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腰部椎間板ヘルニアに対する新しい酵素治療法開発の基礎的研究

腰部椎間板ヘルニアに対する酵素化学的治療法の基礎的研究として種々の酵素を用いて、病理組織学的研究を行って来た。使用可能な酵素としては、多数あるが中でも安定した成績を示したものは、キモパパイン、コラゲナーゼ、コンドロイチナーゼABCの3種であることが、確認された。このいづれの酵素も経板を傷害することなく髄核を完全に消化することより、臨床応用可能な酵素と考えられた。いづれの酵素も注入后は、髄核細胞動態は同様な所見を示すことが明らかとなり、特に長期的には、老化のパターンをとり、高度の線維化を示すことが明らかとなった。特にサルを用いた実験群においては髄核の再生は36ケ月にて完成し、以后は急速に老化、すなわちCollogenizationを生じる結果となっている。生化学的検討にてキモパパイン注入椎間板のプロラオグライカン量の経時的ウロン酸量により測定すると12週まではウロン酸はコントロールの50%以下に低下していた。線維輪も同様に50%近くまで低下を示し、コラゲナーゼでは、髄核成分の完全消化によりウロン酸測定は不能であった。線維輪はコントロールと同値を示しコラゲナーゼの影響はないものと考えられた。コンドロイチナーゼABCでは、キモパパインと同様に50%の低下を認め、その后経過とともに回復を認めた。線維輪への影響は少く、髄核の消化を目的として良い酵素と考えられた。これらの実験結果よりキモパパインが最もすぐれたものであるが副作用の点より考えると、酵素効果はやや低いもののコンドロイチナーゼABCが髄核消化には、最もすぐれているものと考えられる。いづれの酵素においても現在臨床応用可能と考えられた。今后ともこれら酵素の他臓器に及ぼす影響につき検討を要するものと考えられた。椎間板髄核溶解可能な各種酵素を用いて椎間板髄核の消化に十分な酵素量を沢定すべき予備実験をウサギを用いて行った。用いた酵素はChymopapain、Collagenase、protease、Elaszyme、Protease K、Clestripain、Chaseの7種を用いた。予備実験の結果その十分量の酵素は、れぞれ1mg、200unit、1mg、0.1mg0.1mg、0.1mg、10nunitであることより、サルを用い注入を行った。サル実験群の病理学的研究と生化学的研究を行った。実験は、Chymopapain、collagenaseを中心に行い、それぞれ1,2,4,6,12,24週経過例につき病理学的、生化学的研究を行った。その結果椎間板髄核の動態は、ほぼ酵素間による差はなく同じような所見を示した。髄核は完全に消化され、その髄核内には、軽度の線維の残存と椎間高位の著明な減少を見た。4週目頃よりこれからの変化は、軟骨細胞主体となり、線維輪内層より多数の軟骨細胞の侵入を沈め、経過とともに線維軟骨化を示し3ケ月目には、椎間板の高さも回復傾向を示す。一方生化学的変化としては、ウロン酸量では、4,6週目では、非常に少量であったが、12,24週目では、経時的に増加を示し、対辺の91%まで回復を示していた。注入4,6週では、Proteoghycan aggugateは、存在しなかったが12週では、Proteoglycanの再生が見られ、24週では、Aggugate/monomarの比は対照と同程度まで回復した。一方線維輪は、ウロン酸量は、1週で44%まで減少し24週では66%にすぎなかった。

全体として1週目でProteoglycan monomarの再生が始まり2週目ではProteoglycan aggugate/monomar比は、対照と同等度まで回復、24週まで同様の傾向を示した。今後は長期経過観変群の所見を分析する予定としている。椎間板ヘルニアに対する酵素化学的治療法の基礎的研究として種々の酵素を用いて病現組織学的,生化学的研究を行って来た.その結果,使用可能酵素は,キモパパイン,コアゲナーゼ,コンドロイテナーゼABCの3種の酵素にしぼられ,いづれも椎間板顕核組織の完全な消化を完成させ,それに引きつづき再生応と,線維組織の増加,細胞の交代現象を示し,老化過程で示すことが形態学的観察により明らかとなった.特に再生に関する細胞は,線維輪内層に存在する細胞が椎間板顕核内へ放送し,ここにて分裂,増残する.この時点にて細胞交代が生じる.生化学的分析としては,プロテオグライカンを4Mグアニジン塩酸で抽出後,ウロン酸量をカルバゾール硫酸〓〓法にて測定した.キモパパイン群:顕核では4,6,12個例ともウロン酸抽出量は対象の50%以下に低下していた.線維輪でも低下が認められ,12例では50%近まで低下していた.従ってプロテオグリカンの消化が線維輪でも残んに行われていることがわかった. collagenase群:酵素効果に著しいバラツキが認められた. 2例では顕核の溶解は認めず,水含量の減少のためかウロン酸は増加している.4週例では,完全に消化され,8,12個例でもウロン酸量の低下が観察された.コンドロイテナーゼ群:ウロン酸量は対象の50%以下の低下しており酵素効果は十分認められた.また酵素活性のバラツキも少,安定していた.電顕的観察にては,組織間のプロテオグリカンは,大きく,ヒアウロン酸線維の観察が認められた.分子は,大小さまざまのものがあり,今后計測を行す必要がある.腰部推間板ヘルニアに対する酵素化学的治療法の基礎的研究として種々の酵素を用いて、病理組織学的、生化学的研究を行って来た。使用可能酵素としては、多数ある中でも安定した成線を示したものは、キモパパイン、コラゲナーゼABC、コンドロクチナーゼの3種が確認された。いづれの酵素も線維化学的には終板をきずつけることなく完全に消化することより臨床応用可能な酵素と考えられた。いづれの酵素も注入後は髄核細胞動態は、同じ様子を示し、最終的には、老化のパターンをとり高圧の線維化を示すことが明らかとなった。特にサルを用いた長期実験群においての髄〓再生は、3ケ月6ケ月にて完成し、以後は急速に〓〓すなわちCollagenizetionを生じる結果となっていた。生化学的検討にて、キモパパイン注入推間板のプロチオグライカンの経時的ウロン酸量により計測すると12回まではウロン酸はコントロールの50%以下に低下している。線維腫では同様に50%近くまで低下を示し、一方コラゲナーゼでは4回例では完全に消失し測定不能であった。線維〓に関しては、コントロールと大きな差はなく、コンドロイテナーゼでは、キモパパインと同様に50%まで低下しての〓長期紀〓とともに回復も示していた。線維腫では、酵素の影響のないことより、髄核の消化には、適しているものと考えられた。これのの実験結果より、キモパパインが最もすぐれているが、副作用の点より考えると、酵素効果はやや低下するもののコンドロイテナーゼが髄核消化には、最もすぐれているものと考えられる。いずれの酵素においても〓〓〓〓応用可能なものと考えられた。
学習支援ボランティアのサポートと協働学習のためのオンラインネットワークの構築

