLDL受容体とO-結合糖ドメインが欠如する2型VLDL受容体の2種類の蛋白が産生されていることを報告してきた。今回の研究にて以下の事が明らかになった。1.2型VLDL受容体は膜安定性が悪く、培地中に分泌される。この為、1型VLDL受容体と比較してβーVLDLの細胞内取り込みが悪い。2.単球からマクロファージ細胞への分化過程で、VLDL受容体mRNAレベルの変化はないが蛋白レベルで1型VLDL受容体優位にスイッチされる。この事は、RT-PCRにても確認された。3.心筋VLDL受容体は成長と共に1型VLDL受容体優位にスイッチされることが確認された。4.1型および2型VLDL受容体cDNAをアデノウイルスにて肝臓に高発現させると、2型VLDL受容体cDNA遺伝子導入時のみに血中にVLDL受容体蛋白が分泌されていることを確認した。5.培地中に分泌された2型VLDL受容体蛋白はアポEと結合することを免疫沈降法で確認した。6.ヒト血中分泌型VLDL受容体の存在を免疫沈降法で確認した。7.ヒト血中分泌型VLDL受容体測定法(2抗体ELLISA法)を確立した。本研究の平成23-24年度における主要な研究課題は、(1)ヒトにおける血中分泌型VLDL受容体濃度の臨床的意義の解明と(2)VLDL受容体(全長型および分泌型)の生理機能の解明である。(1)ヒトにおける血中分泌型VLDL受容体濃度の臨床的意義の解明

2011年12月に福井大学倫理審査委員会からの「ヒト血中分泌型VLDL受容体測定の臨床的意義の検討」の研究課題に対して承認をいただいた。測定対象者を1.脂質異常症(VLDL受容体がTGリッチリポ蛋白を認識するリポ蛋白受容体であるため)2.糖尿病(VLDL受容体がインスリン依存性の発現増加を示すため3.肥満(脂肪組織にVLDL受容体が発現しており、チアゾリジン薬による肥満は脂肪細胞VLDL受容体発現増加に起因する事が解明されたため)4.メタボリックシンドローム(糖尿病・肥満と同様の理由にて)5.冠動脈硬化症(マクロファージにVLDL受容体が発現され、TGリッチリポ蛋白によるマクロファージ泡沫化にVLDL受容体経路が関与するため)6.血管炎(内皮細胞では2型VLDL受容体mRNAのみ発現しているため)7.白血病(正常者単球細胞にはVLDL受容体蛋白発現が認められないが、急性単球性白血病から作製されたTHP-1単球培養細胞ではVLDL受容体が強発現されているため)8.精神疾患(脳の発達過程においてReelin受容体として機能しているため)とし、代謝学以外に血液学・精神神経学分野の検討も追加した。(2)VLDL受容体(全長型および分泌型)の生理機能の解明マウス・ウサギ・ヒトのin vitroとin vivoのマクロファージ細胞や動脈硬化病変を比較検討した。ウサギ・ヒトのマクロファージ細胞にはVLDL受容体蛋白発現を認めるのに対して、マウスのマクロファージ細胞のVLDL受容体蛋白はなかった。昨年の報告にも記載したが、2011年12月にようやく福井大学医学部倫理審査委員会からの「ヒト血中分泌型VLDL受容体測定の臨床的意義の検討」の研究課題に対して承認をいただいたため、1ヒトにおける血中分泌型VLDL受容体濃度の臨床的意義の解明はサンプルの収集が予定数より遅れている。2011年12月にようやく福井大学倫理審査委員会からの「ヒト血中分泌型VLDL受容体測定の臨床的意義の検討」の研究課題に対して承認をいただいたため、(1)ヒトにおける血中分泌型VLDL受容体濃度の臨床的意義の解明はサンプルの収集が遅れている。1ヒトにおける血中分泌型VLDL受容体濃度の臨床的意義の解明現在までに、126名の症例からの承諾書がえられ、その血清サンプルを回収できた。また、一般採血データーと糖尿病合併症に関するデーターも集積されている。150例程度で一定の方向性を見るため、血中分泌型VLDL受容体濃度を測定し、臨床的意義を検討したい。(1)ヒトにおける血中分泌型VLDL受容体濃度の臨床的意義の解明:ヒトのサンプル(血清)の収集を進める。(2)VLDL受容体(全長型および分泌型)の生理機能の解明:高脂血症薬である、スタチンとVLDL受容体発現の関連を見つけた。より詳細な研究を進める。1ヒトにおける血中分泌型VLDL受容体濃度測定の費用に充てる。2解析結果分析費用に充てる。3インスリンがVLDL受容体発現を制御していることを見いだしたため、この解析における分子生物学的試薬購入に私用する。(1)ヒトにおける血中分泌型VLDL受容体濃度測定の費用に充てる。(2)スタチンとVLDL受容体発現の関連の研究のための分子生物学的研究試薬の購入に使用する。
生体リズムの表現型としてみた歯の層線構造の解析とその時計機構の解明

本研究では、歯の成長線は生体リズムが形態として表現されたものであることに着目し、一日を周期の基本とするサーカディアンリズムに関してその発生機序を明らかにすることを試みた。1.歯の形成リズムを駆動する時計機構の同定リズムの中枢機構として知られる脳の視交叉上核の破壊によって象牙質に出現するサーカディアンリズムがどのような影響を受けるかについて検索した。その結果、視交叉上核が破壊された動物では、それまで観察されたサーカディアン周期の成長線が完全に消失した。視交叉上核の一部が破壊された個体では、手術後サーカディアン周期の成長線が再び発現するまで数日の期間を要した。また、視交叉上核以外の部位が破壊された個体においてはサーカディアン周期の成長線に影響が認められなかった。2.象牙芽細胞の機能におけるサーカディアンリズムの証明中枢からの入力を受けた末梢の象牙芽細胞がどのように層線形成リズムを表現しているのかを明らかにするために、標識されたアミノ酸を一日のいくつかの時間帯に投与し、それらがどれだけ象下芽細胞に取り込まれ分泌されたかをオートラジオグラフィを用いて測定した。その結果、象牙芽細胞の基質合成分泌活性はラットの休息期である昼間に高く、活動期である夜間に低いサーカディアンリズムを示すことが明らかになった。また、標識されたアミノ酸を浸透圧ポンプを用いて恒常的に投与したところ、象牙質内に分泌された標識アミノ酸の分布に周期的な変動が存在し、またそれらは成長線の層線構造と類似していた。以上の結果から、象牙質形成は脳内の視交叉上核によって生じるサーカディアン周期の振動の情報が何らかの経路を経て象牙芽細胞に伝えられ、昼に高く夜に低い基質合成活性を示すと考えられる。象牙質の成長線は直接的にはこの象牙芽細胞の基質合成能における規則的な変動によって生じる現象であることが明らかになった。
パルス磁気誘導によるナノ微粒子のキラル識別

