hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
日本語語順の柔軟性を考慮した係り受け解析技術の開発

本研究では、話し言葉や、即興で生成された書き言葉を入力とする言語アプリケーションのための基盤技術として、読みにくい語順を持った文に対する高性能な係り受け解析器を開発する。平成30年度は以下の5項目を実施した。(1)これまでに開発済みの語順整序・係り受け解析の同時実行手法を、節内部と節間の2段階に分けて適用する解析器の開発を推進した。具体的には、昨年度に引き続き、読みにくい文に対する節の始境界検出手法の開発に取り組んだ。(2)昨年度に引き続き、漸進的係り受け解析の関連研究として、文節が入力されるごとに残存文長を推定する機構の開発に取り組んだ。具体的には、ニューラル言語モデルに基づいて残存文長を推定する手法を新たに考案し開発した。新聞記事文を用いて評価実験を実施した結果、本手法の正解率は、chance rateや従来手法を上回っており、その有効性を確認した。(3)読みにくい文に対する係り受け解析の関連研究として昨年度に開発した、法令文に対する並列構造解析手法が学術雑誌に採録された。(4)読みにくい文に対する読点と語順の柔軟性を考慮した係り受け解析を実現するための関連研究として、読みにくい語順の文に対応した読点挿入手法の開発に取り組んだ。読みにくい語順の文データを用いて読点挿入実験を実施し、問題点を整理した。(5)話し言葉に対する係り受け解析の関連研究として、漸進的係り受け解析における未入力文節との構文的関係を同定する手法の開発を推進した。研究実施計画に従って、節境界に基づく読点と語順の柔軟性を考慮した係り受け解析器の開発に着手したが、1)読点挿入・語順整序・係り受け解析を同時実行するアルゴリズムの計算量が膨大になる、2)読みにくい文においても話し言葉と同様に埋め込み節が頻出する、という2つの問題が生じた。問題1)については、読点挿入・語順整序・係り受け解析の3つの処理のうち、語順整序と係り受け解析の2つの処理を同時実行するアルゴリズムを節ごとに適用することとした。問題2)については、構築した読みにくい文のデータを分析し、その分析結果に基づいて節の始境界を検出する手法の開発を昨年度に引き続き実施した。また、補助事業期間中における研究代表者の所属研究機関の異動や、他の業務の多忙などが重なり、話し言葉の評価用データの作成に遅れが生じている。そのため、「遅れている。」と自己評価した。一方、書き言葉の評価用データの作成や、人間の漸進的解析能力の分析は、おおむね順調に進展している。さらに発展・関連として、文節が入力されるごとに残存文長を推定する機構の開発、ニューラル言語モデルを用いた法令文の並列構造解析手法の開発、読みにくい文への読点挿入手法の開発を行っている。読点挿入・語順整序・係り受け解析の3つの処理のうち、語順整序と係り受け解析の2つの処理を同時実行するアルゴリズムを節ごとに適用する手法を開発する。また、人が漸進的に係り受け構造を把握する過程の分析を実施し、その分析結果を活用しつつ、漸進的係り受け解析器を開発する。ただし、効率的なアルゴリズムが開発できない場合は、入力文の文長の制限などの対応についても検討する。さらに、残存文長の推定機構の開発を引き続き実施する。開発した解析器に対して、平成28年度に構築した書き言葉の評価用データを用いた評価実験を実施する。また、話し言葉の評価用データを新たに構築し、このデータを用いた評価実験も実施する。ただし、話し言葉の評価用データの構築に際し、語順や読点位置を変更しただけでは読みやすくならない書き起こし文が頻出する場合は音声データを変更する。適切な音声データが見つからない場合や作成コストが膨大になる場合は、語順整序や読点挿入に関する話し言葉の評価用データの作成は断念し、話し言葉では係り受け解析のみを評価することとする。平成28年度は、以下の4項目を実施した。(1)読点と語順、係り受けの相互関連性を考慮し、読点挿入と語順整序、係り受け解析の3つの処理を同時実行する解析器の開発に着手した。その結果、計算量が膨大になることが判明したため、まずは問題を単純化することとし、読点挿入と係り受け解析の2つの処理を同時実行するアルゴリズムを考案した。その後、このアルゴリズムと、既に開発済みの語順整序・係り受け解析の同時実行アルゴリズムを基として、読点挿入・語順整序・係り受け解析の同時実行アルゴリズムの効率化を検討した。(2)上述した解析器の評価用データを作成した。具体的には、新聞記事文は読みやすいことを前提として、係り受け構造付き新聞記事データの文から、読みにくい語順や読点位置をもった文を擬似的に作成し、評価用データとした。(3)本研究では、人が漸進的に係り受け構造を把握する過程を分析し、その振舞に関する知見を得る予定である。その分析用データとして、これまでに作業者1名が漸進的係り受け解析を実行したデータを構築していたが、本年度は当該データの増築を実施した。具体的には、異なる別の作業者1名によるデータ構築を推進した。(4)法令文は一般の人々にとって読みにくいとされている。

その原因の一つは、階層的な並列構造が多用されることにある。読みにくい文に対する高精度な係り受け解析を実現するための関連研究として、法令文に対する並列構造解析手法を開発した。本手法は、文脈を考慮した並列句間の類似性や、並列句を互いに入れ替えたときの文の流暢性をニューラル言語モデルによって求め、それらに基づいて並列構造を決定的に同定する。研究実施計画の通り、読点挿入・語順整序・係り受け解析の3つの処理を同時実行するアルゴリズムの開発に着手したが、計算量が膨大になることが判明した。そのため、問題を単純化することとし、読点挿入と係り受け解析の2つの処理を同時実行するアルゴリズムを最初に開発した。そこで得た知見をもとに、読点挿入・語順整序・係り受け解析の同時実行アルゴリズムの効率化について検討したものの、当初の研究実施計画では、読点挿入・語順整序・係り受け解析の同時実行アルゴリズムの評価実験まで実施することになっていたため、「やや遅れている。」と自己評価した。なお、解析器の評価データの作成や、人間の漸進的解析能力の分析は、研究実施計画通り、おおむね順調に進展している。さらに発展として、ニューラル言語モデルを用いた法令文の並列構造解析手法の開発に取り組んだ。本研究では、話し言葉や、即興で生成された書き言葉を入力とする言語アプリケーションのための基盤技術として、読みにくい語順を持った文に対する高性能な係り受け解析器を開発する。平成29年度は、以下の4項目を実施した。(1)これまでに開発済みの語順整序・係り受け解析の同時実行手法を、節内部と節間の2段階に分けて適用する解析器の開発を推進した。具体的には、その前処理として、読みにくい文に対する節の始境界検出手法を開発した。昨年度構築した読みにくい文のデータを分析した結果、読みにくい文には埋め込み節が頻出することが分かり、節ごとに分割実行するには、節の始境界の検出が必須となることが判明したためである。(2)本研究では、人が漸進的に係り受け構造を把握する過程を分析し、その振舞に関する知見の獲得を試みる。その分析用データとして、これまでに作業者1名が漸進的係り受け解析を実行したデータを構築していたが、本年度は昨年度に引き続き、当該データの増築を実施した。具体的には、異なる別の作業者1名によるデータ構築を推進し、3,639文に対する作業が完了した。(3)漸進的係り受け解析では、入力に対して同時的に処理を行う必要があり、処理の正確さを保ちつつ、遅延時間を抑えることが求められる。そのため、意味的なまとまりをもつ文が今後どれだけ続くかという情報は重要な手がかりとなりうる。そこで、漸進的係り受け解析の関連研究として、文節が入力されるごとに残存文長を推定する機構の開発に取り組んだ。(4)読みにくい文に対する係り受け解析の関連研究として、昨年度に引き続き、法令文に対する並列構造解析手法の開発を推進した。本年度は、ニューラル言語モデルを用いた法令文の並列構造解析技術の精緻化を新たに実施した。昨年末時と比較して、適合率は65.2%から66.1%に、再現率は62.5%から65.2%に、それぞれ向上した。研究実施計画に従って、節境界に基づく読点と語順の柔軟性を考慮した係り受け解析器の開発に着手したが、1)読点挿入・語順整序・係り受け解析を同時実行するアルゴリズムの計算量が膨大になる、2)読みにくい文においても話し言葉と同様に埋め込み節が頻出する、という2つの問題が生じた。
子宮内膜および子宮内膜症におけるAMPキナーゼの機能解析と臨床応用