研究代表者の転勤に伴い,新しい勤務校で,協力学生を募った。大学と教育委員会との提携に基づいて小中学校にスクールサポーターとして派遣されている学生を対象に,実態アンケートの依頼と協働学習への勧誘を行ったところ,アンケートの回収率が非常に低かった上,協働学習の参加学生を確保できなかった。やむなく今年度の研究計画を変更し,ボランティア配置校の担当教員への意識調査を実施した。まず,学生アンケートの回答のうち,現場での支援活動の実態と,彼らが体験した困難や問題点を,事業の設定,教育・研修,実践活動の調整,校内連携の4つの観点で整理した。その結果,教育研修,実践活動の調整ともに十分でなく,打合せがあっても予定を話す程度で,教師との協議やスーパービジョンの場になっていない事例が大半であること等,学生の活用を支える基本的条件が十分でない実態が明らかになった。この結果を元に,教員インタビューの質問項目を設定した。提携先の教育委員会からの許可を待ち,冬休みから3学期にかけて配置校を訪問し,学生の活動内容や,学生活用を支える条件の実態,学生および派遣元の大学,派遣コーディネーターへの要望について,担当教員等から意見を聴取した。インタビューの模様は,許可を得て録音した。録音記録は現在分析中である。結果の概要を以下に示す。活動記録が単なる提出・保管用で,一方通行となっている学校が大半であること,打合せが最小限であること,指導機会の不足を認識している担当者もいることが明らかになった。学生の活用に対する要望として,活動スケジュールなど派遣された学生に対する要望,制度や派遣元の大学での人選に対する要望を採取することが出来た。得られた結果のうち,学生のデータをH19年度の学会で発表した他,本年度の主要な成果である教員インタビューの結果を,H20年度の学会で発表予定である。本年度はまず,学校現場でのボランティア活動を継続中の大学生と,外部人材として学校現場での支援に従事した経験を持つ大学院生とを対象に,インタビューとアンケートを併用して調査を実施し,現場での支援活動の実態と,その中で彼らが体験した困難や問題点について明らかにした。その結果,学生達に求められている支援内容が多岐にわたっていること,そのため,学校のニーズとボランティア学生の力量または志向が十分にマッチングされているとは言えない事例も少なくないことが明らかになった。大きな問題点として,教師・学校側との連携の難しさを,多くのボランティア学生が共通して指摘した。効果的な支援のためには,児童生徒のニーズを反映させた指導計画が,ボランティアをはじめとする学外援助者とも共有されていることが望ましいが,現状はそうではなかった。具体的には,(1)支援に先立って,指導の目標や計画・内容などが示されなかった,支援対象の児童生徒に対する情報が十分に与えられなかった,(2)自閉症やADHD等の児童への指導方法が分からない,学校側のニーズがよくつかめないため,自分がどこまで介入していいか分からない,(3)打合せ・支援の報告・相談といった教師側との連携が十分に行えていない,または,連絡ノートなど,連携への努力をしたがうまくいかなかった,(4)教師と対等と見なされにくい立場に遠慮し,支援や連携の改善に向けた提言や行動を控えてしまう,等の問題や困難を体験していることが明らかになった。この他,インタビューの中では,学生の志向と学校側のニーズが十分にあわなかったことや,休校や行事の連絡がうまく来ずに無駄足に終わることが重なったことが,ボランティア活動に対するモチベーションに影響した事例が複数報告された。得られた結果は,H18年度の学会で発表した他,H19年度の学会でも発表予定(論文投稿済み)である。
プロスタグランジンD_2産生調節による外傷性大脳皮質損傷の拡大防止と修復促進

本研究は外傷性脳損傷直後にPGD_2が過剰に産生されて炎症が拡大されるメカニズムの解明である。本研究を実施し、以下の結果を得た。1)外傷性脳損傷後のPGD_2過剰産生とPGD合成酵素発現増強マウスの大脳皮質に外傷を与えると、傷害の10分以内に通常の1000倍以上のPGD_2が産生される。我々の作製した2つのPGD合成酵素(造血器型とリポカリン型)の遺伝子欠損マウスを用いて脳損傷モデル実験を実施し、傷害初期のPGD_2産生は、主としてマイクログリアに発現する造血器型PGD合成酵素によって触媒されることが明らかとなった。また、損傷部位では2日目をピークとして造血器型、リポカリン型のいずれの酵素も発現が増強することが判明した。2)外傷性脳損傷に対するPGD合成酵素阻害薬、受容体拮抗薬の抑制効果造血器型PGD合成酵素特異的阻害薬(HQL-79)の投与あるいは造血器型PGD合成酵素欠損マウスは損傷直後に過剰に産生されるPGD_2を有意に抑制した。損傷後2日目をピークとする組織傷害(浮腫)やアストロサイト活性化を抑制することを薬理学的に証明した。損傷部位の遺伝子の変動を調べたところ、HQL-79投与はマイクログリアあるいは浸潤マクロファージの活性化の指標であるIba-1遺伝子発現を有意に抑制した。過剰産生されたPGD_2が2つの受容体(DP1、DP2)のいずれを介して炎症の拡大に作用するのかをそれぞれに特異的な拮抗薬(BWA868C,ラマトロバン)を用いて損傷に対する効果を調べたところいずれの化合物も有意に組織損傷を抑制した。しかしながら、HQL-79の浮腫抑制効果が、受容体拮抗薬の投与に比べて強力であった。以上の結果から損傷後に過剰に産生されたPGD_2はDP1、DP2の受容体を介して炎症を拡大させることが示された。造血器型PGD合成酵素阻害薬は新たな外傷性脳損傷治療薬となる。本年度は、以下の研究と結果を得た。1)外傷性脳損傷に対するPGD受容体の関与。過剰産生されたPGD_2が2つの受容体(DP1、DP2)のいずれを介して炎症の拡大に作用するのかをそれぞれに特異的な拮抗薬(BWA868C,ラマトロバン)をマウスに経口投与し、損傷の程度(浮腫)を局所への色素漏出量を指標に評価したところ、いずれの化合物も有意に浮腫を抑制した。この効果は組織学的解析によっても確認された。薬理学的解析結果らは、損傷の拡大にはDP1、DP2いずれも介することが確認された。さらにDP1受容体欠損マウスを用いて損傷モデル実験を行ったところ、野生型に比べて損傷拡大が軽微であった。DP1受容体を免疫組織化学的に調べたところ、損傷部位と正常部位の境界あるアストロサイトで発現が昂進していた。2)外傷性脳損傷に対するPGD合成酵素阻害薬の効果。PGD合成酵素特異的阻害薬(HQL-79)の投与は損傷(浮腫)の拡大を抑制することが判明した。この浮腫抑制作用は、上記の受容体拮抗薬の投与に比べて強力であった。HQL-79は、損傷直後に過剰に産生されるPGD_2を有意に抑制した。この結果から、損傷時に過剰生産されるPGD_2が炎症を拡大させることを薬理学的に確認した。この抑制作用を遺伝子レベルで確認する為に、損傷部位の遺伝子の変動を調べたところ、HQL-79投与群ではアストロサイトの活性化の指標であるGFAP遺伝子発現が対照群に比べて有意に抑制された。損傷直後に産生されたPGD_2はDP1、DP2の受容体を介して炎症を拡大させることが示された。損傷部位の遺伝子の変動を調べたところ、HQL-79投与はマイクログリアあるいは浸潤マクロファージの活性化の指標であるIba-

