hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
妊娠期における日本型低栄養による次世代の生活習慣病素因形成機構の解明

昨年度の研究において我々は、出産世代の日本人の栄養状態をより反映したモデルとして、父親の肥満と母親の妊娠期低栄養(総エネルギー制限または糖質制限)が仔の糖・脂質代謝に及ぼす影響に関してマウスを用いた検討を行った。その結果、肥満の雄マウスは生殖率が低下すること、また肥満の父マウスと妊娠期総エネルギー制限および糖質制限の母獣から出生した仔マウスでは、経口糖負荷試験における血糖値とインスリン値に違いが認められ、膵臓の発達とインスリン感受性が異なる可能性が示唆された。そこで本年度の研究では、その可能性を検証するため、膵臓β細胞の染色および解析と、インスリン感受性組織である白色脂肪組織の解析を行った。その結果、妊娠期総エネルギー制限群の仔マウスでは膵島数の減少により膵島総面積が減少傾向を示したのに対して、糖質制限群の仔マウスでは膵臓の発達に影響は認められなかった。また白色脂肪細胞サイズを計測したところ、父マウスの肥満によって肥大化脂肪細胞数が有意に増加する結果となったが、母マウスの妊娠期糖質制限によって肥大化脂肪細胞数の有意な減少と小型脂肪細胞数の有意な増加が観察された。以上の結果より、母親の妊娠期総エネルギー制限は、仔の膵臓の発達を抑制し、インスリン分泌能を減弱させることで糖代謝異常を誘導する一方で、妊娠期糖質制限は、仔の膵臓の発達には影響せず、脂肪細胞の小型化によりインスリン感受性を亢進させることで糖代謝を改善する可能性が示唆された。我々のこれまでの研究において、マウスの妊娠後期に食餌摂取量の制限(総エネルギー制限:タンパク質を含むすべての栄養成分の制限)または糖質のみの制限(糖質制限)によって摂取エネルギー量を40%制限すると、総エネルギー制限では出生仔において高脂肪食誘導性の肥満や糖・脂質代謝異常が増悪化されるのに対して、糖質制限ではこのような増悪化は誘発されず、むしろ脂肪細胞の小型化や新生仔期におけるインスリン分泌の変化などが認められ、糖質を有効に利用するための代謝システムの素因が胎生期に形成される可能性が示唆された。そこで本年度の研究では、上記のような胎生期栄養制限マウス(C57BL/6J)の新生仔期における脂肪組織と膵臓の発達について検討を行った。総エネルギー制限群も糖質制限群も出生時体重は対照群より有意に低値を示したものの、離乳時までにはcatch up growthを示し体重差がなくなった。しかし新生仔期の皮下脂肪組織重量の増加は、糖質制限群では対照群と同等であったのに対し、総エネルギー制限群では高値を示した。さらに新生仔期における血中インスリン濃度推移を検討したところ、両群とも出生時には有意に低値を示したものの、離乳時には差が認められなくなった。そこで、膵臓の免疫組織化学的解析を行ったところ、糖質制限群では新生仔期を通して対照群と同等であったのに対し、総エネルギー制限群では小型で未熟の膵島が観察され、また離乳時には小型ながらもインスリン染色に対して強く陽性反応を示す膵島が認められ、血中インスリン濃度を維持するために少数の膵島を酷使している可能性が示唆された。以上の結果より、総エネルギー制限群は新生仔期においてすでに肥満および糖代謝異常の素因を有しているのに対して、今回検討した項目に関しては、糖質制限群は対照群と同等であることが示された。本年度の研究では、胎生期低栄養マウス(C57BL/6J)の新生仔期における脂肪組織と膵臓の発達について検討を行った。当初は新生仔期のマウスの膵臓を用いて免疫組織化学的解析とβ細胞における遺伝子発現解析を行う予定であったが、新生仔期のマウスからβ細胞を単離することが不可能であったため、前者のみの解析を行った。その代わり、新生仔期の白色脂肪組織の重量変化に関する検討を加え、その結果、胎生期総エネルギー制限では新生仔期にすでに肥満体質を獲得している可能性が見出された。以上のことより、本年度の研究は概ね予定通り順調に進展したと評価できる。我々はこれまでの研究において、マウス妊娠期の食餌摂取量の制限(総エネルギー制限:タンパク質を含むすべての栄養成分の制限)が出生仔における高脂肪食誘導性の肥満や糖・脂質代謝異常を増悪化させるのに対して、妊娠期における糖質のみの制限(糖質制限)ではそのような増悪化が誘発されないことを示している。本年度の研究では、現在の日本における実態をより反映したモデルとして、父親の肥満と母親の低栄養がマウス出生仔における糖・脂質代謝に及ぼす影響に関して検討を行った。高脂肪食を摂取させて肥満と糖・脂質代謝異常を誘発したC57BL/6J雄マウスと通常食で飼育した同系統の雌マウスを交配させ、雌マウスの妊娠後期における栄養制限(総エネルギー制限または糖質制限)を行った。その結果、肥満の雄マウスを交配させた場合、交配率と腹仔数が有意に低下した。また、成獣後の雄仔マウスに高脂肪食を16週間摂取させたところ、胎生期非栄養制限群と比較して糖質制限群では、高脂肪食摂取による体重増加が有意に抑制された。また胎生期総エネルギー制限群では、膵臓重量の有意な低下および糖負荷試験時における血中インスリン濃度の有意な低下と高血糖状態の維持が認められ、膵臓の発達不全による糖代謝異常が示唆された一方で、糖質制限群では血中インスリン濃度および血糖値がいずれも有意に低下しており、インスリン感受性の亢進が示唆された。