AMPキナーゼ(AMPK)は、細胞のエネルギー維持の調節因子で、炎症抑制作用や子宮内膜でのAMPKリン酸化作用から、着床や子宮内膜症への関与が考えられた。AMPKは、子宮内膜で着床期での発現増加、不妊症の患者での発現低下を介して着床と関わっている可能性が示唆された。子宮内膜症に対する従来のエストロゲン抑制や排卵抑制が不可避の薬物療法とは異なる新しい治療法として、メトフォルミンは、子宮内膜症細胞・組織の検討でAMPKを介して子宮内膜症に抑制的に作用することがわかった。着床期の受精卵と子宮内膜の炎症反応様の相互作用が着床に不可欠と考えられている。AMPキナーゼ(AMPK)は、エネルギー維持の調節因子で、炎症反応の調節作用も持つこと、子宮内膜においてAMPKのリン酸化を認めることから、着床期の子宮内膜のエネルギー維持や炎症反応の調節にAMPKが深く関与しているのではないかと考えられる。AMPKの子宮内膜における機能について、特に着床とAMPKとの関係を明らかにして、着床障害による不妊症に対する新たな治療戦略につなげたい。同意の下、良性婦人科疾患の手術検体より得られた各種月経周期の子宮内膜の組織を用いて、AMPKの発現を調べた。AMPKの発現には月経周期による変動が見られた。今後はさらに検体数を増やして着床との関わりを確認したい。子宮内膜症に対する従来の治療法はエストロゲン抑制や排卵抑制が不可避であるため、これらとは異なる機序の新しい治療法として、AMPKを活性化して作用する糖尿病治療薬であるメトフォルミンに注目し検討したところ、細胞レベルではメトフォルミンが子宮内膜症に抑制的に作用することがわかった。そこで、動物実験レベルで検討し、臨床応用を目指したい。同意の下、子宮内膜症性卵巣嚢胞の手術検体より得られた子宮内膜症組織を用いて、AMPKの発現を調べた。子宮内膜症組織にはAMPKの発現が見られ、メトフォルミンは子宮内膜症細胞のAMPKを活性化して作用していることがわかった。今後はマウス子宮内膜症モデルを作成してさらに検討したい。AMPキナーゼ(AMPK)は、エネルギー維持の調節因子で、炎症反応の調節作用も持つこと、子宮内膜においてAMPKのリン酸化を認めることから、着床期の子宮内膜のエネルギー維持や炎症反応の調節にAMPKが深く関与しているのではないかと考えられた。AMPKの子宮内膜における機能について、特に着床とAMPKとの関係を明らかにして、着床障害による不妊症に対する新たな治療戦略につなげることを目的とした。同意の下、良性婦人科疾患の手術検体より得られた各種月経周期の子宮内膜の組織を用いて、AMPKの発現を調べたところ月経周期による変動が見られた。AMPKは、子宮内膜において、着床期での発現増加、不妊症の患者では正常女性と比較しての発現低下を介して着床と関わっている可能性が示唆された。そこで、動物実験レベルでの検討、臨床応用を目指してさらなる検討を行った。同意の下、子宮内膜症性卵巣嚢胞の手術検体より得られた子宮内膜症組織を用いて、AMPKの発現を調べたところ子宮内膜症組織にAMPKの発現が見られ、メトフォルミンは子宮内膜症細胞のAMPKを活性化して作用していることがわかった。採取した子宮内膜症組織より子宮内膜症間質細胞を分離培養し、得られた子宮内膜症間質細胞に種々の濃度および時間でメトフォルミンを添加したところAMPKのリン酸化を確認した。
単核銅-活性酸素錯体の創成と機能解明および触媒反応への応用

ドーパミンβ-モノオキシゲナーゼ(DbM)、ペプチジルグリシンα-アミデイティングモノオキシゲナーゼ(PAM)、銅含有アミン酸化酵素(AO)、およびガラクトース酸化酵素(GAO)などの酵素触媒反応において重要な役割を果たしている単核銅-活性酸素種の創成と酸化機能の解明および触媒反応への応用を目指して検討を行った。平成1920年度においては主に、単核銅(II)-ヒドロペルオキソ錯体や単核銅(II)アルキルペルオキソ錯C、およびそれらの異性化や分解過程の中間体として生成すると考えられる単核銅(II)ペルオキソ錯体や単核銅(III)オキソ錯体の反応性について詳細に検討を行ってきた。そこで本年度は、最近ドーパミンβ-モノオキシゲナーゼ(DβM)やペプチジルグリシンα-アミデイティングモノオキシゲナーゼ(PAM)における真の活性種と考えられている単核銅(II)スーパーオキソ錯体に焦点を当て、その合成と構造、各種分光学的特性(紫外可視吸収スペクトル、共鳴ラマンスペクトル、ESRスペクトルなど)および反応性について詳細に検討を行った。特に反応性については不活性な脂肪族化合物のC-H結合の活性化と水酸化に焦点を当て、反応の効率や選択性などについて検討した。更に詳細な速度論的研究やDFT計算を駆使して反応機構の詳細を明らかにすると共に、触媒反応などへの応用をはかった。ドーパミンβ-モノオキシゲナーゼ(DβM)、ペプチジルグリシンα-アミデイティングモノオキシゲナーゼ(PAM)、銅含有アミン酸化酵素(AO)、およびガラクトース酸化酵素(GAO)などの酵素触媒反応において重要な役割を果たしている単核銅-活性酸素種の創成と酸化機能の解明および触媒反応への応用を目指して研究を行った。具体的には、銅含有酸化酵素の活性中心に多く見られるN_3系の配位環境を再現可能な新規三座配位子を設計・調製し、それを用いた単核銅-活性酸素錯体の創成と機能解明を行った。以下に実験計画の概略を箇条書きで示す。(1)酵素活性中心の配位環境を再現可能な新規N_3系三座配位子を設計し合成した。(2)銅(I)および銅(II)錯体の調製とキャラクテリゼーションを行った。(3)銅(I)錯体と分子状酸素(O_2)との反応による単核銅(II)スーパーオキソ錯体を調製し、構造、分光学的特性、電子状態、反応などについて検討し、酵素系のものと比較した。(4)銅(II)錯体と過酸化水素(H_2O_2)およびアルキルヒドロペルオキシド(ROOH)との反応により単核銅(II)-ヒドロペルオキソ錯体や銅(II)-アルキルペルオキソ錯体を調製し、それらの構造、分光学的特性、電子状態、反応などを明らかにした.(5)上記各単核銅-活性酸素錯体の生成機構の詳細を解明した。(6)各単核銅-活性酸素錯体の外部基質に対する反応性を調べ、各反応の反応機構を速度論的に検証した。
細胞周期停止とアポトーシス誘導のチェックポイントの解析