1遺伝子発現を有意に抑制した。過剰産生されたPGD_2が2つの受容体(DP1、DP2)のいずれを介して炎症の拡大に作用するのかをそれぞれに特異的な拮抗薬(BWA868C,ラマトロバン)を用いて損傷に対する効果を調べたところいずれの化合物も有意に組織損傷を抑制した。しかしながら、HQL-79の浮腫抑制効果が、受容体拮抗薬の投与に比べて強力であった。以上の結果から損傷後に過剰に産生されたPGD_2はDP1、DP2の受容体を介して炎症を拡大させることが示された。造血器型PGD合成酵素阻害薬は新たな外傷性脳損傷治療薬となる。
スポーツ推進計画をめぐる政策ネットワークの特性

本研究は政策ネットワークの観点から、スポーツ計画策定過程を捉えることにより、地域特性を計画へ反映させた仕組みを明らかにすることを試みた。具体的には、全国の市区町村自治体を対象にした悉皆調査を実施し、スポーツ計画の策定活動をめぐる政策ネットワークの実態を明らかにした。次に、一元配置分散分析等を用いて、スポーツ計画の策定活動に影響を与え、計画内容へ地域特性を反映させた政策ネットワークの特性を明らかにした。最終的には、地域特性を反映させた政策ネットワークのガバナンス手法の検討を行った。平成26年度は、本研究の目的1「イシュー・ネットワークと組織間政策ネットワークの構造モデルを構築する」を達成するために、レビュー研究により構造モデル案を設計し、予備調査により構造モデル案の修正及び質問項目の精査を行う計画であった。9月から12月にレビュー研究を実施し、構造モデル案を構成する要素を抽出した。それらの諸要素に関する論理的妥当性と内容的妥当性を検証するために、横浜市(1月23日)、沖縄県(1月30日)、仙台市(2月3日)、福岡県(2月4日)で半構造化インタビューと関係資料の収集を実施した。3月に、構造モデル案の修正及び質問項目の精査を進めるために、インタビュー調査と関係資料から得られたテキストデータに対して定性的コーディングによる分析を行った。地域特性に応じたスポーツ推進計画が策定された仕組みを政策ネットワークの観点から明らかにし、今後の政策ネットワークに対するガバナンス研究の視点を見出すために、4つの研究目的を設け、研究を進めた。平成26年度に、第1の研究目的(イシュー・ネットワークと組織間政策ネットワークの構造モデルを構築すること)を達成するために、政策ネットワーク論及びガバナンス論、ネットワーク論におけるレビュー研究を実施し、構造モデル案を構築した。その構造モデル案の論理的妥当性と内容的妥当性を検証し、アンケート調査の質問項目を精査するために、予備調査として4つの地方自治体において半構造化インタビューを行い、スポーツ推進計画の策定活動に関する資料(会議議事録、庁内資料)とともに分析を実施した。平成27年度には、予備調査の結果を用いて、構造モデル案に修正を加えて、調査項目を作成し、全市区町村を対象とした「地方自治体のスポーツ計画策定に関する調査(アンケート調査)」を実施した。回答を得られた983の地方自治体の中から、スポーツ推進計画を既に策定していた地方自治体279(28.4%)を対象として、「2種の政策ネットワークの実態を明らかにすること」及び「地域特性に応じたスポーツ推進計画を策定することに影響を与えた政策ネットワークの特性を明らかにすること」を目的とした分析を進め、最終的に第4の研究目的であった地域特性をスポーツ推進計画に反映させた「政策ネットワークのガバナンス手法」を検討した。構造モデル案の修正及び質問項目の精査の後に、内容的妥当性と論理的妥当性を担保するための「実務家と研究者による専門家チェック」を予定していたが、年度内に実施することができなかった。27年度が最終年度であるため、記入しない。スポーツ経営学6月までに「実務家と研究者による専門家チェック」を実施し、8月に本調査を行うことを予定している。本調査のデータを用いて、構造モデルの信頼性と構成概念妥当性を検証した上で、2種の政策ネットワークの実態及び特性を明らかにし、地域特性に応じたスポーツ推進計画が策定された仕組みをネットワーク・ガバナンスの視点から検討する。
600GHz帯無線通信のための送受信基盤技術の研究

近年、無線通信技術の高速化に対するニーズが高まる中、200GHz300GHz帯を利用した「テラヘルツ無線」の研究開発が国内外で本格化している。100GHzを超える周波数帯では、大気吸収による電磁波の減衰が顕著となるが、吸収が小さくなる大気の窓が625 GHz725 GHzに存在する。本研究では、この600GHz帯を、次なるテラヘルツ無線の学際的研究領域として位置づけ、今年度、600GHz帯の無線通信利用に向けた基盤技術の研究を行い、以下の成果を得た。(1)昨年度のホモダイン検波方式の伝送実験において、エラーフリー時の最高伝送速度が10Gbit/sに留まっていた制限要因のひとつとして、受信機ミキサーのIF(ベースバンド)帯域が原因であることが判明した。そこでIF出力端の内部構造を改良し、3dB帯域:19GHz、6dB帯域:48GHzが得られた。これを、600GHz帯の窓の上限に近い720GHzでの伝送実験に適用し、エラーフリー伝送として12.5Gbit/sを更新した。(2)ヘテロダイン検波方式による伝送の高速化と長尺化の検討を行なった。IF帯での直接検波器を設計試作し、3dB帯域:8GHz、6dB帯域:15GHzを実現し、3.3Gbit/sまでのエラーフリー伝送に成功した。次に、利得52dBiのリフレクタアンテナを開発し、10m伝送の実験を行った。FECリミットの伝送速度として5Gbit/sが得られた。(3)周波数多重・マルチチャネル化によってスループットを向上させることを目的に、フォトニック結晶技術を用いた、3チャンネル分波器(動作帯域:640653 GHz, 660672 GHz, 684 GHz698 GHz)の設計と試作を行った。各帯域で非圧縮4K映像の伝送が可能な帯域幅を確保した。特に3 dB分散帯域の確保のために、曲げ構造のない入出力構造を採用した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。近年、無線通信技術の高速化に対するニーズが高まる中、100GHz300GHz帯を利用した「テラヘルツ無線」の研究開発が国内外で本格化している。本研究では、100GHz以上の超広帯域幅を利用できる可能性のある600GHz帯を、次なるテラヘルツ無線の学際的研究領域として位置づける。この周波数領域は、水蒸気による吸収減衰が顕著となり、周波数に大きく依存した大気減衰の影響を受けるため、大気減衰と伝送品質との関係を理論と実験の両面から分析した上で、600GHz帯に適した通信方式と、送受信デバイス・機器に求められる特性や性能を明らかにすることが必要である。今年度は、本目的を達成するための基盤技術の研究を行い、以下の成果を得た。(1)変調・直接検波方式の600GHz帯(500GHz800GHz)無線システムを開発し、0.5m5.5mの伝送実験を行い、大気減衰特性を詳細に計測した。同帯域内に存在する3つの吸収ピークの周波数と減衰量において、理論値と極めて良く一致する結果が得られた。(2)広帯域(高速)伝送のためには、上記の直接検波器では感度が20dB近く足らないことが判明したため、ミキサーを用いたヘテロダイン受信器の開発を行い、約50dBの感度向上に成功した。(3)次年度に向けた準備として、(2)において開発した受信器を活用したコヒーレント無線システムを構築するため、逓倍方式(光技術を用いて100GHzまでの周波数可変RF信号の発生し、RF増幅器で増幅した後、逓倍器を使って6倍のキャリア周波数を発生させる手法)と、光コム方式(600GHz帯の光コム信号を発生し、そこから2波長を切り出し、フォトダイオードでRF信号に変換する手法)の設計を完了した。(4)(3)における光コム方式に用いる、600GHz帯フォトダイオードならびに実装モジュールの設計を完了した。現在試作中である。新たな周波数帯域への挑戦であることから、以下のような予想外の事態が2つ生じたが、適切な対応ができた。(1)当初は、1m程度の伝送実験で大気減衰特性が得られると予想していたが、精度よく測定するためには、5mの距離が必要になることが判明し、ミラーを組みあわせたアンテナの高利得化により長尺化を図った。(2)600GHz帯の直接検波器の感度が予想以上に低いことが判明したことから、ミキサーを用いたヘテロダイン受信器の開発を行い、次年度以降の研究に必要となる、大幅な感度向上(50dBの増加)に成功した。本研究では、100GHz以上の超広帯域幅を利用できる可能性のある600GHz帯を、次なるテラヘルツ無線の学際的研究領域として位置づけ、本年度、以下の成果を得た。(1)平成28年度で行った理論検討を基に、コヒーレント2波長光源として、差周波数が560GHz710GHzにおいて、サイドモード抑圧比>35dB、580690 GHzでは4045dBの高品質の光信号源を開発した。