本年度は以下について実施した。(1)レーザーアブレーション法による電極作成(2)パルス磁場中における希土類(III)イオンのファラデー効果測定(1)DNAのようなキラル物質のパルス磁気誘導電流を測定する為の電極を作成した。ガラス本板上に蒸着した金薄膜に、532nmのパルスレーザーを用いてumサイズの加工を施した。電極の形として、2極が対称なものと非対称なもの、また電極のギャップの大きさを10-50umの間で変化させて誘導電流測定を試みた。当初は、電流測定に高感度アンメータを用いる予定であったが、磁場のパルス幅が予想以上に大きくならなかった為、電流/電圧変換増幅器(I/Vアンプ)とオシロスコープを用いた。サンプルには166kbpの2本鎖DNAを用い、1-100kHzの交流電圧を印加し電極間に伸張させることを試みた。しかし、電極が非常に薄いため、壁への吸着がみられ伸張する様子は確認できなかった。また、パルス磁場による雑音をI/Vアンプが検出するため、より良い遮蔽が必要である。(2)分子レベルで考えた場合、誘導電流、すなわちローレンツ力による電子の運動を分光学的に検出することも可能と考えられる。そこで、本研究ではその基礎検討として、希土類水溶液のファラデー効果を測定した。光源に410nmのレーザーを用い磁場中でその偏光面の回転を観測した。回転の度合いを表すヴェルデ定数を4f電子数に対してプロットすると、4f電子数が1のCe(III)から半充填するGd(III)とTb(III)から完全に充填するLu(III)で同じように変化する傾向が観測された。これは、f軌道中での電子の回転運動移動度を示しているものと考えられる。キラリティーが逆転すると回転運動の移動度に差が生じるので、フィラデー効果はその検出に有用と考えられる。本年度は以下2点について実施した。(1)パルス磁場発生用の空芯コイル作成と自動化測定装置の構築(2)パルス磁場中での磁性ナノ粒子の集合挙動についての研究(1)パルス磁場発生用コイルの作成を行なった。パルス磁場を発生する際、マックスウェル応力によりコイルが大きく振動するのを極力抑える為、ファイバ強化プラスチックなどを用いてコイルを力学的に押さえつける事により、ピーク値10Tの磁場を発生しても振動が無視できるコイルを作成した。また、リレー回路やデータ収録システムを用いて、自動で繰り返し磁場を発生させ、パルス磁場中で種々の計測が可能な装置のプラットフォームを構築した。(2)開発した装置を用い、磁性ナノ粒子のパルス磁場中での挙動を時間分解吸収により調べた。磁場印加と透過光計測の同期はコイルの外側に巻いたピックアップコイルからの電気信号をトリガとして用いた。パルス磁場印加に伴って透過率が増加し、磁場消失で元の値に戻る現象が観測された。透過率変化の磁場依存性を調べると、磁場変化速度の速い増加過程と遅い減少過程で異なる応答が観測された。従って、μs程度の磁場時間変化に追随できない過程を観測したと考えられる。TEM観測の結果、粒子の直径は9.1nmであった。粒子の回転緩和時間を計算すると83nsと極めて短いので、この現象はナノ粒子の磁気双極子と磁気双極子の間に働く引力により集合が起こり、次いで離散する過程を観測している事が示唆された。
木造建物に耐震性を付与する伝統工法と在来工法の技術思想及び抵抗機構の比較分析

1.二つの木造工法の『技術思想』と『抵抗機構』に関わる事項を、各種文献調査と既存の典型建物の現場の調査により収集し、体系化しつつデータベース化した。2.上の結果を基に、二つの工法に関わる『技術思想』と『抵抗機構』について仮説を設定し、前者は大工棟梁への聞き取り調査等を、後者は仮説モデルの耐力解析や応答解析等を繰り返し検証しつつ確定した。3.上の仮説を基に、「伝統工法」と「在来工法」に関して、『技術思想』及び『抵抗機構』の共通性と相違性を比較分析した。4.同様に、『技術思想』がどのように『抵抗械構』に反映し具現しているかを、歴史的な変遷過程も含めて比較分析した。5.その結果,「伝統工法」は地震外力をしなやかに受け入れ、各所に分散しながら吸収する粘り強い構造体を造ること、(1)「土塗り壁」・(2)「通し貫工法」と「柱・梁の木組み接合部」・(3)「柱じか置基礎」で段階的に抵抗する『多段階防衛型』であること、この「自然体型」は無理をせず、地震力が大きくなれば壊れる部分も予め造っておき、多数のダンパーを内蔵してエネルギーを消散し或いは遮断すること、材料と構造と工法の絶妙な経験的・口伝的バランスの上に成立し、現段階では未だ一般化が難しいこと等を明らかにした。6.「在来工法」は構造力学の論理に基づいて、力には力で抵抗する剛性の高い構造体を造ること、「斜材入り軸組構面」と「面材張り構面」との共働作用で抵抗する『総力前線防衛型』であること、この「力抵抗型」は、一般化した計画・工法・技術に立脚して、基本を忠実に守れば大抵、力の封じ込めに成功し、ほぼ無被害に留め得るが、弱点があるとそこに地震力が集中し、一気に大破壊に進みやすいこと、等を明らかにした。7.これらの分析の成果は、両工法の木造住宅の耐震診断・改修指針と耐震性能簡便判定法の構成に反映させた。
HDAC制御を介した癌抑制における新規標的マイクロRNAの探索と治療への展開