本年度の研究では、日本における現状をより反映した妊娠期低栄養モデルとして、高脂肪食摂取により肥満を呈した雄マウスと妊娠期低栄養の雌マウスを交配させ、出生仔の体重や糖・脂質代謝を評価した。実験はほぼ予定通りに行われ、その結果、肥満の雄マウスおよび妊娠期総エネルギー制限の雌マウスから出生した雄仔マウスにおいて糖代謝異常が認められたのに対して、糖質制限の雌マウスから出生した雄仔マウスではむしろ糖代謝改善傾向が認められた。以上のことより、本年度の研究は概ね予定通り順調に進展したと評価できる。昨年度の研究において我々は、出産世代の日本人の栄養状態をより反映したモデルとして、父親の肥満と母親の妊娠期低栄養(総エネルギー制限または糖質制限)が仔の糖・脂質代謝に及ぼす影響に関してマウスを用いた検討を行った。その結果、肥満の雄マウスは生殖率が低下すること、また肥満の父マウスと妊娠期総エネルギー制限および糖質制限の母獣から出生した仔マウスでは、経口糖負荷試験における血糖値とインスリン値に違いが認められ、膵臓の発達とインスリン感受性が異なる可能性が示唆された。そこで本年度の研究では、その可能性を検証するため、膵臓β細胞の染色および解析と、インスリン感受性組織である白色脂肪組織の解析を行った。その結果、妊娠期総エネルギー制限群の仔マウスでは膵島数の減少により膵島総面積が減少傾向を示したのに対して、糖質制限群の仔マウスでは膵臓の発達に影響は認められなかった。また白色脂肪細胞サイズを計測したところ、父マウスの肥満によって肥大化脂肪細胞数が有意に増加する結果となったが、母マウスの妊娠期糖質制限によって肥大化脂肪細胞数の有意な減少と小型脂肪細胞数の有意な増加が観察された。以上の結果より、母親の妊娠期総エネルギー制限は、仔の膵臓の発達を抑制し、インスリン分泌能を減弱させることで糖代謝異常を誘導する一方で、妊娠期糖質制限は、仔の膵臓の発達には影響せず、脂肪細胞の小型化によりインスリン感受性を亢進させることで糖代謝を改善する可能性が示唆された。本研究課題に関して、今後は、胎生期栄養制限下で出生したマウスの新生仔期における脂肪組織および膵臓の発達に関する検討を続けるとともに、次年度からは、現在の日本における実態をより反映したモデルとして、新たに「父親の肥満と母親の低栄養が次世代における生活習慣病発症に及ぼす影響」に関して検討を行う。また、父母の食習慣によって形成された生活習慣病の素因が、出生後の栄養によって改善可能かどうかについても検討を行っていく。本研究課題に関して、今後は、胎生期総エネルギー制限によって誘発された糖代謝異常および糖質制限によって誘発された糖代謝改善作用のメカニズムについて研究を進める。また、父母の食習慣によって形成されたこのような生活習慣病の素因が、出生後の授乳期栄養によって改善可能かどうかについても検討を行っていく。
進行性破壊現象の解明とひずみ軟化型構成式による解析法に関する研究

1.ひずみ軟化型弾-粘塑性構成式の開発軟岩に対して適用性の示された足立・岡のひずみ軟化型弾塑性構成式を発展させて,ひずみ硬化-軟化挙動ならびに時間依存性挙動の双方を表現できる弾-粘塑性構成式を誘導した.ここで新たに仮定したのは,応力履歴比の再定義,時間測度の導入,および材料強度の経時的な低下の3点である.2.ひずみ軟化型弾-粘塑性構成式の適用性の検討地盤材料の時間依存性挙動としては,主に,クリープ挙動,ひずみ速さ効果および応力緩和現象の3つが挙げられる.そこで,高瀬の行った大谷石に対する排水クリープ試験および足立・小川の行った大谷石に対する排水三軸せん断試験の結果について,同構成式を適用してシミュレーションを実施した.その結果,上記の3つの時間依存性挙動を表現できることがわかった.3.モデル地盤における進行性破壊現象の解析上記構成式を適用して,有限要素法によってモデル地盤における斜面の進行性破壊現象を解析した.その結果,破壊が局部的に始まり次第に他の部分に広がるという進行性破壊のメカニズムを良く表現できることから,本構成式の境界値問題に対する有用性が確認された.4.掘削に伴う軟岩斜面の逐次破壊に対する有限要素解析堆積軟岩における掘削斜面の長期不安定化の主要因としては,掘削に伴う吸水膨張や風化作用に伴う構造劣化などに起因した時間依存性現象である軟弱劣化および,ひずみ軟化現象に起因する進行性破壊の2点が挙げられる.そこで,軟弱劣化による時間依存性強度劣化,材料のひずみ軟化挙動,および地盤内の初期K_o応力状態を考慮して,モデル地盤における掘削斜面の弾塑性有限要素解析を実施するとともに,掘削に伴う斜面の逐次破壊に関して考察を加えた.その結果,本解析により,軟弱劣化によって地盤が逐次的に降伏していき,変形が進むとともに地盤内応力が再分配されていくことが認められた.1.ひずみ軟化型弾-粘塑性構成式の開発軟岩に対して適用性の示された足立・岡のひずみ軟化型弾塑性構成式を発展させて,ひずみ硬化-軟化挙動ならびに時間依存性挙動の双方を表現できる弾-粘塑性構成式を誘導した.ここで新たに仮定したのは,応力履歴比の再定義,時間測度の導入,および材料強度の経時的な低下の3点である.2.ひずみ軟化型弾-粘塑性構成式の適用性の検討地盤材料の時間依存性挙動としては,主に,クリープ挙動,ひずみ速さ効果および応力緩和現象の3つが挙げられる.そこで,高瀬の行った大谷石に対する排水クリープ試験および足立・小川の行った大谷石に対する排水三軸せん断試験の結果について,同構成式を適用してシミュレーションを実施した.その結果,上記の3つの時間依存性挙動を表現できることがわかった.3.モデル地盤における進行性破壊現象の解析上記構成式を適用して,有限要素法によってモデル地盤における斜面の進行性破壊現象を解析した.その結果,破壊が局部的に始まり次第に他の部分に広がるという進行性破壊のメカニズムを良く表現できることから,本構成式の境界値問題に対する有用性が確認された.4.掘削に伴う軟岩斜面の逐次破壊に対する有限要素解析堆積軟岩における掘削斜面の長期不安定化の主要因としては,掘削に伴う吸水膨張や風化作用に伴う構造劣化などに起因した時間依存性現象である軟弱劣化および,ひずみ軟化現象に起因する進行性破壊の2点が挙げられる.そこで,軟弱劣化による時間依存性強度劣化,材料のひずみ軟化挙動,および地盤内の初期K_o応力状態を考慮して,モデル地盤における掘削斜面の弾塑性有限要素解析を実施するとともに,掘削に伴う斜面の逐次破壊に関して考察を加えた.その結果,本解析により,軟弱劣化によって地盤が逐次的に降伏していき,変形が進むとともに地盤内応力が再分配されていくことが認められた.本研究では、まず地盤工学でみられる進行性破壊現象を遠心力模型実験等により物理的に解明し、ついで境界値問題ととらえた解析モデルを構築する。この際、提案したひずみ硬化-軟化型構成式を力学的時間依存性挙動ならびに材料の物理化学的劣化挙動を説明できるよう拡張して解析に用い、進行性破壊現象の解析法の確立を目的とする。そのために、今年度は、以下に列挙する研究を実施した。1)軟岩および過圧密粘土の力学的時間依存性挙動ならびに物理化学的劣化挙動に関する資料収集を実施する。2)軟岩および過圧密粘土の三軸試験を中心とする力学試験により、力学的時間依存性挙動ならびに物理化学的劣化挙動に着目して、ひずみ硬化-軟化挙動を解明する。3)提案したひずみ硬化-軟化型構成式を力学的時間依存性挙動ならびに物理化学的劣挙動を記述できるものへと拡張する。4)地盤工学における諸問題を、斜面、支持力ならびに掘削問題に分類し、それぞれにおける破壊現象を進行性破壊の観点から物理的に検討する。5)斜面、支持力ならびに掘削問題における進行性破壊現象を遠心力模型実験により解明する。上記3)に示した研究の概要と成果は以下の通りである。a)研究概要:足立・岡のひずみ軟化弾塑性構成式をもとに、引張り強度に相当するパラメタb^*を導入して新たな応力履歴比eta^*を定義し、時間測度z用いることによって、弾-粘塑性構成式を誘導した。さらに同構成式の堆積軟岩(大谷石)の排水クリープ試験結果に対する適用性を示した。b)研究成果:このモデルでは、M^*_tが時間対して一定であるとすると、排水クリープ挙動を表現し得ない。