また、より消光比の高い光フィルタを用いることにより、サイドモード抑圧比として、560GHz710GHzにおいて>45dBが得られること、光位相変調器を駆動する増幅器の帯域を、現在に31 38GHzからさらに広げることで、差周波数をさらに拡大することが可能であることを明らかにした。(2)上記の差周波数を有する2波長の光信号を、直接、フォトダイオードに照射することで、差周波数に対応したテラヘルツ波を発生することができるが、従来の市販のフォトダイオードでは、十分な出力と帯域が得られないことが、平成28年度の研究で明らかになったことから、600GHz帯の導波管出力型のフォトダイオードモジュールの設計と試作を行った。その結果、400GHz900GHzで動作し、3dB帯域として世界最高となる340GHz、最高出力-19dBm (500GHz)のモジュールの開発に成功した。(3)上記モジュールおよび光信号源からなる送信機と、平成28年度に開発したヘテロダイン受信機を組み合わせ、600GHz帯の無線通信実験を行った。その結果、600GHz帯では世界最速となる10Gbit/sのエラーフリー伝送に成功した。600GHz帯を超広帯域通信に利用するには、最終的にフォトダイオードの広帯域化が要であったが、今年度、600GHz帯で300GHz以上の帯域を有する導波管出力型のフォトダイオードの開発に成功したことは、大きなブレークスルーである。近年、無線通信技術の高速化に対するニーズが高まる中、200GHz300GHz帯を利用した「テラヘルツ無線」の研究開発が国内外で本格化している。100GHzを超える周波数帯では、大気吸収による電磁波の減衰が顕著となるが、吸収が小さくなる大気の窓が625 GHz725 GHzに存在する。本研究では、この600GHz帯を、次なるテラヘルツ無線の学際的研究領域として位置づけ、今年度、600GHz帯の無線通信利用に向けた基盤技術の研究を行い、以下の成果を得た。(1)昨年度のホモダイン検波方式の伝送実験において、エラーフリー時の最高伝送速度が10Gbit/sに留まっていた制限要因のひとつとして、受信機ミキサーのIF(ベースバンド)帯域が原因であることが判明した。そこでIF出力端の内部構造を改良し、3dB帯域:19GHz、6dB帯域:48GHzが得られた。これを、600GHz帯の窓の上限に近い720GHzでの伝送実験に適用し、エラーフリー伝送として12.5Gbit/sを更新した。(2)ヘテロダイン検波方式による伝送の高速化と長尺化の検討を行なった。IF帯での直接検波器を設計試作し、3dB帯域:8GHz、6dB帯域:15GHzを実現し、3.3Gbit/sまでのエラーフリー伝送に成功した。次に、利得52dBiのリフレクタアンテナを開発し、10m伝送の実験を行った。FECリミットの伝送速度として5Gbit/sが得られた。(3)周波数多重・マルチチャネル化によってスループットを向上させることを目的に、フォトニック結晶技術を用いた、3チャンネル分波器(動作帯域:640653 GHz, 660672 GHz, 684 GHz698 GHz)の設計と試作を行った。各帯域で非圧縮4K映像の伝送が可能な帯域幅を確保した。特に3 dB分散帯域の確保のために、曲げ構造のない入出力構造を採用した。次年度以降、コヒーレント送信器の開発に注力し、当初の計画通り、シングルチャネルあたり、20Gbit/sを超える高速無線伝送を実現するとともに、多チャネル化に向けた研究を進める。今年度達成した10Gbit/s(OOK変調)の通信速度に関して、その制限要因を解明することにより、一層の向上を図るとともに、多値化、マルチチャネル化を推進し、100200Gbit/sを超えるスループットを達成する。
日本語での語彙アプローチによるパーソナリティ特性次元の分析