TGF-βは、細胞に様々な反応を誘起する多機能因子である。TGF-βが誘起する反応のうち、アポトーシスと増殖停止反応は、細胞の増殖・分化の制御にも関わる重要な反応であり、細胞内で微妙に制御されることにより、細胞の運命を決定している。しかし、それを制御している機構は、ほとんど解明されていない。当研究は、TGF-βによるアポトーシスと増殖停止を制御する分子機構を明らかにすることを目的として、TGF-βによって発現が制御されているアポトーシス誘導遺伝子(Taip)の解析を行っている。この遺伝子産物は、TGF-βによって速やかに発現し、核の周辺に集積するが、TGF-βにより増殖停止を誘起される細胞では、24時間以内に蛋白の発現が確認できなし、レベルまで落ちる。一方、TGF-βによってアポトーシスを引き起こす細胞では、TGF-β作用後12時間までに、核の凝集が始まる。これらの結果から、Taip遺伝子は、TGF-βシグナルによって引き起こされるアポトーシスと、増殖停止の分岐点(チェックポイント)で、細胞の運命を決定している機構に制御される因子である可能性がある。現在、Taip遺伝子がアポトーシスを引き起こすメカニズムを解明しているが、アポトーシスの実行因子として知られているカスペース8やカスペース9の無い細胞でもアポトーシスを引き起こすことができ、既知のアポトーシスシグナル伝達経路とは異なる経路を経て、アポトーシスを誘導していることを示唆するデータを得ている。今後、増殖停止のメカニズムへの関与についても、分子機構を明らかにすることにより、TGF-βが引き起こすアポトーシスと増殖停止のチェックポイントでの制御機構を明らかに出来るものと期待される。
電子励起に起因する結晶中のイオン移動

昨年度に引き続き、熱力学的に準平衡状態にある固体中の構成原子(イオン)移動に関する研究を行った。試料はアルカリハライド単結晶、及びそのハロゲンを変えた混晶系を対象とした。混晶系に関しては、薄膜化することによって、通常は相分離して混晶化しないようなアルカリハライド混晶を作製した。単結晶試料の劈開表面にレーザー光を照射し、表面からの原子離脱を観察した。照射後の表面の観察から原子離脱の量が判定できるように、照射光に空間的強度変調を持たせて測定した。その測定の結果、表面からの原子離脱が生じるための励起光強度にはある閾値が存在することが明らかになった。さらに、この閾値とアルカリハライド原子(イオン)当たりの結合エネルギーとの関係を、他の半導体の場合と比較することで、共通の関係が存在することが明らかになった。これらの結果から、光励起による表面原子離脱現象には物質に依らない共通の素過程が関与しているものと考えられる。また、混晶薄膜結晶にタリウム型不純物を添加し、その吸収スペクトルと混晶比との関係を調べた。タリウム型不純物に起因する吸収帯はその不純物のまわりの環境に大きく影響されるので、その吸収帯のスペクトル形状を詳細に解析することにより、不純物のまわりのハロゲンイオンの種類を判別することができる。本研究では、混晶比を変えた場合の不純物吸収帯の変化に着目した。その結果、タリウム型不純物のまわりのハロゲンイオンは混晶比に一致せず、ある混晶比を境に、まわりのイオンの種類を急激に変えていくことが明らかになった。これは不純物がイオンを選択的にまわりに引きつけているためと考えられる。固体は構成原子の価電子の基底状態を反映して原子同士が結合した熱力学的に安定な状態にあると考えられる。しかしながら、固体中イオン伝導の様な固体を構成する原子の移動現象は、必ずしもその固体が熱平衡状態にないことを意味しており、この様な物質の準熱平衡状態とその電子状態との関係に興味が持たれる。本研究は、この様な観点から、固体の構成原子の移動現象を電子励起状態から説明することを目指したものである。本年度はアルカリハライド薄膜結晶の作成及びそれらの光強励起下での構造変化を中心に研究を行った。アルカリハライドの単結晶や混晶系の薄膜を融液より作製し、励起子帯や不純物帯等を中心とした光学的特性を極低温域で測定した。通常、混晶は混合する元素の種類やその混合比によっては成分が分離して白濁してしまい、混晶にならない場合があるが、今回用いた薄膜結晶作製法では、混晶にならない系で混晶試料を得ることができた。この様な混晶系は本来相分離することから明らかなように熱力学的に不安定な状態にあると考えられ、熱力学的に安定な系に比べその構成原子が移動し易いと考えられる。この様な混晶薄膜に対する光スペクトルの測定の結果、混晶比に応じて特異な励起子帯の変化が観測された。さらにこれらの混晶試料をレーザー光で強励起すると直ちに試料が白濁することを見い出した。これらは試料が非平衡な混晶状態から安定な相分離へと構成原子の移動が起こっているものと考えられ、レーザー光照射は原子移動を大きく誘発するものと考えられる。さらに、KI結晶に強度が空間的に変動しているレーザー光を照射した場合、構造の変化が照射光強度だけでなく励起光強度の空間変化に依存していることを見い出した。これは原子移動が局所的原子励起のみで起こるのではないことを意味しており、空間的にエネルギーが変化するような非平衡状態が関係するのではないかと推測される。今後、本年度の研究を引き続き行うとともに、アルカリハライド系以外の物質系も含めながら展開していく予定である。
脳の脈管形成と血管新生:ライブイメージングとその分子機構解析