我々は、HDAC阻害剤vorinostatが、ヒト乳癌細胞MDA-MB-231へCaspase-3活性化によるアポトーシスを誘導し、その過程においてp38MAPKが必須であることを報告した。近年、miRNAの発現異常が様々な癌細胞で見出され、増殖、浸潤、転移への関与が報告されている。我々は、HDAC制御を介した癌抑制におけるmiRNAの関与を検討するために、vorinostat誘導miRNAの同定とその機能解析を試みた。miRNAアレイによるスクリーニングの結果、vorinostat処理MDA-MB-231細胞において、顕著な発現上昇をみる18種のmiRNAの同定に成功した。さらにreal-timePCRによる解析の結果、miR-148aの顕著な発現上昇を確認した。MDA-MB-231細胞へのmiR-148aの導入により、運動能・浸潤能の抑制、ならびにvorinostatへの感受性の増大が確認された。以上の結果より、miR-148aが乳癌抑制遺伝子として機能している可能性が示唆された。miRNA(microRNA)は真核生物に広く保存されているnon-coding small RNAであり、翻訳レベルでタンパク発現を制御し、多くの生命現象を調節している。近年、miRNAの発現異常が様々な癌細胞で見出され、発癌、浸潤、転移への関与が報告されている。これらmiRNAの機能、発現特異性は癌治療・診断マーカー応用への有用な候補であるが、その機能と発現制御機序の詳細は未だよく知られていない。我々はこれまでに、ヒストン脱アセチル化酵素(HDAC)阻害剤vorinostatによる乳癌細胞増殖抑制機序の解析を行ってきた。本研究では、HDAC制御を介したmiRNAの発現調節による癌抑制への応用を研究の全体構想として掲げ、HDAC阻害剤を用いた癌抑制における新規標的miRNAの探索を行った。vorinostat処理後のヒト乳癌細胞株MDA-MB-231細胞よりmiRNAの単離し、miRNA PCR arrayを用いて癌関連miRNAの網羅的発現解析を行った。その結果、顕著な発現上昇(9種)および低下(3種)をみるmiRNA12種の同定に成功した。これら発現上昇をみたmiRNA群(miR-1、miR-138、miR-148a、miR-184、miR-199a-3P、miR-203、miR-205、miR-206、miR-210)は、real-time PCRによる定量解析においていずれも発現上昇が確認されたことから、vorinostatによる癌細胞増殖抑制機序への関与が示唆された。現在、上記miRNA群のHDAC制御を介した癌抑制における機能解明に向け、miRNA発現ベクターの作製ならびにmiRNA安定発現細胞株の樹立を行っている。我々は、HDAC阻害剤であるvorinostatが、ヒト乳癌細胞MDA-MB-231へCaspase-3活性化によるアポトーシスを誘導し、その過程においてp38MAPKが必須であることを報告した(Uehara et al., Cancer Lett. 2012)。これらmiRNAの発現レベルの比較を、正常様乳腺上皮細胞をコントロールとし、異なるサブタイプの乳癌細胞株を用いて行った。その結果、悪性度の高いbasal-likeサブタイプの乳癌細胞においてmiR-148aの顕著な発現低下がみられた。そこで、MDA-MB-231細胞へのmiR-148aの導入により癌細胞表現型に及ぼす影響を検討したところ、運動能・浸潤能の抑制、ならびにvorinostatへの感受性の増大が確認された。
家族再統合へのファミリーソーシャルワーク実践についての研究

関西のO市児童相談所と連携して、虐待する家族への脱暴力にむけた行動変容への多元的な援助モデルを構築することを目的とした研究である。改正児童虐待防止法のうたう「家族再統合」について、アクションリサーチの手法を用いて、具体的なグループワークプログラムを開発し、ファミリーソーシャルワークの観点からそれを実践して、より精緻な制度デザインと実践手法として確立させるための研究を行った。大阪市児童相談所と連携して、虐待する親へのグループアプローチを実施した(平成18年10月から平成19年3月にかけて、合計10回開催)。虐待する親への家族再統合的な援助実践として位置づけたグループワークである。今年度の試行的実践から、行動変容へむけての重要な視点は以下のようであると考えている。第1に、動機づけられていない当事者を対象にすることの理論的な援助モデルの構築の必要性についてである。とくに、何らかの強制力を用いた介入後の援助的な関わりにおける治療同盟の形成に際して、「動機形成面接技法」がとくに重要な課題となる。この際に、外部と連携した取り組みが有効に機能すると思われる。第2に、それまでに身につけた親であることの意識や態度を変更する「スキル志向的な援助実践」がそこに組み込まれるべき点である。具体的には、ソーシャルスキルトレーニングや怒りマネジメント、ライフスキルトレーニングなどの自己統制訓練の効果的な導入、内観などによる自己覚知の促進、葛藤解決型の問題対処能力の向上への援助のモジュール化による脱暴力行動プログラムとしての体系化が有益かっ必要であると思われる。第3に、認知的かつ行動的な変容を促進させるための手順を踏んだ実践が体系化されることの必要性である。プログラムをいくつかの段階に区分けし、その都度の到達目標を設定し、徐々に自己覚知から、対人関係へと移行し、暴力への謝罪、責任の引き受け、脱暴力的態度の維持、社会性の再形成をめざす「認知行動変容プログラム」として体系化することが大切であると思われる。これらを満たすアプローチを理論化する際に、アンドリュー・ターネル氏をオーストラリアより招き、「セイフティ・アプローチ」論について研鑽を深めた(平成18年11月)。問題決志向的アプローチあるいは短期療法がこうしたクライアントには有効であるとの判断による。大阪市中央児童相談所と連携して、虐待する家族への脱暴力行動変容への多元的な援助モデルを構築することを目的とした研究の第2年度目(平成20年度)である。改正児童虐待防止法が「家族再統合」を重要な課題と設定したことに対応して、その親への援助的関与が期待されていることに対応することが課題である。家族という関係性を地平にして実践されるので、心理社会的な相と親たちの家族心理史的な相を射程に入れた臨床社会学的な観点からの援助を開発することが援助論構築の目的としている。かかる観点からの実践を踏まえたアクションリサーチ的な研究としてデザインをしている。申請者がすでにドメスティック・バイオレンス加害男性向けに開発し、実践してきたグループワークの手法をもとにしている。さらに、親子関係を対象にしているので、個人面談と夫婦面談を実施している。それを参与観察し、家族再統合への修復モデルとして特長づけることができるファミリーソーシャルワークのモデルを構築する事例を蓄積してきた。今年度は、児童養護施設に入所し、親子分離されている家族を対象にして、親子再統合の時期にあたる家族に対してグループワークと面談を実施した。グループワークは月2回を12ケ月間実施した。並行して、個人面接、夫婦面接を実施した。さらに、随時、担当のソーシャルワーカーと事例会議を実施した。中心はあくまでも子どもにとっての家族再統合という点である。親の都合ではなく、子どもの福祉にとっての家族再統合を児童相談所外部機関が連携して実施することに意味があるといえる。こうした家族臨床的な援助実践からの知見をまとめ、グループワークの内容の検証をおこなうことに主眼を置いた。大阪市中央児童相談所と連携して、虐待する家族への脱暴力にむけた行動変容への多元的な援助モデルを構築することを目的とした研究である。改正児童虐待防止法のうたう「家族再統合」を具体的なグループワーク手法を用いて臨床実践して得た知見をもとにして、子ども虐待研究における親へのアプローチについて、その理論と技法について臨床社会学的な研究を積み重ねた。家族という関係性を地平にして実践されるので、心理社会的な相と親たちの家族心理史的な相を射程に入れた。アクションリサーチの手法にもとづく研究としてデザインをしている。2008年度は月2回、合計24回のグループワークを実践した。並行して、4組の家族については個人面談を実施した。今回の研究では、ニュージランドやイギリスにおける司法臨床、加害者臨床の最新の理論モデルであるGLM(good life model)を応用してみた。家族臨床的な援助実践からの知見をまとめ、グループワークの内容の検証をおこなうことに主眼を置いた。男性性研究、集団療法研究、家庭内暴力研究、加害者臨床(司法臨床)が交錯する独自な主題と対象を確定することができた点、そしてそこに向けて臨床社会学な知見を用いた援助技法が開発できつつある点が、今年度の成果である。