近年特性論の主流となった5因子モデルは特性語を網羅的に収集し分類する「語彙アプローチ」から生れてきた。しかし日本では、これを輸入・翻訳した、研究はあるが、5因子との関連を見た語彙研究はほとんどない。そこで本研究では、日本語で語彙アプローチを試み、5因子が確認されるかどうかを研究してみた。まず、23名の研究者が特性語および特性語化できそうな語を広辞苑から抽出したところ、13,198語となった。次に、18名の研究者がこれらの語が「通じるか」どうかを13の3段階で評定し、現代人にはほとんど通じない語(評定平均値1.5未満)を削除したところ、11,145語が残った。内訳は、名詞8,134語、動詞1,099語、形容詞646語、副詞77語、連体詞4語、慣用句1,185である。さらに18名の研究協力者がこの11,145語の「意味が分かるか」「使うか」の評定を行い、上記の「通じる」評定を加えた3種類の評定平均値が2.5以上のものを、日常的に使われる特性語として選出したところ、3,779語となった。また、この3種類の評定すべてが3となった語が400であったので、これらを尺度化して、自己評定データ(有効回答490名)をとり、因子分析を行ったところ、11因子が抽出された。これらは適切なまとまりを示していたが、欧米の5因子とはかなり異なっていた。このような結果になったのは、(1)日本語に特有の因子構造があるから、(2)400語のリストに真の特性語以外のものが含まれていたから等の理由が考えられる。実際、第2次データベースを特性語化して文法を基礎として整理してみると、(1)人物のタイプを表す名詞、(2)永続的な特徴を表す形容語(形容詞および名詞や動詞を形容語化したもの)、(3)動作的特徴を示す動詞(名詞+動詞を含む)に分化するので、真の特性語に限定すれば、5因子に近いものが抽出されたかもしれない。欧米では、重要な意味をもつパーソナリティ特性は必ず自然言語に符号化されると仮定し、辞書から特性語を網羅的に収集し分類整理する「語彙アプローチ」が進められ、特性が5因子よりなることが明らかにされつつある。本研究の目的は日本語でも、語彙アプローチを通じて5因子が確認できるかどうか、また日本独自の特性因子が見出されるかどうかを検討しようとするものである。このために私たちは、現代の日本語をほぼ網羅していると期待できる広辞苑の最新版から特性語を収集することにした。この作業には大学院在学以上のレベルの研究者、約20名の協力を求めて、同じページを2人がチェックするようにし、特性語として使用される可能性のある語はすべて拾い出すように努めた。ただし、実際に作業を進めてみると、予想外に多くの困難に遭遇した。すなわち、英語で特性語といえばほとんどが形容詞で、いくらかの名詞が含まれるくらいであるが、日本語では形容詞はもとより、非常に多くの名詞や動詞がこれに含まれる。これらの語を活用させたり複合語をつくったりすると、その数はさらに膨大となる。

もつとも、上記の自然言語の仮説が正しいなら、実用上は日常使用されている語を漏れなく収集できれば、それでよいはずである。しかし、広辞苑には多くの古語、難語が含まれており、これらをどこまで含めるか明快な基準が設定できなかった。このため、作業が大幅に遅れただけでなく、疑問のある語も多数含めることになってしまった。当初の予定では初年度に特性語を収集して、その大雑把な分類作業まですませる予定であったが、現在ようやくその入力作業を終えたばかりである。次年度以降は、試行錯誤しながら、この分類整理を進めていく予定である。前年度には個人差をあらわす性格特性語を広辞苑から抽出した。しかし、途中で挫折したり、不完全なデータを出したりする研究協力者があったため、本年度はまず、この抽出作業で不完全なところを補ってから、データを集約することにした。その結果、抽出された特性関連語は19,133語となった。ただし、この中には、漢字の違いや濁音の有無など、表記は異なるが同じと見なされるものが相当数含まれていた。また、古語、難語、多義的な語、比楡的な語、あるいは流行語等々が多数含まれていた。それゆえ、現代の日本社会でほとんど使われないような特殊な語は削除し、なおかつ若者から老人まで、どの世代にも通じる特性語のみを選択する必要がある。そこで第一段階として、抽出された語が日本語を母国語とする普通の大人に「通じるか否か」という基準で、研究協力者全員が19,133語の評定を行なった。しかし、あまりにも語数が多かったのと、類似した語が並んでいて特殊な文脈ができてしまったからだと思われるが、たとえば「自由」という語が通じるか否かクエスチョンというような、評定の適切さに疑いがもたれるものが出てきた。このように、評定者の主観がはいらぬようにと考えた評定法は、望ましい結果を生まなかった。そこで、あらためて1語1語を検討して、表記を整理統合し、特性語でないと判断されるものは削除あるいは特性語化する作業を開始した。これは4人以上の研究者の合議により進めているが、世代によって言語感覚が異なることを考慮して、2050代の年齢の異なる研究者が必ずはいるようにした。この作業は大変な時間と労力を要するので、現在1/3くらいが終わったところである。しかし、インテンシヴに進めているので、来年度中には完成して、研究成果を公表する予定である。こうしてリストされた性格特性語はパーソナリティや対人認知の研究者には不可欠のデータベースとなるだろうと期待している。近年特性論の主流となった5因子モデルは、重要なパーソナリティ特性は必ず自然言語に符号化されるはずだと仮定し、特性語を網羅的に収集し分類する「語彙アプローチ」から生れてきた。本研究は、日本語でこの語彙アプローチを行い、5因子の確実性と、日本語に独自の特性因子の有無について、検討しようとするものである。このためにまず、特性語および特性語化できそうな語を広辞苑から抽出し、17,158語を収集した。しかしこの中には、文章化しないと特性語化できないものが含まれていたので、それらを削除し表記を統一したところ、13,198語となった(第1次データベース)。次に、これらの語を、(1)通じない、(2)?、(3)通じる、の3段階で18名の研究協力者に評定してもらい、現代人にはほとんど通じないと考えられる評定平均値1.5未満の語を削除した。その結果、11,145語が残った(第2次データベース)。内訳は、名詞8134語、動詞1099語、形容詞646語、副詞77語、連体詞4語、慣用句1185である。
アポトーシス誘発に基づいた唾液腺腫瘍に対する基礎的研究

本研究は唾液腺腫瘍に対する化学療法の確立を目的とし、各種抗癌剤による細胞死の誘発メカニズムについて検討した。ヒト顎下腺由来腫瘍細胞株(HSG)を用いてMTTアッセイ法により検討したところ、アクチノマイシン-D、アドリアマイシン強い殺細胞効果が濃度依存的に見られた。これらの抗癌剤により誘発された細胞死は、細胞膜の微絨毛消失、クロマチンの辺緑局在が見られたが細胞膜および細胞内小器官は健常であるというアポトーシス所見を呈していた。現在多くのアポトーシスにおいてクロモソームDNAのリンカー域での切断が報告されているが、今回アポトーシスを誘発しているHSG細胞よりクロモソームDNAを抽出しアガロース電気泳動にて検討したところ、スメア-状のDNA分解像は観察されたがDNAラダーは観察されなかった。またアクチノマイシン-D、アドリアマイシンによりHSG細胞に誘発されたアポトーシスは、シクロヘキシミドにより抑制されないことにより、タンパク合成に依存したプログラム死とは異なることも示唆された。以上の結果により、ある種の抗癌剤により唾液腺腫瘍にアポトーシスが誘発されることが確認され、化学療法の可能性が示唆された。しかしながら誘発されたアポトーシスは、DNAラダーを伴わずタンパク合成に非依存的性であり、白血病細胞などに誘発されるアポトーシスとは誘発機構が異なることが示唆された。正常唾液腺が分化する場合に見られるアポトーシスはDNAラダーを伴わないとの報告もあり、今回観察されたアポトーシス誘発機構は唾液腺細胞特有な機構である可能性も考えられ今後更にこの誘発機構について解析していきたい。
成人病胎児期起源仮説の実験的検証とその臨床応用に関する総合的研究