そこで、限界状態での応力比M^*_tを時間および応力の関数として定式化した。誘導された構成式を適用すれば、予測したい側圧のもとで少なくとも2通り以上の軸差応力をかけて排水クリープ試験を行うことによって、排水クリープ挙動の表現が可能である。上記2),4),5)の問題に関しては、研究は途上であり、来年度に継続的に検討を加える予定である。1.ひずみ軟化型弾-粘塑性構成式の開発軟岩に対して適用性の示された足立・岡のひずみ軟化型弾塑性構成式を発展させて,ひずみ硬化-軟化挙動ならびに時間依存性挙動の双方を表現できる弾-粘塑性構成式を誘導した.ここで新たに仮定したのは,応力履歴比の再定義,時間測度の導入,および材料強度の経時的な低下の3点である.2.ひずみ軟化型弾-粘塑性構成式の適用性の検討地盤材料の時間依存性挙動としては,主に,クリープ挙動,ひずみ速さ効果および応力緩和現象の3つが挙げられる.そこで,高瀬の行った大谷石に対する排水クリープ試験および足立・小川の行った大谷石に対する排水三軸せん断試験の結果について,同構成式を適用してシミュレーションを実施した.その結果,上記の3つの時間依存性挙動を表現できることがわかった.3.モデル地盤における進行性破壊現象の解析上記構成式を適用し,有限要素法によってモデル地盤における斜面の進行性破壊現象を解析した.その結果,破壊が局部的に始まり次第に他の部分に広がるという進行性破壊のメカニズムを良く表現できることから,本構成式の境界値問題に対する有用性が確認された.4.掘削に伴う軟岩斜面の逐次破壊に対する有限要素解析堆積軟岩における掘削斜面の長期不安定化の主要因としては,掘削に伴う吸水膨張や風化作用に伴う構造劣化などに起因した時間依存性現象である軟弱劣化および,ひずみ軟化現象に起因する進行性破壊の2点が挙げられる.そこで,軟弱劣化による時間依存性強度劣化,材料のひずみ軟化挙動,および地盤内の初期K_o応力状態を考慮して,モデル地盤における掘削斜面の弾塑性有限要素解析を実施するとともに,掘削に伴う斜面の逐次破壊に関して考察を加えた.その結果,本解析により,軟弱劣化によって地盤が逐次的に降伏していき,変形が進むとともに地盤内応力が再分配されていくことが認められた.
個人差(学習認知型)を重視した〔ビデオ〕と〔CG〕複合利用の教材研究

本年度は、個人認知差である場独立/依存型学習者の特定を行なわず、学習者群は特に分類を行なわなかった。主な理由はGEFT(Group Embedded Figures Test)の正解数が男女を通じて高く(ceiling effect)、学習者分類に無理があると判断したためである。また、コンピュータグラフィックスを用いた動画として俳句の教材を制作し、文字を動画として提示した。俳句学習では音節分類による学習が重要であり、5-7-5のパターンを日本語と英語で教授するときの根本的違いをアニメーション画像で提示するのは日本語学習者には非常に効果的であることが確認された。フィールドテストの結果においても、学習者の記憶、動機付けの点で期待以上の効果が得られた。合わせて俳人の静止画像を学習の過程に導入して効果を調べたが、こちらの方は学習者の興味を引くだけの結果に終った。画像の提示位置の考慮は、理論的に証明されている時計回りの情報提示を行い学習者にとって無理な負担のかからない情報処理(=学習)が行えるようにした。まず注意喚起の目的で画面左側に画像情報を提示し、右半分は文字による情報提示を行いさらにその説明もできうるかぎり10行程度までで収まるように工夫をし1ページでの情報過多を避けた。さらにPaivioの二重符号化理論を裏付けるように俳句の音声提示を画像と同時に行ない、学習効果の上昇を確認した。情報の多重符号化の限界を調べることまではできなかったが、次の課題としては調査する意味はおおいにありそうである。今後は昨年までの動画像の学習効果に静止画像の学習効果を加味して、さらに画像の属性(情報の定量的かつ定性的差異)について詳しく分析、調査して学習者分析を違った角度から行い、異なった学習課題について調べる予定である。空間図形などの学習において、従来の視覚教材(2次元の図)のみの利用では学習効果が十分に得られない学習者群がある。彼らの多くは[場依存認知型学習者]とされる。その対極にある学習者群は[場独立認知型学習者]と呼ばれ、情報を処理する際に、必要な部分を周りの情報から独立させて考えることが比較的容易にできるとされている。本研究はその認知型と視覚情報処理の関係を実験調査し、実用性を見出すものである。現在までに行ったテスト、予備実験の結果は以下のとおりである。1.今までに行なった認知型判断用心理テストのGEFT(Group Embedded Figures Test)の結果によって、この認知型の分布、場独立型の場依存型に対する優位、男の女に対する優位が僅かながら確認されている(男:N=6、x=14.67SD=4.61女:N=8 x=14.24 SD=3.83)。これはウィトキンの研究報告と一致するものである。この学習認知型の特徴を現在予備実験準備中の[ビデオ]による実物映像と[CG]による[アニメ-ション]的静止画像を用いて、展開図・空間図形の学習課題にあてはめてみる。この予備実験の結果は1990年度前後に明らかになる予定である。2.1990年度の研究計画は89年度からの継続分を含め、おおよそ以下のようになる。(1)引き続きビデオワ-クスIIを用いて、2次元、3次元の線画・アニメ-ションの教材を制作する。この時、色彩、提示速度、順序においてさらに厳密に様々種類の学習教材のモデルを制作する。(2)作成した学習教材のパイロットテストを少人数グル-プで実施する。(3)パイロットテストの結果分析により、レッスンの修正。(4)レッスン修正後、被験者を用いて、実験・デ-タ収集。(5)デ-タ分析。