なかでも、虐待する父親の世代間行動連鎖や中和化の言説の分析をもとにして構築した「当事者の世界に降り立つアプローチ」は治療同盟を築く上では効果のある手法であることも見いだせた。
高レイノルズ数流れにおける雲粒の衝突頻度因子の導出法の開発

様々な大きさの液滴が衝突成長する場合,どの大きさの液滴とどの大きさの液滴とが衝突したのかを特定できないため,衝突頻度(もしくは衝突頻度因子)を直接求めることは困難である.この困難を乗り越えるためには何らかの特別な方法が必要である.本研究では,逆解析という解析手法を用いることによりこの困難を乗り越えることを目的とする.本年度は,測定によって得られる液滴径分布の変化から液滴間の衝突頻度因子を推定するための"非線形"逆解析手法を開発した.これは昨年度に開発した"線形"逆解析手法をさらに発展させたものである.また,直接数値計算(Direct Numerical Simulation, DNS)を用いて小型風洞を想定した数値実験を行うことにより,開発した逆解析手法の有効性を検証した.具体的にはDNSによって得られた液滴径分布の変化から本逆解析手法によって衝突頻度因子を導出し,その導出結果とDNSによる衝突頻度因子データとを比較した.ただし,最も理想的な場合を想定し,液滴は定常な乱流中で衝突のみによって成長すると考えた.なお,凝縮成長を伴う場合や減衰乱流中での試計算を行った結果,凝縮成長や流れ場の非定常性は無視しうると考えた.検証の結果,本研究で開発した線形および非線形逆解析手法を用いれば,最も重要である最頻半径付近の衝突頻度因子を高い精度で推定可能であることがわかった.ただし,線形逆解析手法は,高レイノルズ数流れの場合には導出誤差が大きくなることが明らかになった.つまり,大型風洞を使った実験のような高レイノルズ数流れにおいて測定を行う場合には,今年度開発した非線形逆解析を用いる必要があることが明らかになった.様々な大きさの液滴が衝突成長する場合,どの大きさの液滴とどの大きさの液滴とが衝突したのかを特定できないため,衝突頻度(もしくは衝突頻度因子)を直接求めることは困難である.この困難を乗り越えるためには何らかの特別な方法が必要である.本研究では,逆解析という解析手法を用いることによりこの困難を乗り越えることを目的とする.本年度は,測定によって得られる液滴径分布の変化から液滴間の衝突頻度因子を推定するための`線形'逆解析手法を開発した.また,直接数値計算(Direct Numerical Simulation, DNS)を用いて小型風洞を想定した数値実験を行うことにより,本逆解析手法の有効性を検証した.DNSによって得られた液滴径分布の変化から本逆解析手法によって衝突頻度因子を導出し,その導出結果とDNSによる衝突頻度因子データとを比較した.ただし,最も理想的な場合を想定し,液滴は定常な乱流中で衝突のみによって成長すると考えた.なお,凝縮成長を伴った数値シミュレーションを行った結果,過飽和度0.1%の場合には凝縮成長を無視できることも明らかにした.本研究の結果,最も重要である最頻半径付近の衝突頻度因子を高い精度で推定可能であることがわかった.また,評価関数に対する最適な重み付けは液滴の数密度分布関数の自乗に比例した重み付けであった.この重み付けを用いて,最頻半径39.0pm,平均半径48.311m,標準偏差33.3%を持った液滴群を噴霧する噴霧器を用いた測定実験を行うことを想定した場合には,最頻半径から平均半径の大きさを持った液滴間の衝突頻度因子を誤差15%で導出可能であった.この結果を日本機械学会論文集B編に投稿した.平成19年度は,より高度な先見情報の導入や`非線形''逆解析手法の開発を行うことによって推定精度をより向上させることに取り組む.様々な大きさの液滴が衝突成長する場合,どの大きさの液滴とどの大きさの液滴とが衝突したのかを特定できないため,衝突頻度(もしくは衝突頻度因子)を直接求めることは困難である.この困難を乗り越えるためには何らかの特別な方法が必要である.本研究では,逆解析という解析手法を用いることによりこの困難を乗り越えることを目的とする.本年度は,測定によって得られる液滴径分布の変化から液滴間の衝突頻度因子を推定するための"非線形"逆解析手法を開発した.これは昨年度に開発した"線形"逆解析手法をさらに発展させたものである.また,直接数値計算(Direct Numerical Simulation, DNS)を用いて小型風洞を想定した数値実験を行うことにより,開発した逆解析手法の有効性を検証した.具体的にはDNSによって得られた液滴径分布の変化から本逆解析手法によって衝突頻度因子を導出し,その導出結果とDNSによる衝突頻度因子データとを比較した.ただし,最も理想的な場合を想定し,液滴は定常な乱流中で衝突のみによって成長すると考えた.なお,凝縮成長を伴う場合や減衰乱流中での試計算を行った結果,凝縮成長や流れ場の非定常性は無視しうると考えた.検証の結果,本研究で開発した線形および非線形逆解析手法を用いれば,最も重要である最頻半径付近の衝突頻度因子を高い精度で推定可能であることがわかった.ただし,線形逆解析手法は,高レイノルズ数流れの場合には導出誤差が大きくなることが明らかになった.つまり,大型風洞を使った実験のような高レイノルズ数流れにおいて測定を行う場合には,今年度開発した非線形逆解析を用いる必要があることが明らかになった.
小児鼠径ヘルニア手術施行後の痛みに対する多面的評価