ゼブラフィッシュ胚のライブイメージングから,脳血管系の脈管形成が体幹の血管系の構築とは独立して起こることが明らかとなった.すなわち,原始内頸動脈が到達する以前に,大きく分けて3つの血管芽細胞集団が,間脳から後脳の下面に発生し,そこから血管新生により,原始血管は正確に規定された道を通って伸長し,最終的に統合された血管系が構築される.細胞塊は,それらが構築する血管系から2つのグループに分けられるが,それぞれ動脈と静脈のマーカー遺伝子を細胞塊の発生直後から発現しており,脳の血管系構築の初期の段階で,血管芽細胞集団の動・静脈の運命決定がなされている可能性が示唆された.ゼブラフィッシュ胚のライブイメージングから,脳血管系の脈管形成が体幹の血管系の構築とは独立して起こることが明らかとなった.すなわち,原始内頸動脈が到達する以前に,大きく分けて3つの血管芽細胞集団が,間脳から後脳の下面に発生し,そこから血管新生により,原始血管は正確に規定された道を通って伸長し,最終的に統合された血管系が構築される.細胞塊は,それらが構築する血管系から2つのグループに分けられるが,それぞれ動脈と静脈のマーカー遺伝子を細胞塊の発生直後から発現しており,脳の血管系構築の初期の段階で,血管芽細胞集団の動・静脈の運命決定がなされている可能性が示唆された.目的:内皮細胞が特異的に蛍光蛋白を発現するトランスジェニック・ゼブラフィッシュを用いて,バイオイメージングにより脳実質内脈管形成過程を明らかにするとともに,脈管形成の責任遺伝子を同定すし,脳脈管形成過程の分子機構を明らかにする.方法:(1)二光子顕微鏡を用いた生体タイムラプス・バイオイメージングにより脳脈管網形成過程を明らかにする.(2)脈管形成部位に発現する脈管マーカー遺伝子のスクリーニングをin situ hybridazation法を用いて行う.結果:(1)Tg(flkl:EGFP)ラインの作製を試みている。(2)二光子顕微鏡を用いた身Tg(flil:EGFP)ylの生体イメージングにより脳血管系を形成する血管内皮細胞の由来を追跡し,血管内皮前駆細胞が機能する脳血管系を形成する過程を捉えた.(3)血管内皮とその前駆細胞に発現する脈管マーカー遺伝子のスクリーニングをin situ hybridazation法を用いて行い,各前駆細胞群あるいは血管系を構成する各血管の分化の程度(動脈化・静脈化)を検討した.(4)血管芽細胞の分化に重要な役割を示すETSrpの発現を抑制した胚での遺伝子発現変動を,マイクロアレイ解析し,関連遺伝子の候補群(442遺伝子)を同定した.今後の展開:脳血管形成の責任遺伝子を同定するため脳血管形成初期像が認められた部位での発現遺伝子解析を進める.目的:内皮細胞が特異的に蛍光蛋白を発現するトランスジェニック・ゼブラフィッシュを用いて,バイオイメージングにより脳実質内脈管形成過程を明らかにするとともに,脈管形成の責任遺伝子を同定し,脳脈管形成過程の分子機構を明らかにする.方法:(1)二光子顕微鏡を用いた生体タイムラプス・バイオイメージングにより脳脈管網形成過程を明らかにする.(2)脈管形成部位に発現する脈管マーカー遺伝子のスクリーニングをin situ hybridazation法を用いて行う。結果:(1)脳血管系を形成する血管内皮細胞の由来を追跡するため, heat shock protein (hsp)プロモーターに蛍光蛋白m-cherryの遺伝子をつなげたものを導入したTg(hsp:mcherry)k2と脈管系の細胞核にEGFPが集積するTg(flil:nEGFP)y7を掛け合わせたラインを使い, IR-LEGO(Infrared laser evoked gene operator)顕微鏡で特定の血管細胞を確認しつつ, 1細胞を赤外線レーザー照射してEGFPの発現量を確認した.周囲の細胞にもmchrryの発現を確認されたため,照射精度の向上を目指すこととなった.(2)脳の初期脈管形成過程の詳細な観察から, 3つの細胞群が初期脳血管網を形成することが確認されたが,そのうち1つの群ではHey2の発現が強く,他の2つはflt4の発現が優勢であった.動脈性と静脈性の特性が区分された.今後の展開:赤外線レーザーの照射精度の向上と脳血管初期形成部位での発現遺伝子解析を進める.目的:内皮細胞が特異的に蛍光蛋白を発現するトランスジェニック・ゼブラフィッシュを用いて,バイオイメージングにより脳の初期血管網形成過程を明らかにするとともに,脈管形成の責任遺伝子を同定し,脳脈管形成過程の分子機構を明らかにする.結果:脳血管系の初期形成は,体幹部とは独立した過程であり,原始内頚動脈が前脳に達する以前に,独自の脈管形成から始まる.すなわち頭部では,6-9体節期に索状のflil陽性の細胞が左右2列確認され,童2体節期になると,眼胞の嘴側と尾側でそれぞれこぶ状のHey2陽性の細胞塊となる.嘴側の細胞塊からの血管新生で脳の動脈系(CrDI・CaDI)が形成され,尾側の細胞塊から内頚動脈が形成される.一方,15-18体節期になると眼胞と耳胞の間の神経管の腹側領域に散在したflil・flt4陽性の細胞群が出現し,これらの細胞が脳の静脈(PHBC)を形成する.さらに,この初期脳血管系のPHBCから正中腹側へ枝が伸び,それら隣接する枝がループを形成しつつ,そのループがつながることで脳底動脈(BA)が形成される.

また,PHBCは前主静脈との連結部位から神経管に沿って尾側へ伸展していき,第一節間動脈につながる.つづいて,BAが第1節間動脈に連結し,原始脊椎動脈が形成される.これによって,初期の脳血管系と体幹の血管系の連結がなされる.BAを形成するPHBCの分枝が退縮した後,PHBCから後脳実質へ侵入しBAへつながるCtA(脳への侵入する最初の血管)が形成される.本研究により,脳の初期血管の脈管形成と血管新生の詳細を明らかにした.
緑内障に対する新しい免疫学的・遺伝子学的診断、治療、経過観察法の開発

手術既往のない原発開放隅角緑内障症例を対象として、初回手術として行った線維柱帯切除術時に前房水を採取してサイトカイン、ケモカイン、増殖因子の濃度を網羅的に解析し、術前術後の臨床因子との相関を検討した。その結果、術前の前房水中MCP-1濃度と術後の後嚢化白内障の発生に有意な相関を認め、線維柱帯切除術後の後嚢化白内障の発生に術前の前房水中MCP-1が関与している可能性が示唆された。また今後は、発現の高かったサイトカイン、ケモカインのプロモーター領域に存在するSNPの機能解析を進めて行く予定である。手術既往のない原発開放隅角緑内障症例を対象として、初回手術として行った線維柱帯切除術時に前房水を採取してサイトカイン、ケモカイン、増殖因子(以下、総称して液性因子とする)の濃度を網羅的に解析し、術前術後の臨床因子との相関を検討した。なお、手術時に緑内障以外の眼疾患がある症例は対象から除外した。症例数は27例32眼、対象の年齢は53.1±7.1歳、等価球面度数は-7.26±3.40ジオプター、術前眼圧は16.1±2.9mmHg、術前のハンフリー自動視野計中心30-2プログラムによるmean deviation(MD)は-16.75±6.20dBであった。前房水の解析はCytometric Bead Array Flex kitを用い、IL-6、IL-8、VEGF、MIG、IP-10、MCP-1をはじめとする35種の液性因子の濃度を網羅的に測定した。術前の臨床因子(年齢、等価球面度数、眼圧、MD)ならびに術後の臨床因子(術後6か月目の眼圧、5mmHg以下の低眼圧の有無、WHO分類に基づいて細隙灯顕微鏡で判定した後嚢下白内障の程度)と各液性因子の濃度との関係をSpearmanの相関係数で検討した。その結果、術前の臨床因子と各液性因子の濃度との相関はなかった。術後6か月目の眼圧は8.0±3.3mmHgで、低眼圧を16眼に認め、後嚢下白内障は16眼で確認された。術後6か月目の眼圧、ならびに低眼圧と各液性因子との間に相関はなかったが、後嚢下白内障の程度と各液性因子の検討では、MCP-1との間に有意な相関を認めた(r=0.44、p=0.01)。以上のことから、線維柱帯切除術後の後嚢下白内障の発生には術前の前房水中MCP-1が関与する可能性があることが示唆された。測定誤差を確認するため複数回の測定を行ったため。各サイトカイン、ケモカインの測定値と、対象の臨床因子との間に関連性は見出されていない原因は、サイトカイン、ケモカインの測定値の個体毎のばらつきが大きいためと考えられる。発現の高かったサイトカイン、ケモカインのプロモーター領域に存在するSNPの機能解析を進めて行く予定である。今後は両眼手術を行った症例を対象に、同一症例の視野高度障害眼と僚眼で比較を行うなどの検討を行う方針である。また、発現の高かったサイトカイン、ケモカインのプロモーター領域に存在するSNPの機能解析を進めて行く予定である。研究材料費、国内外学会旅費、校閲費、学会投稿費に充てる。主にサイトカイン、ケモカインの測定、解析に関連する費用(試薬代、消耗品代を含む)に使用する。また、研究成果発表や英文校閲の費用にも使用する予定である。
非対称ポテンシャルを用いたスピンダイナミクス整流素子の作製と物性制御

