hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
概日リズム安定化機構に関わるニューロン－グリア細胞間相互作用の解明

哺乳類における生物時計の中枢である視交叉上核の概日リズムは、約2万個の神経細胞とそれらを取り囲むグリア細胞からなる。しかしながら、単一神経細胞とグリア細胞による概日リズム安定化のメカニズムの多くは不明である。本研究では、単一神経細胞のみの区画や単一神経細胞とグリア細胞の共培養状態の区画を形成し同時にイメージングすることで、神経細胞単独での概日リズムと神経細胞とグリア細胞が共存する状態での概日リズムを可視化解析した。その結果、単一神経細胞のみで極めて安定したリズム発振をすることだけでなく、単一神経細胞とグリア細胞が共存している状態では、概日リズム発振が異なる事が明らかとなった。本研究では、グリア細胞の一種であるアストロサイトに注目し「哺乳類の生物中枢時計である視交叉上核(SCN)における中枢時計安定化機構に対する概日性ニューロンーグリア細胞間相互作用を解明する」ことを目的とする。平成27年度に実施した研究では、アストロサイトのみに注目し、微小区画上でアストロサイト(グリア細胞)を隔離培養した上で、アストロサイト内の機能分子動態を蛍光メージング法により長期間(一週間)リアルタイムで可視化することを試みた。特に、アストロサイトの活動の指標として細胞内Ca2+濃度の変動を計測出来る蛍光プローブ(GCaMP6f)をアデノ随伴ウイルスベクターにてアストロサイト特異的に発現させ、1時間おきに168時間連続計測と、1秒おき約10分間の計測を各1時間おきに連続測定する2つのプロトコールを組み合わせた蛍光長期イメージングを行なった。実験の結果、アストロサイト特異的に細胞内Ca2+変動を長期に渡り計測することに成功した。また、微小区画内のアストロサイトは、測定期間中、ダイナミックに細胞内カルシウムが変動するだけでなく、形態も大きく変え微小区画内を盛んに動きまわることが当初の予想に反して明らかとなった。後者においては、定量解析の際も問題となってきているので、平成28年度以降、培養方法に改良を行い問題を解決していく予定である。平成27年度の当初の計画であるアストロサイト内の細胞内機能分子(特にCa2+)の長期蛍光計測に成功し、長期に渡るダイナミックなCa2+の変動を捉えることができている。しかしながら、微小区画内のアストロサイトは、測定期間中、ダイナミックに細胞内カルシウムが変動するだけでなく、形態も大きく変え微小区画内を動きまわることが明らかとなってきた。これは、当初想定していたことを超えており、概日変動を捉えるための定量解析の際に大きな問題となっているが、28年度内に培養条件に改良を加えるなどを行い問題を克服する予定である。一方で、微小区画培養法を用いて隔離単一ニューロンからの蛍光長期イメージングも行い、Ca2+の概日変動を捉えることができている。本研究では、グリア細胞の一種であるアストロサイトの働きに注目し、「哺乳類の生物時計の中枢である視交叉上核(SCN)における中枢時計の安定化機構に対するニューロンーグリア細胞間相互作用を解明する」ことを目的として研究を行なった。最近の報告によると、概日中枢時計の発振に、ニューロンだけでなくアストロサイトの関与が報告されてきている。そこで本年度は、平成27年度に引き続き、1個から複数個の細胞を長期間培養可能な微小区画を持つ培養皿を作成しアストロサイトを隔離培養した上で、SCN組織を新生マウスより摘出しSCNニューロンの分散培養を行い、ニューロンーグリア細胞間の相互作用を光イメージングで可視化することに取り組んできた。まず、アストロサイト内の機能分子であるカルシウムイオン(Ca2+)動態をモニタリング出来る蛍光プローブ(GCaMP6s/f)あるいは、ニューロン内のCa2+動態をモニタリング可能な蛍光タンパク質(GCaMP6sあるいはRGECO)をアデノ随伴ウイルスベクターにより導入することで、それぞれの細胞における機能分子動態を異なる蛍光波長で検出した。