本研究では、成人病胎児期起源仮説の検証とこの機序に起因する成人病発症予防法の探索を目的とした。まず、胎生期低栄養に起因する成人期高血圧の発症には心臓局所におけるアンギオテンシン系の亢進が関与していることおよび母獣に高蛋白食あるいは分枝鎖アミノ酸を補充すると出生仔の高血圧発症が予防できることを明らかにした。次いで、妊娠期の母体高脂肪摂取は母体の肥満や耐糖能低下だけでなく、胎仔脂肪組織の慢性炎症を介して、次世代の血圧上昇や耐糖能低下をプログラムする可能性を示した。胎児期や小児期の栄養・発育環境と生活習慣病および精神・神経系疾患発症の関連を解析する目的で、本年度は以下の実験を行った。1.胎生期低栄養に起因する成長後の高血圧発症に対する分枝鎖アミノ酸補充の影響マウスの妊娠10日目から母獣の摂餌量を対照群の70%に制限した摂餌制限群の仔は、出生後8週齢では血圧の有意な上昇は認めないが16週齢で収縮期圧が有意に上昇する。このモデルに妊娠中から母獣に分枝鎖アミノ酸を補充すると胎児肝臓でのIGF-1が増加し収縮期血圧上昇は有意に改善した。2.胎生期の低栄養が成人期の高血圧及び心血管障害発症に及ぼす影響上記低栄養マウスモデルの生後16週齢ではレニン-アンジオテンシン系が亢進している。そこで、8週齢から16週齢にかけて、皮下埋込みの浸透圧ポンプを用いangiotensin IIの1型受容体拮抗薬(カンデサルタン)を投与したところ、16週齢で血圧上昇は有意に改善し、心肥大と冠動脈周囲線維化が抑制された。3.ヒト肥満妊娠におけるインスリン抵抗性機序の解析施設内倫理委員会承認の下、帝王切開時に肥満妊婦(3例)と非肥満妊婦(4例)の皮下および内臓脂肪組織を採取し、脂肪細胞の大きさや脂肪組織中のマクロファージの浸潤の程度を測定し、脂肪組織における各種アディポカイン・ケモカイン遺伝子発現をreal time RT-PCR法により解析した。その結果、妊娠中には脂肪細胞の肥大化とM1マクロファージの浸潤の増加を介したTNFα、レジスチン発現の増加とアディポネクチン発現の低下が認められた。肥満妊娠ではそれら変化がさらに増強していた。4.マウス肥満妊娠モデルにおけるインスリン抵抗性機序の解析60%高脂肪食負荷による肥満妊娠マウスモデルでは、ヒトと同様のマクロファージの浸潤やTNFαなどadipokine発現が変化し、骨格筋のGLUT4遺伝子発現が低下していた。[目的]高脂肪餌負荷肥満妊娠モデルマウスを用いて、肥満妊娠が母獣および胎仔の糖・脂質代謝さらには出生後の発育に及ぼす影響について検討した。[方法]6週齢のC57BL/6Nマウスに高脂肪餌(HFD:60%脂肪)を4週間与え、有意な肥満と耐糖能低下を確認した後、交配、妊娠17日目に開腹、胎仔及び各種臓器及び血液を採取し、糖・脂質代謝のパラメーターを標準食群(NCD:10%脂肪)と比較した。[結果]1)HFD母獣では、NCD群に比し母獣の耐糖能低下、インスリン抵抗性(IR)の増大を認めた。2)HFD母獣の血中遊離脂肪酸値とTNF-α値がNCD群に比し有意に高かった。4)胎仔・胎盤重量は両群間で差を認めなかったが、HFD群胎仔の血糖値および血清インスリン値はND群に比し有意に高値を示した。5)HFD群胎仔の皮下脂肪細胞は有意に肥大化し、CD68,CCR2およびTNF-α遺伝子発現の有意な亢進を認めた。6)HFD群胎仔の脂肪組織ではGLUT-4遺伝子発現の有意な低下を認めた。7)HFD群新生仔は出生後NCD母獣に哺育させてもNCD群新生仔より有意に大きな体重増加を示した。[結論]HFD母獣では、脂肪組織へのマクロファージ浸潤を介した慢性炎症様変化を来すことによりIRが増強する可能性が示唆された。またHFD群の胎仔でも、母獣と同様に皮下脂肪組織においてマクロファージ浸潤を認め、アディポカインの発現変化を介したGLUT-4発現の低下が生じ、IRが惹起される可能性が示唆された。さらに、HFD群胎仔は出生後に普通餌の親に哺育されてもより肥満したことから、肥満しやすい体質にプログラムされている可能性が示された。昨年度の研究では60%高脂肪餌を母獣に与えた群の胎仔(HFD60群)では10%脂肪餌を与えた群の胎仔(NCD群)に比して皮下脂肪組織にマクロファージ浸潤を認め、TNF-αなどアディポカイン発現亢進を認めた。

その結果、脂肪組織でのGLUT-4発現の低下が生じインスリン抵抗性が惹起される可能性が示された。今年度は、このマウスモデルおよび45%高脂肪餌投与した母獣モデル(HFD45群)を用いて、母獣が高脂肪餌に曝された仔の成長後の血圧や耐糖能などを解析し、母体肥満や高脂肪食摂取が次世代の血圧や耐糖能に影響(プログラム)するか否かを検討した。結果1)新生仔の10週齢での体重は有意差がなかったが、HFD60群の血圧(110±5.8mmHg)は対照群(92±4.0)に比して有意(p<0.0001)に高値を示した。2)10週齢時の糖負荷試験ではHFD60群で負荷30分後、60分後で有意(いずれもp<0.001)に高値を示し、耐糖能が低下することが判明した。3)一方、インスリン負荷試験では両群間で有意差を認めなかった。4)母獣に45%の高脂肪餌を投与した群(HFD45群)でも同様の検討を行ったところ、若年期(10週齢)では有意差を認めなかったが、成獣期(35週齢)になるとHFD60群と同様に血圧上昇と耐糖能低下を認めた。5)HFD45群の腸間膜脂肪組織ではM1マクロファージの浸潤亢進を認め、M2マクロファージ発現には変化がなかったことから脂肪組織局所での慢性炎症が存在すると考えられた。6)またHFD45群の脂肪組織ではadiponectin遺伝子発現の低下を認めた。以上より、妊娠期の母体高脂肪摂取は次世代の血圧上昇や耐糖能低下をプログラムする可能性が示された。また、このようなプログラミングには母体の高血糖や高遊離脂肪酸血症に起因する胎仔脂肪組織の慢性炎症が関連している可能性があり、本マウスモデルは母体肥満や耐糖能異常妊婦における次世代の生活習慣病programming機序解明のツールとして有用であることが示された。
カドミウムによる骨病変の発生に対する労働負荷と妊婦などその他の要因変動の影響