以下の3つの主要テーマについて研究を遂行し成果を得た。1.磁気リング構造における磁壁ペアのラチェット回転運動本研究を通じて磁壁対のフラッシィングラチェット回転運動を誘導し、二次元電子ガスの曲がり抵抗を用いて、その運動形態を検出する手法を確立した。一つの応用としてスピン誘導起電力の測定を試みたが、出力が予想より小さく検出が困難であった。本研究を通じて得られた知見を基に、素子構造の改良など今後の研究課題としたい。2.磁気ゲートを用いた調整可能な磁壁ピン止め素子静磁気相互作用による磁壁ピン止めを一対の強磁性細線を用いて引き起こすゲート形状の設計と実験検証を完了した。二つの強磁性細線の磁化状態を外部磁場により平行から反平行状態に配行することにより、磁壁のピン止めを有効にすることが可能となった。この手法は磁壁のラチェット駆動や演算素子の構成要素となる可能性を示唆する。3.スピン整流素子スピン偏極していない電流からスピン流を取りだすスピン整流法としてスピンホール効果が有効であることを実験的に示した。効果の最適化に取り組んだ結果、スピン吸収法を用いることにより、従来半導体試料で観測されている素子と比べ1000倍大きな効果を室温で観測することに成功した。本研究では生体分子モーターに特徴的なラチェット機構を微小磁性体内部におけるナノ磁壁の運動や強磁性体/非磁性体ナノ構造中のスピン分極に応用し、外部からの揺らぎ(振動磁場、振動電場やスピントルク)を与えることにより特定方向への磁壁運動、スピン分極を生み出す機能を持つ素子の開発を目指している。本年度は、ナノ磁壁の位置検出手法の開発とそのラッチェット駆動機構の確立に集中して研究を遂行した。まず、位置検出の手法として2次元電子ガスの十字構造の示す曲がり抵抗に着目し、ナノ磁壁の位置を高感度に検出する手法を開発した。また、通常の形状を鋸の歯型に微細加工した磁気細線を用いた磁壁の駆動では、駆動中の磁壁の形状が著しく変化してしまうので、磁壁の形状が変化せずに駆動することが可能な微細構造の設計及び作製を行った。その際、リング形状の微小磁性体ではオニオン状態と呼ばれる磁壁対を持つ磁化状態が安定に存在することを考慮した。我々は楕円型のリングでは磁壁の感じるポテンシャルエネルギーが場所によって異なるため、振動交流磁場を重畳すると、対で存在するナノ磁壁をいわばモーターのように特定の方向に回転できる可能性を見出した。また、印加する交流磁場の楕円リングの長軸に対する傾ける角度によって試料形状を変化させることなく回転方向を制御することができる点もこのシステムの重要な特徴である。次に、楕円リングにおける磁壁対回転を理論的なシミュレーションによって確認し、幅や曲率等を変化させたいくつかの試料において、先述の半導体二次元電子系の手法を用いて磁壁対の振る舞いを様々な面内磁場角度で詳細に調べた。シミュレーションでは磁壁対は常に対向して回転するが実際の試料においては欠陥によるピン止めや試料の非対称性の影響が無視できず、どちらかの磁壁が先に回転し、もう一方の磁壁に接近するため、対消滅してしまう結果となった。そこで対消滅を防ぐため磁壁が即座に反対側の磁壁付近まで移動しないように形状を工夫したところ、狭い磁場角度の範囲ではあるが磁壁対を消滅させずに回転させることに成功した。生体系に特徴的な分子モーターの基本原理を応用した固体素子の実験研究は、世界的に見ても最近目覚しい発展を遂げているが、多くの研究はミクロな微粒子の力学的な運搬制御、イオンポンプ、電子または磁束量子の運動制御に集中している。本研究プロジェクトでは、電子スピンやナノ磁壁に着目し、ポテンシャルラチェットの原理を他に先駆けて適応することによりスピントロニクスデバイス研究に新しい方向付けを行う。そのために、次の二つの研究テーマ(1)非対称なポテンシャルを用いたナノ磁壁の運動制御ラチェット素子の実現と(2)非対称なスピン散乱因子を用いたスピン流ラチェット素子の実現に取り組んでいる。昨年度は上述の(1)ナノ磁壁のモーター駆動法や運動検出手法の確立に主眼を置いて研究を遂行し、ナノ磁壁の運動制御手法確立にある程度見通しを立てることができた。