マッキントッシュ用のオ-サリングソフト、ビデオビルダ-・カラ-Jの採用後は、教材制作がやりやすくなった。また、ビデオ(NEC COMBOY)の通信速度が遅すぎるため(1200ボ-レ-ト)COMBOYは教材制作、ビデオ編集専用に使用し、パイロットテストを含む本実験には、主に8mmVCR(SONY EVOー210;4800ボ-レ-ト)を用いて行なうこととした。検索時間が20%程短縮され、これが学習効果に今後どのように影響するか、詳しく調査する必要がある。本年度の研究活動の一つとして、インタ-アクティブビデオ研究成果の一部を、米国教育工学会(AECT)で、研究代表者である小池栄一教授と共に発表する機会を得た。非常に参考になる質問、コメントなどが得られ、非常に有意義な学会参加であった。発表内容は、インタ-アクティブビデオ教材に関する、新奇性の効果、ビデオ検索時間とフィ-ドバック理論との関係、学習復帰率(Return rate)の高さについてである。平成3年度の研究予定は、空間認知を要する学習課題を教材としてさらに増やし、学習効果の調査をすると共に、学習復帰率、グラフィックスの色彩効果について実験するつもりである。また、年度末には、研究成果をまとめて報告書を作成する。本年度は、動画像提示効果について、主に実験を行なった。91年2月のAECT(Association of Educational Communications & Technology)の年次大会(Orlando,Florida.;U.S.A.)での発表でインタ-アクティブビデオEFLレッスンにおける動画像の学習効果について報告したのを皮切りに、92年2月のAECT(Association of Educational Communications & Technology)の年次大会(Washington,D.C.;U.S.A.)での発表では、動画像を先行オルグとして提示し、その効果、反応を学習効果との関連でアンケ-ト形式で調査した。結果は肯定的で、今後CGでの効果も調査したいと考えている。認知個人差の測定に関しては、差がはっきりでないため、今年度当初より多少の修正が必要ではないのかという考えを持っている。そこで、今年はGEFT(Group Embedded Figures Test)を一旦離れて、習熟度から見た個人差に注目した。現在までに行なった心理テストでの結果で、日本人あるいは、アジア人と言っていいのかも知れないが、認知型の差が、西洋人であるアメリカ人ほど著しくでてこなかったためである。理由としては、去年までは、日本語のわかる被験者については、とくに日本語訳を付けずに説明のみを日本語で行なっていたのであるが、今年度からは日本語訳を問題用紙に張り付けて行なったせいか。画像提示については、空間認識を必要とする学習内容に非言語コミュニケ-ションの一つである、体の動作、顔の表情を語学習得の課題でインタ-アクティブビデオ教材として制作実験を年度初めに行なった。その結果、事後テストで動画像の言語情報に対する優位性が確認された。
科学的ルールの学習を促す教師の発問と教材特性の解明：知識表現の抽象度に着目して

授業において知識(ルール)が教えられても課題解決に適用できないという問題がある。本研究はその背景として,ルールと具体的事象の抽象度の違いによる教材特性の問題と,教師と学習者の認識の齟齬(教師はルールを教えたつもりでも学習者は事例の学習にとどまること)の問題を指摘する。本研究の目的は,先の問題を克服しルールの学習を成立させる教師の発問と教材の特徴について明らかにすることである。具体的には,教授学習場面で扱われる知識表現の抽象度に着目し,学習者が理解しやすく利用しやすい抽象度を有する教材を考案しその効果を検証すること,さらにルールへの抽象化と適用を促す教師の発問の特徴を明らかにすることである。
ヒト・トロンボモジュリンの高分子超薄膜への固定化と医療材料への応用

トロンボモジュリン(TM)は血管内皮細胞膜に存在し、血栓形成を強力に阻害する酵素である。従来の研究では共有結合を用いてTMを高分子膜表面へ固定化し、極微量で高い抗血液凝固活性の発現することを報告してきたが、架橋剤の残存や活性の低下などが問題点としてあげられる。そこで、架橋剤を用いずに効果的に固定化する手法として物理吸着法に着目し、高分子薄膜への吸着挙動の解明からブタを用いた動物実験まで幅広く研究を行い、本手法の医療材料への応用について詳細に検討した。ナノグラムオーダーで物質の吸着を測定できる水晶振動発振子(QCM)を用い、実際のダイアライザーに使用されているポリスルホン(PSF)膜へのTMの吸着挙動を評価した。TMは濃度に依存したラングミュア型の単層吸着挙動によりPSF膜へ吸着することが明らかとなった。また、吸着したTMはリン酸緩衝水溶液中で安定であることが分かった。さらに、PSF薄膜へのTMの被覆率はおよそ32%であり、細胞膜のTMの被覆率とほぼ同程度であるという興味深い結果が得られた。吸着したTMの活性を評価するため、プロテインC活性評価と血液凝固試験を行った。PSF表面に吸着したTMは溶液中のTMと比較しておよそ50%の活性を保持していた。赤外吸収スペクトル解析よりTMが変性していないことが確認されたため、TMはPSF膜表面ヘランダムに吸着しており、活性部位が膜表面方向を向いているTMはプロテインCと結合できず活性を示さなかったと考えられる。また、TMを物理吸着することで血液凝固時間の顕著な延長が確認され、ブタを用いた動物実験でも血液適合性の医療材料として有効であることが明らかとなった。さらに、TMの吸着に応用可能な様々な生体適合性の薄膜を調製することができた。研究計画に従い着実に研究を推進することで、当初の目的であったTMの物理吸着挙動の解明と血液適合性医療材料への応用に関する重要な知見を得ることができた。(背景)高い生理活性を持つ生体高分子を高分子材料表面に固定化することにより生体適合性材料を創製し、医療用材料へ応用することが行われてきた。ヘパリンを固定化し抗血栓性材料を生み出すことなどが広く行われている。ヒト・トロンボモジュリン(以下hTM)は血管内皮細胞膜上の糖タンパク質であり、抗血液凝固性、抗酸化作用などを持ち、ヒトの血管内および体外の血液凝固を制御している。TMは強い種特異性を持つが、トロンビンと結合することによりプロテインCを活性化し、トロンビンの血液凝固作用を消失させる。1992年より、明石・丸山は詳細な検討を行い、hTMが固定化されても抗血液凝固性を示すこと、微少量の固定化でも効果があること、安定性が高いことなどを明らかにしてきた。明石は高分子超薄膜(特に積層膜)の研究を展開し、高分子材料のナノレベルでの積層、薄膜表面の性状、機能および機能付与等について研究し、生体材料が生体と接する材料表面について基礎的知見を得、医療用材料へ応用展開する準備を行ってきた。(目的)本研究では高分子超薄膜へのhTMの固定化に関して最適条件および手法を見出すこと、hTMを用いた抗血液凝固活性を持つ医療材料へと実用化させるに充分な基礎研究を完結させることを目的とする。本研究においては高分子材料とhTMの物理吸着によるコーティングに関する手法を検討する。これにより人工透析膜や人工血管などの材料の機能を一段と向上させることが可能となる。(実施状況)