小児の鼠径ヘルニアなどの術後鎮痛に腸骨鼠径神経および腸骨下腹神経ブロック(以下神経ブロック)は広く用いられているが、ロビバカイン至適濃度については明らかにされていない。われわれは、両親の同意を得た患児を対象に、前向きの2重盲検法で、神経ブロック施行時に無作為に0.5%と0.2%ロピバカインのいずれかを用いた2群に分け、両群間の術後鎮痛効果を、行動応答の指標であるMBPSとmCHOPSに加えて、新たに唾液中のクロモグラニンA、自分律神経活動バランスを心拍変動解析を用いて検討した。<対象> ASA1-2の鼠径ヘルニアまたは陰のう水腫の手術を受けた30名の児(2-5歳)。<方法>手術前日に自律神経活動を評価するため心電図、クロモグラニンAを測定するため唾液を採取した。前投薬は手術室入室30分前に、ミダゾラム0.3mg/kgを経口投与した。セボフルラン、亜酸化窒素、酸素を用いたマスク導入後、0.5%または0.2%ロビバカイン(以下Rと略す)(0.6ml/kg)のいずれかで神経ブロックを施行した。術中はマスク下で前述の麻酔薬を用いて麻酔を維持した。手術終了3、6時間後に、MBPSとmCHOPSを用いて鎮痛効果を評価、同時に手術前日と同様に心電図測定と唾液を採取した。<結果>両群の背景因子は差がなかった。合併症は認めなかった。0.2%Rと0、5%群のMBPS中央値は、それぞれ3時間後で(1.0、2.0)、6時間後で(1.0、0)と両群間に有意差を認めなかった。mCHOPSも同様に差を認めなかった。両群ともに追加した鎮痛薬はなかった。クロモグラニンAの測定結果も群内、群間に有意差を認めなかった。心拍変動解析の結果は、値自体にばらつきが大きぐ、群内および群間の変動を正しく評価することはできなかった。<結語>腸骨鼠径神経および腸骨下腹神経ブロックに使用する際のロビバカインの示適濃度は0.2%であることが明らかになった。加えて唾液中のクロモグラニンA濃度は、小児の鼠径ヘルニアなどの術後疼痛の新しい客観的な指標の1つになる可能性があることが示唆された。小児の鼠径ヘルニア手術予定患者を対象に、全身麻酔に加えて腸骨鼠径および腸骨下腹神経ブロックを、0.5%(0.5%群)または0.2%ロピバカイン(0.2%群)0.6ml/kgを施行し、術後の痛みの評価に行動応答から評価するMBPS評価表(0から10の11段階)、自律神経機能の評価目的に心電図のRR間隔の周波数解析、唾液中のクロモグラニンA濃度を入院時、術後1,6時間後に測定した。これまでの4名を実施した結果、術後1,6時間ではMBPSの点数は、両群ともに3点以下であった。この間には追加の鎮痛薬であるアセトアミノフェンを使用した児はなかった。

この結果から、いずれの濃度であっても同様に十分な鎮痛効果が発揮される傾向が認められた。また自律神経機能を評価するために実施した心電図のRR間隔の周波数解析の結果は、心臓副交感神経活動の状態を表すとされている高周波数帯域については、両群とも、入院時、術後1,6時間の3時点での大きな変化はない傾向が認められた。また交感神経活動と副交感神経活動の両方の活動状態から影響を受けている高周波数帯域についても、両群とも、入院時、術後1,6時間の3時点での大きな変化はない傾向が認められた。この結果から、術後に自律神経活動に強く影響を与える、痛みも含めた生体への刺激は生じていない可能性が考えられた。唾液中のクロモグラニンAの値は、両群とも、入院時、術後1,6時間の3時点での大きな変化はない傾向が認められた。この結果は、少なくとも術後に強い痛みによるストレスは生じていないことが反映されている可能性が考えられた。以上より、実施した患児数は少ないが、第一に低濃度のロピバカインで十分な鎮痛効果が得られる可能性、さらには、心電図のRR間隔の周波数解析および唾液中のクロモグラニンA濃度の結果も、従来の行動応答の指標であるMBPSの結果を支持する傾向が示唆された。小児の鼠径ヘルニアなどの術後鎮痛に腸骨鼠径神経および腸骨下腹神経ブロック(以下神経ブロック)は広く用いられているが、ロピバカイン至適濃度については明らかにされていない。今回われわれは、両親の同意を得た患児を対象に、前向きの2重盲検法で、神経ブロック施行時に無作為に0.5%と0.2%ロピバカインのいずれかを用いた2群に分け、両群間に術後鎮痛効果、加えて、自律神経活動とストレス状態に差があるか否かを検討した。<対象>ASA1-2の鼠径ヘルニアまたは陰のう水腫の手術を受けた27名の児(1-5歳)。<方法>手術前日に自律神経活動を評価するため心電図、ストレス評価の指標であるクロモグラニンAを測定するため唾液を採取した。前投薬は手術室入室30分前に、ミダゾラム0.3mg/kgを経口投与した。セボフルラン、亜酸化窒素、酸素を用いたマスク導入後、0.5%または0.2%ロピバカイン(以下Rと略す)(0.6ml/kg)のいずれかで神経ブロックを施行した。術中はマスク下で前述の麻酔薬を用いて麻酔を維持した。手術終了2,6時間後に、痛みの評価法としてMBPSとmCHOPSを用いて鎮痛効果を評価、同時に手術前日と同様に心電図測定と唾液を採取した。<結果>0.2%R群14名、0.5%R群13名で背景因子は差がなかった。0.2%Rと0.5%群のMBPS中央値は、それぞれ2時間後で(1.5,2.0)、6時間後で(0.5,0)と両群間に有意差を認めなかった。mCHOPSも同様に差を認めなかった。自律神経の活動状態、クロモグラニンAの測定結果も両群間に差を認めなかった。<結語>0.2%Rは、0.5%Rと同等の鎮痛効果を認めた。<対象>ASA1-2の鼠径ヘルニアまたは陰のう水腫の手術を受けた30名の児(1-5歳)。
時間分解紫外共鳴ラマン分光法による光センサータンパク質の構造ダイナミクスの解明