そこで本年度は、スピン流ラチェットに力点を置き研究を遂行した。当初予想していた弾道的物理描像では、金属系スピン整流素子の駆動原理を構築することは容易ではなく、スピン緩和を伴う拡散伝導を考慮する必要があることが分かった。特に、面内微細構造における強磁性体と非磁性体の界面近傍でのスピン蓄積や吸収の詳細が明らかでないため、精密な素子設計を行うことが困難であった。そこで、拡散伝導から生じるスピン流の制御方法を確立することに主眼を置いて研究を遂行した。その結果、スピン拡散長と電気抵抗率の積を接合断面積で除して得られるスピン抵抗がスピン緩和の強度を示す指標となること、大きく異なるスピン抵抗を持つ物質を3次元的にオーミック接合することによりスピン流を任意の方向に誘導できることを見出した。この手法を用いると物質の組み合わせを考慮することによりスピン注入を制御性良く行うことが可能になる。スピン整流作用を誘導する機構の一つであるスピン軌道相互作用に着目して研究を遂行したところ、金属白金を用いて室温でスピン整流効果(スピンホール効果)の正・逆両方の効果(スピン流と電流間の相互変換)を電気的に観測することに世界に先駆けて成功した。楕円リングにおける磁壁ペアの高周波振動磁場応答平成19年度の研究で,楕円ナノリング中に補足した磁壁ペアを対消滅が生じないように連続回転させる手法を確立した。これは,一方の磁壁が,ピン止めサイトから離脱して他方の磁壁に衝突する前に,他方の磁壁を離脱させることにより衝突を回避する方法である。すでにナノ秒のパルス磁場を用いた予備実験から対消滅を引き起こさずに磁壁ペアの位置を入れ替える実験に成功している。したがってGHz帯の高周波磁場の印加により磁壁ペアの連続回転振動を誘導することが可能であることが分かった。スピン整流素子19年度までの研究から,スピン抵抗を考慮したスピン流回路の設計手法を確立した。更に,この手法をスピン軌道相互作用と組み合わせることによりスピン整流効果(スピンホール効果)を電気的に観測することに成功した。その後19年度はスピン起動相互作用を用いたスピン流生成手法やスピンホール効果の発生機構に関する研究を集中的に行い,一連の成果を上げた。・楕円リングにおける磁壁ペアの高周波振動磁場応答二次元電子ガスの曲がり抵抗を用いた測定手法により楕円リング中に捕捉された磁壁ペアの運動の周波数依存性等の詳細な実験を行い、磁壁対の最適な回転条件を見つけた。フラッシングラチェット機構により駆動される"磁壁モーター"素子等のデバイス応用に向けた提案については、まだ模索中である。「スピンファラデー誘導効果」すなわち磁壁運動によってリングに沿って誘導される環状電流の観測についても、起電力が予想寄り小さかったために測定は困難であったが、素子改善の指針をつかむことができた。・調整可能な磁壁ステップ駆動素子の実現強磁性細線を近接させることにより、磁壁運動に対して場所に依存したポテンシャルを導入することに成功した。このような磁性細線ペアを多数並べることにより振動磁場に対して磁壁を一方向にステップ駆動できるラチェット素子についてマイクロマグネティクス等の理論的な解析を積極的に用いた、より最適な素子設計を完了した。
未利用炭素資源活用によるバイオコールエコ燃料製造システムの開発

現在のところ有効利用されていない低品位炭と廃バイオマスに関して、水熱処理と物理選別を主要技術とした包括的な有効利用法について検討した。その結果、バイオコールエコ燃料製造のみならず、改質液、ガス産物の有効利用と温室効果ガス削減の可能性について、また、燃焼後のフライアッシュ中に存在する高強度中空球形セラミックスの製造、回収方法について有用な知見を得た。インドネシアにおけるアブラヤシプランテーションは2006年には約660万haあり、その7割がスマトラ島に分布する。2008年にはインドネシアでヤシ油を1933万トン生産し、マレーシアを含めると全世界のヤシ油生産の85.9%を占めた。低炭化度炭のうちアサムアサム炭は灰分2%、燃料比0.84、一方バイオマスのアカシアマンギウムは灰分が0.5%と非常に低く、揮発分が高いために燃料比は0.15と低かった。低炭化度炭中に含まれる灰分は、比重選別により除去可能である。石炭とバイオマスの混合改質の結果、混合比にかかわらず炭素含有量が70%程度を示し、芳香族炭素指数faは約0.6を示すなど、均質な固体燃料が得られた。石炭の改質過程で発生するCO_2は、アルカリを添加することにより水溶液中に吸収され、一部は灰分を構成するカオリナイトと反応しソーダライトを生成した。また、アルカリ添加によりH_2の濃度と発生量が増大した。バイオマスの改質液中には糖類、HMF、フルフラールが含まれ、温度依存性を示す。したがって、改質温度を制御することによりこれらを抽出できることが示唆された。また、改質液中に含まれているカテコールをAcidithiobacillus ferrooxidansが存在している黄鉄鉱懸濁液に添加すると黄鉄鉱の酸化溶解を抑制できことが明らかになった。石炭を適切な条件下で燃焼させると高強度中空セラミックスが燃焼灰中に生成する。これらは湿式分級ではオーバーフロー産物として、乾式分級の場合にはアンダーフロー産物として回収が可能であった。加圧熱水を流通させる半回分式装置を作製しバイオマスの改質試験を実施した結果、セルロース、ヘミセルロースの分解は温度依存性があり、ヘミセルロースが200°C以下で、セルロースが250°C以下で分解し、高カロリーのリグニンが残渣物として回収できた。本研究では、水熱炭化法を用いたバイオマス(オイルパームのShell、Frond、Trunkや杉、アカシアマンギウム、竹)および低石炭化度炭(泥炭、褐炭、亜瀝青炭)からの固体燃料製造法、アルカリ水熱反応による水素ガス製造法、改質液および燃焼灰の有効利用法などについて検討した。改質実験は、内容積500mLのオートクレープを用いて、反応温度200-380°C、反応時間30minの条件にておこなった。その結果、原料基準で約35-60wt%の収率で、固体燃料として好ましい特徴を有する産物が得られた。すなわち、産物の発熱量は23.333.0MJ/Kgへ増加し、平衡含水率は6.7から3.1wt%の範囲内であった。さらに、炭素含有割合は57.1から80.9wt%に増加し、酸素含有割合は36.8から13.5wt%に減少した。処理過程にともなう改質機構は、疎水化測定試験、FT-IRおよび13C-NMR分析などから考察された。また、石炭化度の大きく異なる泥炭、褐炭、亜瀝青炭を用いた場合には、石炭化度の高いものほど改質後の収率は高くなること、産物の性状は、改質温度が同じであれば、単独試料および混合試料ともに上記の結果とほぼ同様な改質結果となることを明らかにした。さらに、ベンチスケールの連続改質により得られる産物性状は、上記回分試験結果から予測できること、改質液は黄鉄鉱の溶解を抑制するのに利用でき酸性鉱山廃水抑制が可能であることを明らかにした。また、石炭などを燃焼させた際に発生する灰から効率的に中空球形粒子(セノスフェア)を回収する新しいモニタリング法について検討を行い良好の結果を得た。さらに、バイオマスを原料とし、多段改質によりヘミセルロースから種々の生理活性を有するオリゴ糖の回収、易酵素糖化性のセルロース製造および高カロリー固体燃料製造が可能であることを示した。本研究では、バイオマス、低石炭化度炭の水熱処理とその改質炭、改質液に関して詳細な分析をおこなうとともに、更なる有効利用法について検討した。バイオマスでは、遊離糖、ヘミセルロース、セルロースの順で分解されるが、特に200°C水熱処理の改質液中にはキシロース,酢酸,フルフラールが定量された。種々の樹脂や溶剤として利用可能なフルフラールに注目し、活性炭による吸着分離の可能性について検討した。その結果、ある種の活性炭は、フルフラールの90%以上を吸着する一方,キシロースや酢酸をいずれも10%以下しか吸着せず,フルフラールの選択的な分離回収が可能であることを見出した。