実際の透析用ダイアライザーの材料であるポリスルホン超薄膜上へのhTMの物理吸着挙動をQCM法を用いて検討した。その結果hTMの濃度に依存して吸着量の増加が確認され、また長時間の洗浄後もhTMがポリスルホン膜上に固定化されていることを確認した。ヒト全血を用いた凝固時間、プロテインC活性からこの手法で得られた材料は抗血栓性を示すことが確認された。現在、実際のダイアライザーへhTMを物理固定しブタを用いた動物実験に着手している。これらの結果は阪大明石研究室、鹿児島大学丸山研究室、東レ(株)、(株)BMTハイブリッドの連名で、第53回高分子討論会、日本バイオマテリアル学会シンポジウム2004にて発表した。トロンボモジュリン(TM)の吸着挙動は水晶振動発振子の振動数変化を測定することで評価した。ダイアライザーの材料であるポリスルホン(PSF)の超薄膜上へ、TMを物理吸着させた(25μg/ml,37°C,Tris緩衝液,pH=7.4)。TMの吸着は約5時間で飽和に達し、吸着後にTMを含まない緩衝液に9時間浸漬した後も吸着量の減少は見られなかったため、安定であることが確認された。TM吸着後のPSF超薄膜表面の対水接触角が減少したことからTMが均一に吸着していると考えられる。また、フィブリノーゲン、リゾチーム、カタラーゼなど種々のタンパク質についても、PSF超薄膜への物理吸着挙動を検討した。その結果、タンパク質の種類によって吸着飽和時間、対水接触角に違いが観察された。TMは血液中のトロンビンと結合することによりプロテインCを活性化し、トロンビンの血液凝固作用を消失させる。このため活性化プロテインCの活性量を測定することによって、TMを物理吸着したPSF膜の機能評価を行った。その結果、TM固定化PSF膜は、等量のTMを含む溶液と比較して50%のプロテインC活性化能を保持していることが明らかとなった。TMを物理吸着によりダイアライザーへ固定化し(25μg/ml,室温,PBS, pH=7.4)、ブタ(体重約30Kg)を用いた体外血液循環実験を実施した。その結果、TM固定化ダイアライザーはコントロール(凝固時間:約45min)と比較して体外血液循環時間を4倍以上に延長することが確認された。循環血液中へのTM溶出濃度は約2ng/mlで、ヒト全血中の平均的なTM濃度(14ng/ml)と比べても、ごく微量であることが明らかとなった。以上の結果から、TMを物理吸着法により、ごく微量固定化することができ、固定化したTMはその活性を十分に維持していることが確認された。トロンボモジュリン(TM)は血管内皮細胞上に存在し、血栓の形成を強力に阻害する酵素である。これまで透析膜材料であるポリスルホン(PSF)上への吸着量の定量、およびTM吸着PSF膜のプロテインC活性が保持されていることを明らかにした。今年度は新たにTM吸着PSF膜の表面解析を実施した。分子間力顕微鏡(AFM)による観察から、PSF膜の表面粗さはTMの吸着前後で大きな変化が見られなかったことから、TMの吸着量が微量(ラフネス変化は数十nm以下)であることが明らかとなった。しかしながらその程度の微量な吸着量にも関わらず、TMが吸着したPSF膜の対水接触角は、より親水性を示し(67。)、コントロールはより疎水性を示す(90°)という興味深い結果が得られた。
空間的拘束下でフラストレートした液晶の秩序形成とダイナミクス