本研究では、時間分解紫外共鳴ラマン分光法を用いて、ピコ秒からミリ秒にわたるセンサータンパク質の構造変化を明らかにし、それらの機能発現機構について論じた。主な研究成果は以下のとおりである。1.時間分解紫外共鳴ラマン分光システムの製作ピコ秒ミリ秒をカバーする時間分解紫外共鳴ラマン分光システムの製作を行った。204-244nmの範囲で、連続的に波長可変なピコ秒紫外パルス光源、およびピコ秒可視ポンプ光発生のための波長変換システムを製作した。また、時間分解共鳴ラマン測定システムの自動的を図った。2.イエロープロテイン(PYP)の構造ダイナミクス発色団の光励起にともなうイエロープロテイン(PYP)のピコ秒構造ダイナミクスをとらえることに成功した。光励起状態では発色団とその近傍にあるTyr42との水素結合が強くなっていること、光応答による構造変化の高速伝播がPYP中で起きていることが初めて示された。3.FixLの構造ダイナミクスFixLは根粒菌由来の酸素(O_2)センサーヘムタンパク質で、いくつかの光センサータンパク質がもつPASドメイン構造を共通してもっている。本研究では、全長タンパクおよびセンサードメインについて、リガンド脱離に伴う構造ダイナミクスを調べた。得られた結果は、リガンド脱離に伴いプロピオン酸基の構造変化が起こること、ヘムの平面性が段階的に変化することを示唆した。リガンドとしてO_2を用いた場合、COの場合には見られなかった、サブマイクロ秒領域の相が新たに観測された。この変化はFixLによるガス分子の認識機構と関係していると考えられる。具体的には、(1)ピコ秒紫外プローブ光発生のための波長変換システムの製作、(2)ピコ秒可視ポンプ光発生のための波長変換システムの製作、(3)ナノ秒パルスレーザーとの同期、の3点である。(1)については、メタンおよび水素の誘導ラマン散乱を利用して、204-244nmの範囲で、連続的に波長可変な紫外パルス光源を製作した。(2)については、誘導ラマン散乱、光パラメトリック効果を利用して、可視領域に波長可変な高効率の変換システムを製作した。(3)については、高繰返しのナノ秒パルスレーザーと同期をとり、一連の時間分解共鳴ラマン測定を自動的に行うシステムを製作した。2.ミオグロビンのリガンド脱離に伴う構造変化得られたピコ秒時間分解紫外共鳴ラマンスペクトルでは、リガンドの光解離後、5psの段階ですでにチロシンおよびトリプトファン残基のラマンバンドに明瞭な強度減少が観測された。チロシン残基のバンドは100psの時間領域で、またトリプトファン残基のバンドは1nsの時間領域でそれぞれ強度の回復を示した。これらのバンドに強度変化がおこる原因は、リガンド脱離後の過渡状態において、トリプトファンやチロシン残基周囲の局所的なタンパク質環境変化を反映していると考えられる。さらに、人工変異体を用いて、スペクトル変化を示す残基の同定を行った。3.イエロープロテインの構造ダイナミクスと機能発現機構の解明イエロープロテインについて、ピコ秒時間分解紫外共鳴ラマンスペクトルの測定を試みた。しかし、パルス光による試料の損傷が起き、過渡種のスペクトルを得るには至っていない。現在、損傷を防ぐために、試料セルの工夫を行っている。1.イエロープロテインイエロープロテインの時間分解紫外共鳴ラマンスペクトル測定では、測定中に試料の損傷が起きる問題が昨年度見出された。今年度はその問題を克服し、時間分解スペクトルの測定に成功した。研究成果は、国際学会で発表したほか、投稿論文を準備中である。FixLは根粒菌由来の酸素(O_2)センサーヘムタンパク質で、いくつかの光センサータンパク質がもつPASドメイン構造を共通してもっている。

そこで本研究では、全長タンパクおよびセンサードメインについて、時間分解共鳴ラマン分光法を用いて、リガンド脱離に伴う構造ダイナミクスを調べた。CO光解離後20ピコ秒と1000ピコ秒の時間分解スペクトルでは、デオキシ形のスペクトルに比べて、γ_7バンドは数cm^<-1>高波数側にシフトし、ν_8バンドは強度が弱く観測された。また、δ(C_βC_cC_d)バンドは、デオキシ形、CO結合形とは異なる位置に観測された。CO脱離後10ナノ秒のγ_7バンドとν_8バンドは、振動数、バンド強度ともデオキシ形のそれと一致したが、δ(C_βC_cC_d)バンドは依然として380cm^<-1>であった。この結果はCO脱離に伴いプロピオン酸基の構造変化が起こること、CO光解離後10ナノ秒ではプロピオン酸基の配向はデオキシ形まで緩和していないことを示している。また、O_2脱離に伴う時間分解スペクトルでは、γ_7バンド、ν_8バンド、ν(Fe-His)バンドの変化がサブマイクロ秒領域に新たに観測された。これらの変化はO_2脱離の場合にのみ特異的に観測されたもので、FixLによるガス分子の認識機構と関係していると考えられる。この研究成果は論文としてまとめ、現在投稿中である。発色団の光励起にともなうイエロープロテイン(PYP)の構造変化を調べるために、タンパク質中のチロシンおよびトリプトファン残基とペプチド結合に由来する振動バンドについて、それぞれの観測に適したプローブ光の波長を選択し、ピコ秒時間分解紫外共鳴ラマン測定を行った。PYPの光励起後3psの時間分解紫外共鳴ラマン差スペクトルには、チロシン残基についてY8a、Y7a、およびY9aバンドに、トリプトファン残基についてW3、W7、W16、およびW18バンドに明らかな強度減少が観測された。また、ペプチド結合については、アミドIIIバンドに強度減少が観測された。PYP分子中に、チロシン残基は5個、トリプトファン残基は1個存在している。チロシン残基のスペクトル変化は、発色団と直接水素結合しているチロシン残基であるY42の寄与の可能性が最も高い。このため、観測されたスペクトル変化は、発色団周辺の水素結合強度の変化を示している。すなわち、発色団の電子励起状態(寿命<3ps)において、発色団とY42の間の水素結合強度は強化されていることを表している。一方、トリプトファン残基のスペクトル変化は、唯一のトリプトファン残基であるW119の構造変化に帰属される。W119は発色団から12Å離れた位置にあるため、そのスペクトル変化は、発色団から比較的遠くに離れた位置において高速構造変化があることを示している。アミド振動バンドのスペクトル変化は、発色団の光励起に応答して二次構造を含むタンパク骨格構造が非常に速く変化していることを示している。このスペクトル変化は、W119周辺の高速構造変化の観測結果と矛盾しない。これらの結果により、光応答による構造変化の高速伝播がPYP中で起きていることが初めて示された。
拡張現実感のための写実的な陰影表現手法に関する研究