また、ヘミセルロース、セルロースの分解の進行に伴い、固体産物は炭素含有率、固定炭素量が増え、自然発火性が抑制された。バイオマスではチャー収率が改質固体産物ベースで上昇するものの、ガス化性には処理温度による違いは認められなかった。褐炭、バイオマスの改質固体産物の各種物性を検討した結果、芳香族炭素指数の上昇により疎水化がおこり、このことが主要因となって自然発火性、含水率低下などを引き起こすことが分かった。水分測定法の比較では、特に水分の多い褐炭やバイオマスでは、空気中乾燥減量測定法とヘリウム気流乾燥減量測定法が再現性の高い良好な結果を示した。300°C以上のカテコール含有改質液にケイ酸水溶液を反応させた後黄鉄鉱の表面処理を施すことで、鉄酸化細菌存在下においても黄鉄鉱の酸化溶解を抑制できることを明らかにした。改質炭の燃焼灰中に存在する未燃カーボンと高強度中空セラミックスの分離回収は、100kHz以上のアコーステックエミッション(AE)を用いた粒子移動モニタリングと風量制御による風力分級により可能であることを示した。
新第三系含金属頁岩の生成環境と時空分布

頁岩の中には,銅,鉛,亜鉛など重金属元素に富むものが見出されている。本報告書は,平成7年度から9年度の3ケ年にわたり,我が国の新第三系頁岩について,基本的記載などを行い,含金属頁岩の時空分布および成因,特に生成環境のモデル構築を目的として行った表記基盤研究(C)の成果である。主要な成果は以下にまとめられる。野外調査の結果,珪質から泥質まで様々な岩相の頁岩が認められた。化学分析の結果,西黒沢期から女川期初期の頁岩は,亜鉛(500ppm),銅(150ppm),鉛(120ppm),バリウム(7000ppm)に富む傾向が見出される。一方,女川期から船川期ではこれらの元素は比較的乏しい。アルミニウムやチタンとの相関の検討を考慮にいれると,これらの元素は砕屑粒子源ではなくむしろ水源または生物源と考えられる。一方,鉄,クロム,バナジウム,トリウムはアルミニウムやチタンとの相関がよく砕屑粒子起源であろう。マンガンは,通常の頁岩では一般に乏しいものの,女川船川期の炭酸塩レンズ,ノジュールでは比較的濃集する。顕微鏡観察の結果,閃亜鉛鉱,黄銅鉱は有孔虫殻を充填して見出される。顕著な熱水変質は認められないことから,続成過程下の生物地球化学的プロセスを経て間隙水より沈殿したことが推察される。硫黄同位体比分析の結果,西黒沢期はδ^<34>S=-30-40Å,女川期は+5-10Å,船川期は0-30Åで,西黒沢期から女川期にわたって顕著な正のシフトが認められ,女川期船川期は澱んだ還元的環境が示唆される。西黒沢期から女川期初期の頁岩中には,黄鉄鉱ノジュールが認められる。微化石,重晶石や亜鉛,銅,砒素などの硫化鉱物を伴うものも見出される。ノジュールの硫黄同位体比は,成長につれ顕著に重くなる傾向が見出される。頁岩における亜鉛,銅,鉛,バリウムといった重金属の濃集や黄鉄鉱ノジュールが,西黒沢期から女川期初期にかけて顕著に見出されることは,この時期における北部太平洋地域での深層水の変化に関連した海洋環境の変化に起因するものと考えられる。黒鉱鉱床や石油鉱床の生成,保存も含め,成因,生成環境のモデルを構築し議論した。頁岩の中には,銅,鉛,亜鉛など様々な重金属に富むものが見出されている。本研究は,鉱床成因論,古海洋環境解析復元において重要であるにもかかわらず情報が不足していた我が国の新第三系頁岩について,基本的記載,重金属の存在量や存在様式(特に有機物との関係)の解明,生物地球化学的環境解析を行い,含金属頁岩の時空分布および成因,特に生成環境のモデルを構築することを目的としている。本年度(初年度)は,主にグリーンタフ地域より数件を選定し,地質調査,試料調査,重金属分析,イオウ同位体比分析などの概査を主として行った。これまで得られた重要な成果を以下に示す。

太平山地域で行った西黒沢期から船川期にわたる層序学的に一連のプロファイルにおけるバルク試料の検討では,西黒沢期の泥岩は女川期,船川期の泥岩と比較して銅,鉛,亜鉛,バリウムなど主要な重金属元素を濃集している傾向が見出された。特に,西黒沢期末期に鉛,亜鉛の相対的な濃集が認められる。硫黄同位体比においても,西黒沢期ではδ^<34>S=-30-40‰(CDT)程度であるのに対し,女川期ではδ^<34>S=+5-10‰,船川期ではδ^<34>S=-15-30‰程度と顕著な差異が認められる。また,各地域の地質概査より得られた知見としては,第三系西黒沢期末から女川期の頁岩,泥質岩において,特徴的に黄鉄鉱ノジュール,炭酸塩岩層(及びノジュール)が見出されることがあげられる。これらの黄鉄鉱ノジュールは,銅,鉛,亜鉛には比較的乏しいものの,バリウム,砒素などを伴っていること,炭酸塩岩層は,一部マンガンに富んでいることがわかった。これらのデータは,西黒沢期から女川期にかけて泥質岩の堆積環境において顕著な相違があったことを示しているように見える。イオウ同位体比に基づけば,女川期は,澱んだ還元的環境を示しており,この時期の日本海において,海洋無酸素事変(OAE)があった可能性を示唆している。詳細については,今後のデータおよび解析結果を待たねばならないが,これら海洋無酸素事変は,黒鉱鉱床などの金属鉱床の形成保存,石油鉱床の形成などにも極めて好都合であり,資源地質学的観点でのこの時期の特異性を説明できるものと思われる。今後は広範囲のデータをとるとともに,質を向上させ,より具体的な含金属頁岩の成因,生成環境の解明を目指したい。頁岩の中には,銅,鉛,亜鉛など様々な重金属に富むものが見出されている。本研究は,鉱床成因論,古海洋環境解析復元において重要であるにもかかわらず情報が不足していた我が国の新第三系頁岩について,基本的記載,重金属の存在量や存在様式(特に有機物との関係)の解明,生物地球化学的環境解析を行い,含金属頁岩の時空分布および成因,特に生成環境のモデルを構築することを目的としている。本年度(2年度目)は,データの質および量の向上,調査地域の拡大,前年度得られた知見の一般性,普遍性の検証を念頭に置き,主にグリーンタフ地域より数件を選定し,地質調査,試料調整,重金属分析,イオウ同位体比分析などの精査を主として行った。本年度得られた主要な成果を以下に示す。羽後和田,本荘地域で行った西黒沢期から船川期にわたる層序学的に一連のプロファイルにおけるバルク試料の検討は,基本的には前年度太平山地域で行った結果と調和的であった。北鹿,鷹巣,中浜,深浦,大沢地域などより得られた代表データを併せて総括すると,西黒沢期,特にその末期から女川期初期の泥岩は,銅,鉛,亜鉛,バリウムなどの重金属元素を濃集し,また,黄鉄鉱ノジュール(バリウム及び砒素などを伴う),炭酸塩岩層(及びノジュール)(マンガンを伴う)が見出される傾向がある。硫黄同位体比は,西黒沢期ではδ^<34>S=-30-40‰(CDT)程度であるのに対し,女川期ではδ^<34>S=+5-10‰,船川期ではδ^<34>S=-15-30‰程度と顕著な差異が認められる。これらのデータは,前年度の予備的データに基づいて指摘した,西黒沢期から女川期にかけての日本海において,海洋無酸素事変(OAE)があった可能性をさらに裏付けているものといえよう。OAEは,日本海の深部のかなりの部分を占め,また,期間も船川期までと長期間にわたった。OAEの出現および消滅は,黒鉱鉱床の形成保存,石油鉱床の形成,マンガン鉱床の形成など,資源地質学的観点でのこの時期の特異性を説明できるものと思われる。含金属頁岩の成因,生成環境の具体像の構築については,さらなるデータ取得と解析,および検証が必要である。
欧米人、日本人でのAdamkiewicz動脈術前MDCT, MRI評価法の最適化