(i)正弦波状の溝中のネマチック液晶が示すジグザグ状の配向欠陥の,溶け込んだ気体のキラリティに応じた形状変化について,簡単なモデルにより半定量的な理解を与えることに成功した.(ii)欠陥を含む配向パターンをインプリントした表面からなる液晶セルの配向秩序構造を検討し,バルクの液晶中に生じる欠陥線の構造について,実験結果を数値的に再現することに成功した.(iii)薄い平行平板セル中のキラル液晶の秩序構造の形成とダイナミクスについて連続体シミュレーションを行なうとともに,その光学的手法による観測に関する検討も行ない,実験結果をほぼ完璧に再現することに成功した.平行平板間の薄い空間に閉じ込められたキラル液晶について,実際の実験に近い表面配向条件(アンカリング)のもとでどのような秩序構造を形成するかを連続体理論に基づく数値計算によって検討し,これまで検討を行った別種のアンカリングのもとで生じる欠陥構造のみならず,バルクのコレステリックブルー相の構造に比較的類似した別の構造が,適切な温度や平行平板間距離のもとで生じることを見いだした.またそれらの秩序構造の光学的性質(より具体的には,光がどのように反射されるか)を平面波展開を用いた数値計算によって調べ,実験によって得られた性質をよく再現できることがわかった.また,コレステリックブルー相を示す液晶からなる平行平板セルの電場応答のダイナミクスについても検討を行なった.液晶という非一様非等方な媒質中の静電ポテンシャルに関するPoisson方程式を効率よく解くスキームを開発し,櫛場電極が生成する面内方向かつ非一様性の強い電場下におけるコレステリックブルー相液晶の振る舞いを数値的に調べ,電場のセル厚方向の非一様性に起因した応答の強い空間依存性を明らかにした.その他の問題として,サイン波状の溝中に液晶を閉じ込めた際に生じるジグザグ状の線欠陥が,キラリティを有する物質の溶け込みによってどのように構造を変化させるかを簡単なモデルに基づいて調べ,実験的に見いだされたジグザグの非対称な振る舞いを良く再現することを見いだした.バルクにおいてコレステリックブルー相を示すキラル液晶を平行平板間の薄い空間に閉じ込めた際にできる特異な秩序構造について,光学顕微鏡によって観測される実空間像の再現を目的に,平面波展開に基づく数値計算(以下では「光学計算」とする)を行なった.周期境界条件をセルに平行な方向に課すことのできる十分小さい系の場合について,計算によって得られた複数の秩序構造に対する光学計算を行い,実空間像における反射光の強弱の分布などについて,実験結果をほぼ完璧に再現する計算結果が得られた.引き続いて光学計算のスキームの改良を行い,これまでのスキームよりも大きな系に適用が可能となるようにした.改良したスキームを用い,熱的ゆらぎによって生じる,周期性を必ずしも仮定できない局所的な構造について,実空間像の数値的構築を現在行なっている.またこの改良によって,バルクのコレステリックブルー相の共焦点顕微鏡像の数値的解明も可能になると考えており,予備的な計算を行ない始めたところである.これらの問題で現れる秩序構造の周期は数百nmと可視光の波長に近いものであり,数値計算による実空間像の構築は非常にチャレンジングな問題である.そのような問題に対する解決の端緒を与えたことは,今年度の大きな成果であり,今回開発した光学計算のスキームは,液晶の問題に限らない幅広い問題に対して適用可能であると考えている.その他の問題として,欠陥を含むパターンをインプリントした表面からなるネマチック液晶セルの秩序構造を検討し,バルクの液晶中に生じる欠陥線の構造に関する実験結果を数値的に再現することに成功した.こちらの成果も,空間的拘束によってフラストレートした液晶が形成する新規な秩序構造の理論的実証として意義のあるものと考えている.最終年度は主に,コレステリックブルー相を示すキラル液晶のバルクの構造の共焦点顕微鏡像を数値計算によって再現することを試みた.有限の厚さの液晶セルに対して単色光が入射した際の反射光の計算を,入射光の波数ベクトルを変えて行なった結果を組み合わせることで,共焦点顕微鏡像の再現を行ない,実験で得られている結果を像の対称性,焦点面の深さ方向依存性について定性的に再現することに成功した.コレステリックブルー相の秩序構造の周期は光の波長程度以下であり,幾何光学が使えないことから,実験観察をサポートする理論的研究はこれまで行なわれてこなかった.本成果は,光学的手段による実空間観察の可能性を,光の波長程度の特徴的スケールを有する構造に拡張するための理論的ベースを与えるものである.その他に,高分子安定化コレステリックブルー相について,高分子の部分のテンプレートとしての役割を調べた.全研究期間において得られた成果を要約すると,以下のようになる.(i)正弦波状の溝中に配置されたネマチック液晶が示すジグザグ状の配向欠陥が,吹き付けられた気体のキラリティに応じた形状変化をするという現象について,簡単なモデルに基づき半定量的な理解を与えることに成功した.(ii)欠陥を含む配向パターンをインプリントした表面からなる液晶セルの配向秩序構造を検討し,バルクの液晶中に生じる欠陥線の構造について,実験結果を数値的に再現することに成功した.(iii)キラル液晶からなる薄い平行平板セルにおける秩序構造の形成とダイナミクスについて,連続体シミュレーションによる考察を行なうとともに,その光学的手法による観測に関する検討も行ない,実験で得られたコッセル図,および実空間像をほぼ完璧に再現することに成功した..(iv)コレステリックブルー相液晶の3次元秩序構造について,共焦点顕微鏡像の数値的再現を行なった(上述).(i)

正弦波状の溝中のネマチック液晶が示すジグザグ状の配向欠陥の,溶け込んだ気体のキラリティに応じた形状変化について,簡単なモデルにより半定量的な理解を与えることに成功した.(ii)欠陥を含む配向パターンをインプリントした表面からなる液晶セルの配向秩序構造を検討し,バルクの液晶中に生じる欠陥線の構造について,実験結果を数値的に再現することに成功した.(iii)薄い平行平板セル中のキラル液晶の秩序構造の形成とダイナミクスについて連続体シミュレーションを行なうとともに,その光学的手法による観測に関する検討も行ない,実験結果をほぼ完璧に再現することに成功した.薄いコレステリックブルー相が示す特異な秩序構造について,光学顕微鏡によって得られる実空間像が計算できるようになったことは大きな進展であるし,その秩序構造の揺らぎについても興味深い成果を得つつある.パターンを有する表面がバルクの液晶にもたらす欠陥構造についても新たな知見を得ることができ,空間的拘束によるフラストレーションに関連する新規の問題を開拓することができた.統計物理学,計算物理学光学計算のために開発したスキームは現在のところ直接法に基づいているが,緩和法に基づくスキームの開発が行なえれば,さらに大規模な系に適用可能になる.緩和法の適用は容易ではないという感触を得ているが,可能であれば,そのような方向性での計算スキーム開発を行ないたい.また,溝中の液晶が形成する秩序構造については,計算の効率を上げる改良を施し,実験で見られるの構造との対比がより直接的に行なえる計算結果を得てゆく.コレステリックブルー相液晶セルの電場応答のダイナミクス,薄い液晶セルにおける特異な秩序構造,および溝中に拘束された液晶の欠陥構造の振る舞いいずれの問題についても興味深い知見をえて一定の成果を挙げつつある.現在の残額によって買えるスペックの劣る計算機を無理に追加で購入するよりも,次年度の予算を足して次年度初頭に計算機を購入した方がスペックの良い計算機を購入でき,費用対効果の観点から優れていると考えたため.溝中の液晶が形成する秩序構造をより精密かつ効率よくシミュレートできる計算スキームの開発を急ぎ,その定量的な理解につながるシミュレーションを行う.また薄い平行平板間に生じる秩序構造については,構造転移のメカニズムの解明につながる数値計算を行うとともに,光学計算で用いた計算スキームの改良と,液晶中に生じる異なる秩序構造への適用を行う.計算機の購入に用いる.研究遂行のための計算機の購入を検討していたが,残額を無理に利用して本年度中に計算機を購入するよりも,次年度の予算を足して次年度初頭に計算機を購入した方が費用対効果の観点から優れていると考えたため.計算機の購入に用いる
全身麻酔下でのハイポカプニア時のPaO_2低下の発現機序に関する研究