また、本研究の基礎データとして、微小区画内で隔離培養できた単一ニューロン内のCa2+動態のみの計測を行うことで、グリア細胞存在下、非存在下における概日性カルシウム動態の影響を検討した。これまでのところ、それぞれの細胞種から培養条件下で1週間以上の連続蛍光イメージングを行うことが出来き、単一ニューロン内のCa2+の概日変動を捉えている。平成28年度は、当初の計画であるアストロサイトとニューロン内の細胞内機能分子(Ca2+)の同時長期計測を行い、長期に渡り同時に計測可能なことを確認できた。一方で、昨年度より問題となっている微小区画内のでのアストロサイトの形態変化と移動の問題も解決できずに残っており、アストロサイト側の定量的な解析が行えていない。この問題については、昨年より検討している方法にて解決が見込まれている。一方で、ニューロン単独でのイメージングでは、1週間渡る連続イメージングが効率的に可能となったため、単一ニューロンにおける細胞内Ca2+の概日変動をグリア細胞存在下、非存在下の環境で定量的に解析することが出来た。グリア細胞存在下、非存在下の環境で、単一ニューロン内のCa2+概日変動に違いが見られることから、ニューロンーグリア細胞間の相互作用が示唆される結果を得た。本研究では、哺乳類における生物時計の中枢である視交叉上核の概日リズム安定化に関わる神経基盤を単一神経細胞とグリア細胞の相互作用という観点から解明することを目的として研究を行なった。これまでに、神経細胞群とグリア細胞の相互作用は他の脳領域では報告されてきているが、概日リズムの安定化という観点で単一神経細胞とグリア細胞の相互作用を理解することは極めて重要であるがこれまで明らかとなっていない。

本研究では、単一の神経細胞を微小区画内に隔離培養できる直径100μmの微小ウェルが多数配置されたマルチパターン培養皿を微細加工技術(MEMS)により作成し、視交叉上核の単一細胞から長期に渡って細胞内カルシウム変動を高感度カルシウムセンサー(GCaMP6s)を用いて測定することに成功した。また、マルチパターン培養皿を用いることで、単一神経細胞のみの区画や単一神経細胞とグリア細胞の共培養状態の区画を形成し同時にイメージングすることに成功し、グリア細胞あり/なしでの神経細胞の概日リズムのパターンを比較解析することが可能となった。その結果、視交叉上核の個々の神経細胞は、単一の培養状態のほぼ全てで極めて安定した概日リズムを示す事が明らかとなった。同時に、グリア細胞が共培養された状態であると単一神経細胞の半数以上で概日リズムそのものが不安定になることが観察された。これらの結果は、グリア細胞が単一神経細胞の概日リズムの安定化に何らかの影響を与えていることを示唆するものである。哺乳類における生物時計の中枢である視交叉上核の概日リズムは、約2万個の神経細胞とそれらを取り囲むグリア細胞からなる。しかしながら、単一神経細胞とグリア細胞による概日リズム安定化のメカニズムの多くは不明である。本研究では、単一神経細胞のみの区画や単一神経細胞とグリア細胞の共培養状態の区画を形成し同時にイメージングすることで、神経細胞単独での概日リズムと神経細胞とグリア細胞が共存する状態での概日リズムを可視化解析した。その結果、単一神経細胞のみで極めて安定したリズム発振をすることだけでなく、単一神経細胞とグリア細胞が共存している状態では、概日リズム発振が異なる事が明らかとなった。平成28年度は、微小区画内アストロサイトのダイナミックな細胞内Ca2+変動を定量的に解析していくためにも、形態も大きく変え微小区画内を動きまわるアストロサイトを、その機能を変えずに動きを抑えた状態で培養できる条件を検討する。そのために、細胞接着表面の材質を変える、二次元表面に培養されたていた細胞を、3次元空間内に閉じ込めた形で培養するなど、培養条件をまさに現在検討しているところである。また、形状を変化させ移動していく細胞を逐次的に追跡解析できるプログラムを作成していく。一方で、単一ニューロン単独の細胞内Ca2+の蛍光イメージングにはすでに成功しているので、今後は、アストロサイトと単一ニューロンを異なる蛍光波長で同時に長期計測していく予定である。