本研究では、カメラで撮影した映像に仮想物体を合成するビデオシースルー型拡張現実感において、写実性の高い合成画像の生成を目的とした、実時間陰影表現手法を提案する。本年度は、合成画像の写実性を向上させるために、仮想環境と実環境の画質の一致に主眼を置き、手法の開発を行った。拡張現実感のための画像合成においては,実画像と仮想物体の光学的整合性問題の解決は重要な課題であるとされている.特に実画像と仮想物体の画質の差はユーザに違和感を与える要因の一つである.そこで本年度は、カメラで実環境を撮影した際に生じるぼけを仮想物体に再現可能な画像合成手法を提案する.本手法はシーン中に配置された複数の画像マーカから実画像で生じる焦点外れによるぼけとモーションブラーを推定する.そして,推定したぼけを仮想物体に再現することで,実画像と仮想物体の画質の一致を図る.実験により提案手法によって合成された仮想物体と実画像を比較することで、写実性の向上が図れたことを確認した。さらに、仮想物体に対するぼけの再現は,提案手法によって推定された情報をもとにグラフィックスハードウェアを用いたフィルタ処理として実現し高速化を行う手法を開発し適応した.具体的にはまず,仮に推定されたマーカ座標系におけるカメラの位置・姿勢を用いて仮想物体をテクスチャバッファに対して描画することで、実時間レンダリングを実現した。本年度は、合成画像の写実性を向上させるために以下の2つの手法の開発を行った。1.実環境の3次元形状の実時間推定による動的環境における正確な影の表現コンピュータグラフィクスで描画される仮想物体が現実環境に落とす影を正確に表現するためには、1)現実環境の光源環境、2)仮想物体の3次元形状、3)現実環境の3次元形状、を実時間で推定する必要がある。1)に関しては、これまでに開発してきた3次元マーカにより実時間推定され、2)に関しては一般的に拡張現実感においては既知である。本研究では3)現実環境の3次元環境を実時間推定するために、ユーザの装着しているビデオシースルーヘッドマウントディスプレイ(HMD)に内蔵されたステレオカメラで撮影された画像を用いる。具体的には、ステレオ視により現実環境の3次元形状を推定し、シーンが動的に変化する拡張現実感においても、仮想物体が現実環境に落とす影の正確な表現が可能な手法の開発を行った。2.画像のぼけ推定に基づく写実性の高い合成画像の生成手法の開発写実性の高い拡張現実環境を構築するためには、現実環境と仮想環境の画質の整合性が重要となるが、従来手法ではカメラで生じるぼけなどの画像劣化が考慮されていないため,実画像と仮想物体の間で画質の差が発生してしまう問題があった.この問題を解決するためには,カメラで生じる画像劣化を再現して仮想物体をレンダリングする必要があるため、レンズの焦点ずれによって生じる画像のぼけに起因する問題の解決を試みた.具体的には実画像からぼけを推定し,合成する仮想物体にカメラで生じるぼけを再現することで画質ずれのない合成画像の生成を行う手法の開発を行った。
高周波誘導法を用いた腎癌の低侵襲焼灼治療システムの開発

新しい腎癌の焼灼治療システムを開発するため、チタン管に挿入した炭素鋼丸棒の高周波磁場中での発熱特性を調べるとともに、治療用焼灼装置の試作を行った。そして、チタン管の厚さを最適にすることで、磁束方向と穿刺角度の相違により発熱特性が著しく異なるという、実用上の課題を克服できることを明らかにした。この結果に基づいて、臨床応用において正確な温度制御を可能とする、無方向性のチタン被覆磁性体針を試作した。今年度、本研究において実施した実験内容、及び得られた主な結果は下記の通りである。1.チタンで被覆した焼灼用磁性体針の設計と試作一定の厚みがあるチタン管で磁性体(SS400)を被覆することで、高い発熱特性(〓T)を保持したまま『形状磁気異方性』の効果を低減できることが明らかとなった。本研究の範囲内では、『R=0.56』(R:チタン管の外径と内径の比)の場合が最も優れた昇温特性を示した。チタン管の厚さを変化させることは、磁場エネルギーの『浸透深さ』に大きな影響を与える。本研究によって、磁束方向に対して無方向性の発熱特性を有する焼灼用磁性体針の製作が可能となった。2.臨床用装置の試作・改良と高周波誘導加温実験曲面型コイルを体表に押し当てる方式と体内挿入型の双方について、装置の試作・改良を行った。これらを用いた加温実験により、深部臓器癌である腎癌のより低侵襲な治療が実現する可能性があることが分かった。ウサギを用いた動物実験において、高周波誘導焼灼法による肝臓の選択的な凝固壊死が観察された。3.磁性体針の発熱特性とシミュレーション深部臓器癌に高周波誘導焼灼法を適用する場合,精密な温度制御技術の確立が不可欠である。焼灼用磁性体針の発熱特性とその機構に関する基礎データを得るため,各種の純金属,及び合金丸棒を用いた交流磁場中での発熱実験とシミュレーションによる解析を行った。1.チタンで被覆した無方向性磁性体針の試作昨年度、一定の厚みがあるチタン管で金属磁性体丸棒を被覆することで、高い発熱特性(ΔT)を保持したまま『形状磁気異方性』の効果を著しく低減できることを明らかにした。本年度は、これまでに得られた研究成果を踏まえて、生体適合性を有するチタン層で完全被覆した金属磁性体針を試作した。この試作品においては、穿刺方向と磁束方向との角度が0°、45°、及び90°のいずれの場合にも、ほぼ同一の高周波磁場中での発熱特性を示した。臨床現場で実用する際、腫瘍への刺入角度が著しく異なる場合でも均一な発熱特性が得られるため、厳密な温度制御が可能と考えられる。2.臨床用装置の改良と高周波誘導加温実験体内挿入型の小型焼灼用装置について、重点的な改良作業を行った。この装置を用いた高周波誘導加温実験により、深部臓器癌である腎癌についても、低侵襲な治療が実現する可能性があることが分かった。動物実験においても、高周波磁場中での明確な焼灼効果が認められた。3.磁性体針の発熱特性とシミュレーション解析深部臓器癌に高周波誘導焼灼法を適用する場合,精密な温度制御技術のを確立するため、シミュレーションによる熱解析が不可欠である。昨年度に実施した各種の純金属、及び合金丸棒の発熱シミュレーションに加えて、チタンで被覆した金属磁性体針についても解析を行った。今年度は、本研究課題の研究期間の最終年度に当たるため、研究成果の取り纏めを重点的に実施した。主な内容は下記の通りである。1.焼灼用磁性体針の改良、及び研究成果の全体的な取り纏め刺入角度で昇温特性が著しく異なるという欠点を克服した、新規の無方向性磁性体針の改良を行った。具体的には、深部臓器癌に適用するための最適な長さ、直径、さらに先端部の形状に関する最終的な検討を実施した。また、研究を総括するとともに、これまでに得られた研究成果全般について取り纏めを行った。そして、平成22年5月に、イタリア・パドヴァで開催された『電磁気学的熱源を用いた加熱に関する国際シンポジウム』において、無方向性磁性体針の交流磁場中での発熱特性に関する研究成果を発表した。2.熱解析シミュレーションに関する研究成果の取り纏め焼灼用磁性体針を深部臓器癌に用いるには、精密な温度制御技術の確立が不可欠である。そのため,シミュレーションによる熱解析データの最終的な取り纏めを行った。本年度は、チタンを被覆した焼灼用磁性体針の発熱特性のシミュレーション解析結果を纏めて、平成22年9月に北海道大学(札幌市)で開催された『日本金属学会第147回秋期講演大会』において研究発表を行った。3.臨床研究用試作装置、及び動物実験に関する研究成果の取り纏めこれまでの研究で試作した臨床研究用装置について、最終的な改良作業を実施した。