以上から、F_IO_2がありり大きくない場合,HによるPaO_2の低下には,Q^^′s/Q^^′tの増加が関与する事が判明した。そして、この場合のQ^^′s/Q^^′tの増加はHypoxic Pulmonary Vasoconstriction(HPV)がHにより抑制されることから、V^^′A/Q^^′mismatchingの増強によると推定される。しかし、HによるPaO_2の低下にはQtの減少やVO_2の増加が関与されるとの従来の説を支持する所見は得られなかった。2、全身麻酔・調節呼吸(F_IO_2は0.33)下の肥満患者15人を対象にアスピリン(ASA)のPaO_2に及ぼす影響を観察した。PaCO_2をNからHへと変動した場合,ASA投与前には、PaO_2は有意に低下した(-34±9mmHg)が,ASA投与(10mg/kg)後には、PaO_2の低下は有意に抑制された(-27±8mmHg)。ASAはHPVを強めることから、ASA投与後にHに伴うPaO_2低下が抑制されたのは、HによるHPVの抑制に対し、ASAが拮抗的に作用し、HによるV^^′A/Q^^′mismatchingの増強を軽減させたためと考えられる。尚,動脈血中のPGI_2の代謝産物6ーketoーPGF_Ia,はASAの投与後に有意に減少した。この事はASAのHPV強化にPGI_2の産生低下が関与している事を示唆している。しかし,lipoxygenase pathwayの代謝の亢進によるロイコトリエン等の物質の産生の関与に関しては、今後の研究課題である。次に、BMIが25以上の肥満の鼓室形成術患者14人を対象に全身麻酔(GOE)・調節呼吸下でアスピリン(ASA)のプロスタサイクリン(PGI_2)とPaO_2に及ぼす影響を観察した。N時には、ASA(10mg/kg)の投与でPaO_2は130±12から137±14mmHgへ軽度・有意に上昇した。NからHへの変動の際のPaO_2の変化に関しては、ASAの投与前には、PaCO_2が39.6±2.2から27.4±2.1への変動でPaO_2は130±12から95±12へと著明に低下した。しかし、ASA(10mg/kg)の静注後には、N(40.9±3.0)からH(28.2±2.2)への変動でPaO_2は137±14から110±13mmHgへと軽度にしか低下しなかった。つまり、ASAによりHによるPaO_2の低下が抑制された。尚、血中の6ーketoーPGF_<1α>はASAの投与後には19.7±5.3から16.6±3.2pg/mlへと減少傾向を示した。肥満患者では全身麻酔のさい、FRCが著明に減少し、肺内ではVA/Q比の小さい領域が相対的に多くなっていると推定される。この場合、Hypoxic Pulmonary Vasoconstriction(HPV)が活性化される。一般に、HypocapniaはHPVを抑制するので、本研究でのHによるQs/Qtの増加とPaO_2の低下はHでHPVが抑制されVA/Q不均衡が増強されたためと思われる。又、ASAはHPVを強める事が報告されているが、ASAの投与後にHによるPaO_2の低下が抑制されたのはそのためであろう。
精神科医療に特有の倫理的諸問題および倫理教育のあり方に関する研究

精神科医療の現場においては、患者の判断能力が精神症状により一時的に低下する場合があることなどの精神疾患の特性や、特定的判断無能力の問題、生物学的な診断方法が確立されていないことに伴う診断の不確かさに関係する問題など、特有の倫理的ジレンマ状況が生じうる。これらのジレンマに臨床現場で適切に対処するためには、倫理的問題への気づきを促す教育と対処方法についてのトレーニングが必要であり、ジレンマ状況を含む模擬事例を用いたグループワークの実施が効果的であることが示唆された。地域で活動する精神保健医療専門職に対して精神科倫理教育を実施し、開始前および終了後のアンケート調査と模擬事例についてのディスカッションのプロセスより、精神科における臨床倫理教育のあり方と精神科医療の現場で遭遇する倫理的ジレンマに関する具体的な対応方法について検討した。我が国の精神科医療において過去に問題となった倫理的な問題を含む事件等については、通常の精神科関連の教育等で十分な知識を得ており、また自らの臨床経験と結び付けて考えることが困難であることから、精神科倫理に興味関心を持たせる題材としては必ずしも適さないことが示唆された。精神科臨床とは直接関係しない、終末期の延命治療のあり方や臓器移植問題など、社会的に注目を集めている倫理課題から議論を始めることは、医療現場での倫理的問題を認識させ、医療倫理の原則などについての理解を促進させる効果が認められた。倫理的ジレンマへの対応については、ジョンセンらによる四分割表を用いて検討した。胃瘻造設の是非に関する倫理的ジレンマを含む模擬事例により四分割表の利用方法を理解した後に、精神科臨床で遭遇しうる模擬事例として、「うつ病患者の非自発的入院」「抗精神病薬の非告知投与」「地域医療における守秘義務」に関する検討を行った。精神科臨床倫理教育においては、今日的に関心を集めている一般的な身体科医療に関連する題材から興味関心を引き出すこと、具体的な事例検討を通じて臨床倫理の基礎を学べるような工夫、日常の精神科臨床に直結する模擬事例の提示を行うことが必要であることが示唆された。本研究では、精神科医が精神科臨床の現場で遭遇する倫理的ジレンマ状況を明らかにし、それらの倫理的ジレンマへの対応が可能となるような精神科倫理教育プログラムおよび精神科臨床倫理検討会のあり方を検討することを目的としている。平成24年度は、精神科倫理に関する国内外の文献を網羅的にレビューし、情報収集を行った。さらに、9名の精神科医へのインタビューを通じて精神科臨床における倫理的ジレンマの実態について検討した。倫理的ジレンマとしては、1非自発的入院(医療保護入院および措置入院)を決定する際および入院中の自律尊重に関すること、2抗精神病薬の非告知投与に関すること、3守秘義務が対立した場合の対応、4精神疾患の早期介入の実施とその介入方法をめぐる問題、5未成年者への対応をめぐる問題、6精神科以外の医学的介入を行う際の自律尊重に関すること、7老年精神医学における問題、8利益相反に関すること、などに日常的に遭遇していることが示唆された。これらの倫理的ジレンマに適切に対処するためには患者本人の同意判断能力の程度の評価が不可欠となる場面が多く、倫理教育においては、同意判断能力評価のトレーニングを取り入れる必要性があると考えられた。今年度はこれらの結果を踏まえて、医療倫理および臨床倫理の基礎知識、臨床倫理検討の方法論、臨床倫理検討演習のための模擬症例を含む精神科倫理教育プログラムを作成した。平成25年度は、教育プログラムにさらに改良を加え、その教育効果につき検証する。本研究は、精神科臨床の現場で遭遇する倫理的ジレンマ状況を明らかにし、精神科臨床に携わる専門職対する教育のあり方を検討することを目的としている。精神科医師へのインタビューを通じて、医療保護入院および措置入院を決定する際の自立尊重に関すること、抗精神病薬の非告知投与に関すること、守秘義務が対立した場合の対応、精神疾患の早期介入の実施と早期介入の実施とその介入方法をめぐる問題、未成年者への対応をめぐる問題、精神科以外の医学的介入を行う際の自立尊重に関すること、老年精神医学における問題、利益相反に関することなどに日常的に遭遇していることが示唆された。これらの倫理的ジレンマに対応するための教育方法としては、実際に精神科臨床現場で遭遇した事例をもとに模擬事例を作成し、ジョンセンらによる臨床倫理の四分割表を用いたグループワークを実施する方法が効果的であった。本年度は欧米諸国の精神科専門職の職能団体が規定している倫理綱領について検討するとともに、非自発的入院の決定に関与する専門職への教育体制について調査した。各団体の倫理綱領では、患者の尊厳および人権の尊重、守秘義務、無危害、搾取の禁止、最善の利益の提供、専門職間の自主規制、社会への責務などはほぼ共通して遵守すべき項目に挙げられていた。オーストラリア・ニュージーランド王立精神科学会では、倫理綱領に反する行いに対する罰則規定が厳格であり、実質的な医療活動が不可能となる場合もあるなど、我が国と比較して反倫理的行為に対する専門職間の自主規制の体制が整っている状況が示唆された。