これらが達成できれば、平成28年度の当初予定にある遺伝子欠損動物由来の細胞における同時イメージングは容易に達成できるものと考えている。平成29年度は、昨年度に引き続き、正常な生理機能を維持しながらアストロサイトの形態変化と移動の問題を抑える培養法の検討を行なっていく。グリア細胞存在下、非存在下の環境で、単一ニューロン内のCa2+概日変動に違いが見られることから、それらの実態を光イメージング手法、薬理学的手法、遺伝的手法によって明らかにしていく。これらが達成することが出来れば、当初計画以上の成果を達成出来るものと考えている。
人工衛星を用いた日本近海の円石藻類ブル-ミングの把握

海洋性植物プランクトンの円石藻類(coccolithophores)は、成長に伴い炭酸カルシウムからなる円石(coccolith)を体の周りに付ける。そのうちの一種Emiliania huxleyiは、一度ブル-ミングに至ると膨大な数のcoccolithを生成することが知られており、大気ー海洋間での炭素収支を考えるうえで重要である。本研究では、実験衛星Nimbusー7に搭載された可視域センサ-CZCSのデ-タを用いて日本近海での円石藻類のブル-ミングの全体像を明らかにすることを目的とした。まず予備的なデ-タ解析の結果から、円石藻ブル-ムと考えられる高反射率水塊が三陸沖にしばしば見られたので、三陸沖を対象海域とし、CZCSの稼動していた1979年から1986年までの間の全301シ-ンから、雲の少ないもの89シ-ンを選び、デ-タを収集した。これらのシ-ンに対し大気効果の補正を行い、各チャンネルの海面直下の推定分光反射率画像を作成した。得られた画像の上で、特に高反射率を有する水塊についてその分光反射率を求めたところ、分光特性および反射率強度の特徴が海外で報告されているものとよく一致したことから、本研究で扱った高反射率水塊はEmiliania huxleyiのブル-ムによるものと考えられる。次いで、処理した89シ-ンのなかからE.huxleyiと考えられる高反射率水塊が見られるシ-ンを視察により抜き出し、このようなシ-ンの79年から82年の各月ごとの出現頻度分布を調べた。その結果、E.huxleyiのブル-ミングと考えられる高反射率水塊は5月から8月にかけて出現していることが分かった。
数値流体解析に基づく脳動脈瘤壁性状診断、破裂リスク予知と、治療への応用

本研究の目的は、数値流体力学的解析結果を含む大規模脳動脈瘤データベースを構築し、これにデータマイニング手法を適用し、動脈瘤壁の性状や破裂リスクを算定することである。3年間の研究でデータベース登録を進め、当初予定していたものよりも多い500例規模のものが完成した。本データベースを用いて、動脈瘤の黄色調で固い壁の部位を数値流体力学から予測しうることを報告した。また、特定の脳底動脈瘤を対象に、破裂と血行動態の関連(論文投稿中)や、コイル塞栓術後の再発と血行動態の関連(論文投稿中)などの知見も得られた。データマイニング手法を適用した解析と動脈瘤の血行評価を行う外来システムは解析中・構築検討中である。本研究の目的は、数値流体力学的解析結果と、術中に採取した動脈瘤壁の組織学的所見を含めた大規模脳動脈瘤データベースを構築し、これにデータマイニング手法を適用し、脳動脈瘤壁の性状や破裂リスクを算定することである。さらに、実際には治療方針や患者の満足感に反映されていない流体解析結果を客観的かつリアルタイムに提示する独自の外来システムを構築し、臨床の場に還元する。個別の破裂リスクに基づいた手術適応の選択により、無用な治療行為の減少と多大な医療費削減が期待され、患者の不安、生活の質の悪化も回避し得る。さらに、脳動脈瘤のみならず狭窄性病変を含めた全身の血管病変の血流解析結果を提示する外来システムを展開することにより、国内全体の医療費削減にも波及効果が生じる可能性がある。組織学的所見との対比から数値流体解析を壁の炎症等を評価する新規分子イメージング手法としての応用も検討する予定である。