Wister系雌ラットに硫酸カドミウムの10ppm溶液を飲水として与え,同時に0.2mgCd/週(0.2mg/w群), 0.4mgCd/週(0.4mg/w群), 0.6mgCd/週(0.6mg/w群)を皮下投与した.さらにトレッドミルを使用する運動負荷群と非運動負荷群に分け, 53週間観察した.体重,飼料摂取量,飲水量,尿量,尿タンパク,尿中Cd,ヘマトクリット,血清生化学検査,血圧,心拍数,自発運動量,骨X線検査および腎・骨の組織学的検査を実施した. Cd量が増加すると,体重増加率と飼料摂取量は低下したが,飲水量と尿量は著しく増加した.尿タンパクは, 0.6mg/w群がもっとも早く810週より増加し,同時に尿糖陽性となり腎障害を認めた.次いで0.4mg/w群,0.2mg/w群の順で尿タンパクの排泄増加が認められた.運動負荷群の方が非負荷群より早期に尿異常所見が出現した.血圧はいずれの群も徐々に上昇した.しかし,対照群との間に差はなく,運動負荷との関連もみられなかった.自発運動量は,非運動負荷群の方が運動負荷群より増加した.またCd投与群では対照群に比較し,自発運動量は減少した.全身骨のX線所見では, 0.6mg/w群では,明らかに骨の菲薄化と骨梁の粗鬆化がみられた.骨皮質幅を計測し, Cortical thickness indexを算出すると,非運動負荷群では0.2mg/w,0.4mg/w,0.6mg/wの順で低下しており, Cd量が多くなるほど骨量は低下した.ヘマトクリット値は,対照群に比較しCd投与群で低下がみられた. 0.4mg/w,0.6mg/w群では,尿素窒素,クレアチニンの上昇がみられた.また,血清カルシウムはCd投与群において低下がみられ,運動負荷群のほうがより低値であった.血清アルカリホスファターゼはCd投与群で上昇してした.骨の〓木法による組織学的検索では, 0.6mg/w群においてオステオイドの増加がみられた.カドミウムのラットに及ぼす種々の生体影響は,運動負荷を加えることにより,より増強された.Wister系雌ラットに硫酸カドミウムの10ppm溶液を飲水として与え,同時に0.2mgCd/週(0.2mg/w群), 0.4mgCd/週(0.4mg/w群), 0.6mgCd/週(0.6mg/w群)を皮下投与した.さらにトレッドミルを使用する運動負荷群と非運動負荷群に分け, 53週間観察した.体重,飼料摂取量,飲水量,尿量,尿タンパク,尿中Cd,ヘマトクリット,血清生化学検査,血圧,心拍数,自発運動量,骨X線検査および腎・骨の組織学的検査を実施した. Cd量が増加すると,体重増加率と飼料摂取量は低下したが,飲水量と尿量は著しく増加した.尿タンパクは, 0.6mg/w群がもっとも早く810週より増加し,同時に尿糖陽性となり腎障害を認めた.次いで0.4mg/w群,0.2mg/w群の順で尿タンパクの排泄増加が認められた.運動負荷群の方が非負荷群より早期に尿異常所見が出現した.血圧はいずれの群も徐々に上昇した.しかし,対照群との間に差はなく,運動負荷との関連もみられなかった.自発運動量は,非運動負荷群の方が運動負荷群より増加した.またCd投与群では対照群に比較し,自発運動量は減少した.全身骨のX線所見では, 0.6mg/w群では,明らかに骨の菲薄化と骨梁の粗鬆化がみられた.骨皮質幅を計測し, Cortical thickness indexを算出すると,非運動負荷群では0.2mg/w,0.4mg/w,0.6mg/wの順で低下しており, Cd量が多くなるほど骨量は低下した.ヘマトクリット値は,対照群に比較しCd投与群で低下がみられた. 0.4mg/w,0.6mg/w群では,尿素窒素,クレアチニンの上昇がみられた.また,血清カルシウムはCd投与群において低下がみられ,運動負荷群のほうがより低値であった.血清アルカリホスファターゼはCd投与群で上昇してした.骨の〓木法による組織学的検索では, 0.6mg/w群においてオステオイドの増加がみられた.カドミウムのラットに及ぼす種々の生体影響は,運動負荷を加えることにより,より増強された.雌ラット30匹を4群に分け、カドミウム(cd【SC_4】)投与3群・(【cd^(2T)】10ppm溶液を飲水として与え、さらに0.2mg/週(0.2mg群),0.4mg/週(0.4mg群),0.6mg/週(0.6mg群)量を隔日に皮下投与した)と対照群(蒸留水の飲水と、生食を隔日に皮下投与)とした。4群はさらに運動負荷群,非負荷群の2群に分け、52週間観察を行ない以下の結果を得た。(1)体重・摂餌量・飲水量の変化:対照群では観察期間中体重は最後まで増え続けた。

摂餌量は1720g/匹/日,飲水量は体重増加に比例して観察期間中増量傾向にあった。Cd投与群の体重は、投与後15週位まではいずれの群も増加傾向であったが、それ以後は横ばいとなった。摂餌量は0.6mg群でもっとも少なかった。飲水量はCd投与群間に差はみられなかった。(2)自発運動量の変化:非運動負荷対照群の全自発運動は、1317週にかけて増加したが、全体として大きな変化はなかった。運動負荷対照群は、非運動群に較べ自発運動量は減少していた。Cd投与0.2,0.4mg群では、いずれも運動負荷群に較べ非負荷群では自発運動量の増加がみられた。それに対し0.6mg群では、9週までは逆に運動負荷群で多かったが、10週以後は非負荷群の運動量の方が多くなった。(3)尿量・尿糖・尿タンパク量の変化:0.4mg群,0.6mg群では対照群に比し多尿傾向を認めた。尿糖陽性(テステープで【2^+】)は0.6mg群が最も早く810週目に、0.4mg群では1319週目に認められ、運動負荷群の方が早期に陽性となった。尿タンパク量は、0.6mg群が8週で対照群に較べ増加しており、以後著しいタンパク尿を呈した。0.4mg群では1520週以降タンパク尿を認めた。(4)ソフトX線による骨変化:Cd投与群ではCd投与の増加にしたがい、骨皮質が菲薄する傾向が認められた。(5)血圧の変化:血圧は加齢とともに増加する傾向を示した。しかしCd投与による血圧の差異は著明でなく、特別の血圧低下は観察されなかった。(脈拍数の変化は少なかった。)
難治性尿失禁に対する機能的電気刺激による治療法の開発