教育体制としては、英国のsection 12 doctorsとしての資格を得るまでの必須トレーニングでは模擬事例を用いたグループワークが重視されていた。我が国においても今後専門職教育に倫理的課題に関するグループワークを取り入れることを検討していく必要があると考えられる。平成26年3月1日、公立大学法人埼玉県立大学より所属変更精神医学ほぼ予定通り実施できているが、教育対象者の多くが精神科医以外の精神保健医療専門職であり、精神科医の参加者を十分確保できなかったため、職種間の相違については検討が不十分である。文献レビューに関しては、ほぼ順調に進展している。精神科医に対するインタビューは、当初大学病院等の総合病院精神科に勤務する医師、精神科単科病院に勤務する医師、クリニックに勤務する医師のそれぞれに対して実施する予定であったが、現在のところほとんどの対象者が精神科単科病院の勤務医であり、対象に偏りが生じている。これは大学病院、クリニック勤務へのインタビューのための日程調整が円滑に行えなかったことが主たる要因である。この状況を踏まえて、平成25年度はインタビューのための日程調整を早期から開始するよう努める必要がある。教育資料および倫理的ジレンマ状況に関する模擬事例については概ね完成しており、平成25年度は教育プログラムの実施とインタビューを同時並行で行う予定である。平成25年度に実施した教育を改訂し、同様の検討を行うが、その際に精神科医の参加者を確保できるような実施計画を立てる。模擬事例の検討方法について、ジョンセンらによる四分割表以外の検討方法についても試みる。平成25年度は、平成24年度に作成した模擬倫理事例および教育資料を完成させ、これらを用いて若手精神科医の臨床倫理に対する問題意識を評価するとともに、倫理教育プログラムの成果を検討する。また、大学病院およびクリニック勤務の精神科医に対する臨床倫理に関するインタビューを継続して行う。倫理教育プログラムに関する研究の推進方策は以下の通り。1.東邦大学医療センター大森病院および関連病院に勤務する精神科臨床経験2年以下の精神科医約30名に対し、平成24年度に作成した模擬倫理事例を示し、1事例に倫理的ジレンマが含まれているか、2それはどのようなジレンマか、3そのジレンマに対してどのような対処方法をとるべきか、について口頭で回答を得る。2.作成した教育資料を用いて若手精神科医に対する倫理教育および倫理検討会を実施する。教育終了後に前項と同様の質問を行い、教育前と比較するとともに、教育内容および講義方法に関するアンケートを実施する。また、倫理検討会における各グループ内の議論の過程および全体討議を振り返り、より効果的な検討会の実施方法について考察する。当初、インターネットに接続していないパソコンでのデータ処理、教育資料作成のためのパソコン購入費用を計上していたが、平成24年度は旧来のパソコンが使用に耐えたため購入を見送り、繰越金が発生した。平成25年度にはこの繰越金を使用し、当初予定していたパソコンおよび周辺機器を購入する予定である。
EMSアシストによるClosed Kinetic Chain訓練システムの研究

1.等運動性CKC運動におけるEMS作用の解析EMSアシストを加え理想的な下肢の等運動性CKC訓練システムを製作した。本訓練機はサイクロイド曲線を利用してなめらかな膝の屈伸が行える。訓練中は蹴る力の方向が股関節と膝関節の中間から足部に向かうのが理想である。そこで足部出力をフィードバックしてこの理想的な範囲内に出力のベクトルが収まるようにEMSで制御するメカニズムを持たせた。具体的にはフットプレートの下に設置したロードセルがつま先方向への出力を検知した時、耳MS装置の電源がオンとなり、ハムストリングあるいは下腿三頭筋に電気刺激が加わるようにした。本システムを利用すれば、高齢者などで不規則な足部出力を行っても、EMS制御により理想的パターンでのCKC運動が可能である。2.培養神経細胞による最適な電気刺激の検討PC12培養神経細胞にNicolet Viking IV筋電計による100mA,30分の電気刺激を直接与えたところ細胞の生存保持と神経再生が強く促進されることを見出した。PC12m3の細胞100万個を25cm^2のフラスコに蒔き、5日間培養後無血清下に100mAで30分通電処理を行なったところPC12親細胞に比べ、PC12m3の細胞において高いp38MAPキナーゼの活性が見られた。通電処理は転写因子であるCREBを活性化するが、そのCREBの活性はp38MAPキナーゼ阻害剤であるSB203580によって大きく抑制されるが、ERKの阻害剤であるU0126では抑制されないことが観察された。これらの結果は、身体に及ぼす諸々の環境変化はp38MAPキナーゼを活性化して神経細胞を活性化していることを示唆している。さらにp38MAPキナーゼはERKによって活性化される転写因子のCREBを活性化することから神経突起形成はp38MAPキナーゼ系のみで誘導されることが示唆される。1.等尺性CKC筋収縮におけるEMS作用の解析大腿四頭筋評価訓練装置にKistler床反力計とToMoCo-FP(東総システム)を用いてビデオ映像と足部反力が合成できるシステムを製作し解析を行った。最大筋力によるレッグプレス動作において同時に電気刺激による筋収縮(electric muscle stimulation)を付加する手法で、通常では行われない筋収縮パターンを形成して足部の出力を計測した。大腿直筋の刺激ではつま先方向に出力が変位し、ハムストリングの刺激では踵方向に出力が変位した。出力の大きさはともに低下した。2関節筋の収縮は足部出力方向を大腿直筋はつま先方向へ、ハムストリングは踵方向へ誘導する働きがあり、これらの筋群にEMSによる刺激を適切に加えることによって、下肢のCKC出力を任意の方向へ誘導することが可能であることが判明した。2.培養神経細胞による最適な電気刺激の検討神経の興奮伝達は、神経細胞から神経細胞または筋等へ電気を介して行われている。アセチルコリン等の神経伝達物質は、シナプスにおいて細胞に電気的変化を引き起こすことで、その働きがなされる。一方、神経の成長や再生は神経成長因子の働きでなされる。今回我々は、ラット副腎髄質褐色細胞腫由来の神経細胞であるPC12変異細胞に直接電気を与え、その変化を調べた。電源装置はNicolet Viking IV筋電計を使用し100mA,1Hzの刺激条件で30分間細胞に電気刺激を与えたところ、神経再生を50倍も促進することを見いだした。