さらに、得られた研究成果について、主として技術的な観点から取り纏めを行った。動物実験を追加して、本研究課題で開発した焼灼用磁性体針の発熱効果と装置の有効性を確認した。さらに、これまでに得られた研究成果について、医学的な立場から取り纏めを行った。
マイクロ波を利用した生体凍結保存法に関する基礎研究

細胞内にある自由水の氷結晶生成機構に水分子の水素結合が寄与することを重視し,マイクロ波を利用して水素結合を阻害し,細胞内凍結を能動的に制御するという新たな方法の可能性を探る研究を実施した.まず,既存の方向性凝固観察装置にマイクロ波照射装置を組み込み,玉ねぎの表皮組織を生体試料とした凍結機構の観察実験を行った.マイクロ波は,発振周波数2.45GHz,最大出力200Wのインバーター式マグネトロンを発生し,直径48mmのスポットアンテナから,水平方向60mm,鉛直方向50mm離れた位置にある顕微鏡冷却ステージ上の試料に照射される.実験は,アンテナ出力25Wの連続照射とし,冷却速度を1020°C/minの条件下で行った.その結果,マイクロ波を照射しながら生体試料を冷却・凍結させる場合には,マイクロ波を照射しない場合より細胞の凍結温度が低下し,マイクロ波が細胞内凍結を抑制することが実験的に確認された.また,解凍後の細胞形態を観察し,マイクロ波の照射によって細胞の損傷を軽減することができることが分かった.すなわち,マイクロ波を照射しない場合には,ほとんどの細胞の細胞膜が壊れており,原形をとどめているわずかな細胞にあっても,原形質流動はまったく確認できなかったが,マイクロ波を照射した場合には,原形をとどめている細胞のいくつかに原形質流動が観察された.マイクロ波による氷晶成長の抑制作用が細胞損傷を軽減したものと考えられ,凍結保存技術に有効であると判断される.なお,外部溶液の凍結のある条件下でも,マイクロ波の照射によって凍結温度は低下するが,氷晶成長の抑制作用が外部氷晶の存在によって低下するため,照射強度を上げるなど,照射条件の検討が必要であり,そのメカニズムの解明とともに効果の定量的評価を今後の課題としたい.細胞内にある自由水の氷結晶生成機構に水分子の水素結合が寄与することを重視し,マイクロ波を利用して水素結合を阻害し,細胞内凍結を能動的に制御するという新たな方法の可能性を探る研究を実施した.まず,既存の方向性凝固観察装置にマイクロ波照射装置を組み込み,玉ねぎの表皮組織を生体試料とした凍結機構の観察実験を行った.マイクロ波は,発振周波数2.45GHz,最大出力200Wのインバーター式マグネトロンを発生し,直径48mmのスポットアンテナから,水平方向60mm,鉛直方向50mm離れた位置にある顕微鏡冷却ステージ上の試料に照射される.実験は,アンテナ出力25Wの連続照射とし,冷却速度を1020°C/minの条件下で行った.その結果,マイクロ波を照射しながら生体試料を冷却・凍結させる場合には,マイクロ波を照射しない場合より細胞の凍結温度が低下し,マイクロ波が細胞内凍結を抑制することが実験的に確認された.また,解凍後の細胞形態を観察し,マイクロ波の照射によって細胞の損傷を軽減することができることが分かった.すなわち,マイクロ波を照射しない場合には,ほとんどの細胞の細胞膜が壊れており,原形をとどめているわずかな細胞にあっても,原形質流動はまったく確認できなかったが,マイクロ波を照射した場合には,原形をとどめている細胞のいくつかに原形質流動が観察された.マイクロ波による氷晶成長の抑制作用が細胞損傷を軽減したものと考えられ,凍結保存技術に有効であると判断される.なお,外部溶液の凍結のある条件下でも,マイクロ波の照射によって凍結温度は低下するが,氷晶成長の抑制作用が外部氷晶の存在によって低下するため,照射強度を上げるなど,照射条件の検討が必要であり,そのメカニズムの解明とともに効果の定量的評価を今後の課題としたい.