胸部下行大動脈、胸腹部大動脈の開胸手術およびステントグラフト留置術前には基本的に全例でMDCTによるAdamkiewicz動脈描出を行い、肋間動脈再検および手術法選択に応用した。MDCTでのAdamkiewicz動脈描出能が良好であり、日本人ではMRIはMDCT描出不良例に補助的に使用することが妥当と考えられた。大動脈瘤、解離症例ではAdamkiewicz動脈を栄養する肋間、腰動脈は狭窄、閉塞を合併していることが多くCT、MRIにて同定されたAdamkiewicz動脈近傍の分節動脈が責任血管となっている場合があることが分かった。胸部大動脈瘤手術時に術中冷却液環流と脊髄温度測定により脊髄動脈への側副血行動態が評価できるようになり、これらの情報を追加しさらに研究を発展させる予定である。術後脊髄障害の予防の根幹は脊髄の循環維持であるが、このためには胸腰部の脊髄血管支配に最も貢献しているAdamkiewicz動脈の術前同定が有用である。我々は、世界に先駆けて2002年にMulti-detector Computed Tomography(以下MDCT)による非侵襲的なAdamkiewicz動脈の描出の報告を行い(Takase K et.al.Radiology 2002;223:39-45.)、その描出能と大動脈手術における有用性を検討して来た。我が国で発達し、有用性が証明されつつあるAdamkiewicz動脈のMDCT,MRIによる術前描出を世界的に普及させるために、日本人、欧米人でのAdamkiewicz動脈描出の差異につき検討し、画像診断に最適なプロトコール確立を目指す。MRIが最新の3T(テスラ)超高磁場装置に更新されたために、これを用いての研究を開始するのが妥当と考え、3T-MRIでの最適撮像条件の設定をファントムスタディーにて決定することからやり直すこととした。目的とするAdamkiewicz動脈は細径で、静脈に近接しているために、高時間分解能にて動脈相、静脈相を分離した高分解能MRIスキャンを行う必要がある。MRIの特色である高時間分解能にてAdamkiewicz動脈と脊髄根静脈を別個に画像化できる条件を見つけるために細血管模擬ファントムを作成した。ファントムは、血管を模した細径チューブを配置し、その周囲をガドリニウム、食塩、寒天にてT1値、T2値を筋と等価に調整したゲルにて覆った。MRIの高時間分解能シークエンスであるKeyhole techniqueを用いて、さまざまな条件での高時間分解能スキャンを上記ファントムに対して行い、細径血管には40%以上のKeyhole factorが適当の結論を得た。ボランティアによる撮像にてAdamkiewicz動脈のKeyholeプロトコールでの画像化に成功した。これにつき、国際学会にて発表した。臨床例では、MDCTによる胸腹部大動脈瘤手術前評価を行なった。総説として発表した。臨床のMRI装置が更新され、世界的にも最新の機器であり、3T-MRIを用いてのAdamkiewicz動脈描出の報告はないため、まず、撮像条件の設定から始めることが必要となった。基礎的な細径ファントムの作成に成功し、パラメータを変えながら撮像実験を繰り返すことで、高時間分解能での細血管画像化の条件を得た。今後は、本条件をボランティアに適用し、生体でのAdamkiewicz動脈-脊髄根静脈分離方法の確立を目指すが、その基礎データを得ることができた。Adamkiewicz動脈描出の臨床応用をさらに進めた。術後のAdamkiewicz動脈評価も可能な限り行い、術前後の脊髄血流につき評価した。ステントグラフト留置術後は、多数の分節動脈である肋間動脈および腰動脈をステントグラフトにて閉塞しても、分節動脈間の側副路および内胸動脈からの側副路によりAdamkiwicz動脈への血流が保たれ、脊髄血流が保たれることが解った。MRIによるAdamkiewicz動脈描出は、MDCTでの描出が不十分な症例について施行した。MDCTでのAdamkiewicz動脈描出能が良好なため、MRIの臨床応用件数が少なかった。次年度は、肋間動脈とAdamkiewicz動脈の連続性の不明瞭な症例には積極的にMRIにより脊髄動静脈の鑑別を行う予定である。上記成果に付き、国際シンポジウムにて発表した。Adamkiewicz動脈描出法、脊髄動脈解剖についての総説を執筆した。Adamkiewicz

動脈描出の臨床応用を、昨年度に引き続き、胸部下行大動脈、胸腹部大動脈の開胸手術およびステントグラフト留置術前は基本的に全例でMDCTによるAdamkiewicz動脈描出を行い、肋間動脈再検および手術法選択に応用した。多施設共同研究の、「脊髄障害防止の観点から見た胸部下行・胸腹部大動脈瘤外科治療ないしはステントグラフト治療体系の確立」JASPER; Japanese study of Spinal cord Protection in descending and thoracoabdominal Aortic Repairのプログラムに当院心臓血管外科と共に参加しさらに症例を積んだ。胸部大動脈瘤手術時に術中冷却液環流と脊髄温度測定により脊髄動脈への側副血行動態がわかるようになったため、その結果とCT、MRIでの側副血行路解析の施行を開始した。解析自体は、解析用workstationの故障と修理の時間を要したため、やむを得ず来年度に繰り越して行うこととなった。Adamkiewicz動脈スキャンのプロトコールにおいて併せて描出された他の微細構造についての解析の研究も進み、特に胸部手術に必要な胸管の解析を確立し、国際シンポジウムでの発表を行い、さらにはJ Comput Assist Tomogr.誌に論文が掲載された。微細副腎静脈描出の臨床応用は症例を追加し、国際学会およびシンポジウムにて解析結果を発表した。Adamkiewicz動脈描出の臨床応用を、昨年度に引き続き、胸部下行大動脈、胸腹部大動脈の開胸手術およびステントグラフト留置術前は基本的に全例でMDCTによるAdamkiewicz動脈描出を行い、肋間動脈再検および手術法選択に応用した。Adamkiewicz動脈スキャンのプロトコールにおいて併せて描出された他の微細構造についての解析の研究もさらに進み、胸管および肝動脈側副路微細血管の臨床応用についての論文が掲載された。微細副腎静脈描出の臨床応用はさらに症例を追加し、国際学会での発表にてMagna Cum Laudeを受賞した。