本研究の目的は、陰部神経への機能的電気刺激(FES)を難治性尿失禁の新しい保存療法と位置づけ、下部尿路組織の特性を考慮し、尿道括約筋の疲労抵抗性と瞬発力の両立を目指した効果的なFES制御システムの開発にあるが、その過程で以下の結果を得た。1)横紋筋性尿道括約筋の収縮特性:雑種成犬の骨盤底筋(PFM)と尿道周囲横紋筋性括約筋(PUS)の電気刺激による運動反応時間などの検討から、PUSは速筋優位でPFMは遅筋優位であり、両筋を同時で制御することで、遅筋の疲労抵抗性と速筋の瞬発力を両立させ得る可能性が示唆された。2)尿道閉鎖の周波数特性:エネルギー効率のよい尿道の持続的弱閉鎖と瞬間的強閉鎖のための至適周波数を検討した結果、安定した弱閉鎖には最低20Hzが必要であり、強閉鎖は50Hz以上で可能と考えられた。3)FESによる長時間制御:耐疲労性に優れた弱閉鎖の刺激方法として、左右の陰部神経を位相をπずらして10Hzで刺激することで、尿道閉鎖の実効周波数を20Hzとした陰部神経10Hz交互刺激法を立案し、20Hz同時刺激法とで長時間制御の比較を行った。同時刺激法に比較し交互刺激法では終圧の絶対値はやや低値であったが、2時間の長時間刺激後でも刺激初期圧の60%以上を維持しており耐疲労性がみられた。さらに、それぞれの長時間持続刺激中に腹腔圧上昇でトリガーした一過性刺激(50Hz)を印加した際の圧較差は、同時刺激下33cmH2O±11.5に対し交互刺激下では163cmH2O±75.1と有意に上昇しており、交互刺激下では長時間の弱閉鎖中でも尿道強閉鎖能が効率的に維持されていた。以上から、今回開発した両側陰部神経交互刺激に腹圧トリガーによる周波数変調を加味したFESシステムは、筋組成の異なるPUSとPFMを同時に制御し、見掛け上の実効周波数を上昇させて耐疲労性を獲得できるだけでなく、瞬間的な膀胱内圧上昇にも追随できる強い尿道閉鎖能を維持することが可能な刺激方法であり、難治性尿失禁の保存療法として今後臨床応用に値するものと考えられた。難治性尿失禁への機能的電気刺激(FES)システムを開発するために、平成7年度は尿道括約筋の特性を吟味し、疲労抵抗性と瞬発力の両立を目指した効果的なFES刺激条件の設定のための基礎的検討を行った。まず、尿道周囲横紋筋(PUS)と骨盤底筋群(PFM)の運動反応時間(MT)による単収縮特性の解析と遠心効果を得る至適Fusion frequencyの設定を行った。さらに、括約筋への両側性支配に着目した陰部神経の持続性低周波数交互刺激法(疲労抵抗性)と腹腔内圧モニターによる一過性高周波数刺激法(瞬発力)を併用可能なFES制御システムの構築と同法の効果について検討した。(1)単収縮特性:犬では、PUSとPFMのMTは、6.3±1.0ms,8.4±1.8ms(平均±標準偏差)と有意差を認め、両筋の筋組成と尿禁制への関与の違いが示唆された。さらに、組織学的検討による両筋の筋組成に矛盾しないことから、MTにより、FES前後での括約筋筋組成の変化を臨床的に推定することが可能と考えられた。(2)Fusion frequencyの設定:持続的尿道収縮は、PUSでは20-30Hz、PFM15-25Hzで得られたことから、至適Fusion frequencyを20Hzと設定した。(3)疲労抵抗性と瞬発力の両立:疲労抵抗性の獲得のため位相を180°ずらした10Hzの両側陰部神経の低周波数交互刺激にて、尿道括約筋を見掛け上20Hzで持続収縮させるソフトを作成した。また、瞬発力を確保するための一過性高周波数刺激(50Hz×2秒間)のタイミングは、腹腔内圧を継続的にモニターして急激な腹圧上昇をトリガーとして瞬時に刺激周波数を変調できる装置をハードとして電気刺激用コンピュータに組み込んだ。以上の新しいFES制御システムにより、動物実験では、33±6.9cmH_2Oの尿道内圧を2時間維持し、かつ任意の腹圧上昇に対応した瞬間的な206±74cmH_2Oの尿道内圧上昇が実現できた。

3)FESによる長時間制御:耐疲労性に優れた弱閉鎖の刺激方法として、左右の陰部神経を位相をπずらして10Hzで刺激することで、尿道閉鎖の実効周波数を20Hzとした陰部神経10Hz交互刺激法を立案し、20Hz同時刺激法とで長時間制御の比較を行った。同時刺激法に比較し交互刺激法では終圧の絶対値はやや低値であったが、2時間の長時間刺激後でも刺激初期圧の60%以上を維持しており耐疲労性がみられた。さらに、それぞれの長時間持続刺激中に腹腔圧上昇でトリガーした一過性刺激(50Hz)を印加した際の圧較差は、同時刺激下33cmH2O±11.5に対し交互刺激下では163cmH2O±75.1と有意に上昇しており、交互刺激下では長時間の弱閉鎖中でも尿道強閉鎖能が効率的に維持されていた。以上から、今回開発した両側陰部神経交互刺激に腹圧トリガーによる周波数変調を加味したFESシステムは、筋組成の異なるPUSとPFMを同時に制御し、見掛け上の実効周波数を上昇させて耐疲労性を獲得できるだけでなく、瞬間的な膀胱内圧上昇にも追随できる強い尿道閉鎖能を維持することが可能な刺激方法であり、難治性尿失禁の保存療法として今後臨床応用に値するものと考えられた。本研究の目的は、陰部神経への機能的電気刺激(FES)を難治療尿失禁の新しい保存療法と位置付け、下部尿路組織の特性を考慮し、尿道括約筋の疲労抵抗性と瞬発力の両立を目指した効率的なEFS制御システムの開発にあるが、その過程で以下の結果を得た。1)尿道括約筋の収縮特性:雑種成犬の骨盤底筋(PFM)と尿道周囲横紋筋(PUS)の電気刺激による運動反応時間などの検討から、PUSは速筋優位でPFMは遅筋優位であり、両筋を同時に制御することで、遅筋の疲労抵抗性と速筋の瞬発力を両立させ得る可能性が示唆された。2)尿道閉鎖の周波数特性:エネルギー効率のより尿道の持続的弱閉鎖と瞬間的強閉鎖のための至適周波数を検討した結果、安定した弱閉鎖には最低20Hzが必要であり、強閉鎖は50Hz以上で可能と考えられた。3)FESによる長時間制御:耐疲労性に優れた弱閉鎖の刺激方法として、左右の陰部神経を位相をπずらして10Hzで刺激することで、尿道閉鎖の実効周波数を20Hzとした交互刺激法を立案し、20Hz同時刺激法と長時間制御を比較した。同時刺激に比較し交互刺激では終圧の絶対値はやや低値であったが、2時間刺激後にも刺激初期圧の60%以上を維持しており耐疲労性がみられた。さらに、長時間持続刺激中に腹腔圧上昇でトリガーした一過性刺激(50Hz)を印加した際の圧較差は、同時刺激下33cmH_2O±11.5に対し交互刺激下では163cmH_2O±75.1と有意に上昇しており、交互刺激下では長時間の弱閉鎖中でも尿道強閉鎖能が維持された。以上から、今回開発した両側陰部神経交互刺激に腹圧トリガーによる周波数変調を加味したFESシステムは、筋組成の異なるPUSとPFMを同時に制御し、見掛け上の実効周波数を上昇させて耐疲労性を獲得できるだけでなく、瞬間的な膀胱内圧上昇にも追随できる強い尿道閉鎖能を維持することが可能な刺激方式であり、難治性尿失禁の保存療法として今後臨床応用に値するものと考えられた。