平成25年度は動脈瘤のデータベース登録を主体として行った。100例程度の登録を予定していたが、それを超える143例を登録することができた。その中で、動脈硬化を伴う中大脳動脈瘤の症例を検討し、黄色く固い壁を持つ脳動脈瘤の数値流体力学的特徴を明らかにすることができた。術前の治療戦略や手術適応決定において、本所見は重要な役割を果たす可能性がある。本研究結果は国内、国際学会で発表するとともに英文論文としても報告した。平成26年度以降は、引き続きデータベース登録を継続するとともに、情報探索手法を用いて動脈壁性状や破裂リスクなどを詳細に検討予定である。平成26年度は、動脈瘤のデータベース登録がすすみ、251例を登録することができた。年100例程度を予定していたが、平成25年度の143症例と合わせて394例と、想定された以上に計画が進展している。本年はその中から脳底動脈瘤などの特徴的なパターンを示す動脈瘤を抽出し、血行力学的に詳細な検討を継続している。また、血流解析手法の改善をはかり、基礎的な検討を行いながら、新規の解析手法の探索を継続している。データマイニングの適用については、ソフトウェアの準備と手法の検討を行っている段階であり、来年度に実際にデータマイニングの手法を適用し、大規模に動脈瘤壁正常や破裂リスクと血行力学的パラメータとの関連を検討することになる。データマイニングを適用した大規模解析が終了していないため、流体解析結果を客観的かつリアルタイムに提示する独自の外来システムの構築も未だ行える段階にないが、それに必要になるシステム、それに適した形のデータ準備の手法を検討した。本プロジェクトによる流体解析結果と外来システムから、個別の破裂リスクに基づいた手術適応の選択が可能になり、無用な治療行為の減少と多大な医療費削減が期待され、患者の不安、生活の質の悪化も回避し得る可能性がある。平成27年度はデータベース登録が進み、500例規模となり、当初予定していた以上のデータベースが作成できた。これに対する解析であるが、本データベースから特定の特徴を有する脳底動脈瘤を対象に、動脈瘤破裂や増大と脳血流の関連や、動脈瘤に対するコイル塞栓術後の再増大と脳血流の関連など、興味ある治験が得られた。これらに関しては英文誌に投稿中および投稿準備中である。データマイニング手法を適用した解析は、ソフトウェアなど、環境の準備は整ったものの解析は未だ継続中であり、今後本研究結果から得られた知見を論文として公開予定である。特定の動脈瘤に対する知見は得られたが、全動脈瘤に対して一般化するレベルにまでは未だ到達していないため、血流評価を行う外来システムの構築にもいたることはできなかった。今後、本研究課題から得られたデータベースの解析を継続し、外来システム構築にまで発展させていきたい。

データマイニング手法を適用した解析と動脈瘤の血行評価を行う外来システムは解析中・構築検討中である。年100例程度を予定していたが、2年で394例と計画以上の研究進捗状況である。それとともに、元データ処理の方法、患者固有の拍動血流データ取得手法の改善など、基礎的技術の改善にも着手しており、解析の質の向上も得られつつある。外来システム構築については、データベース登録は順調に進んでいるものの、情報探索が未解決であるため次年度以降に行う方針とした。27年度が最終年度であるため、記入しない。脳神経外科学当初の計画を上回るペースでデータ登録が進んでいるため、データ登録を継続するとともに、集積したデータに情報探索手法を適用して、複数の知見を得ることを目標とする。当初の予定では100例程度のデータベース登録を予定していたが、143例の登録をすでに終了しており、計画以上に進展していると考えられる。スタッフの技術習熟もあり、人材雇用を減らして人件費が低減できたこと、データストレージに余裕があり十分に保存できたため、データ受け渡し用のメディアなどの消耗品にかかる支出が少なく抑えられたことなどから、基金分に次年度使用額が生じた。現在予定通りに計画が進んでいるため、引き続きデータベース登録を進めるとともに、そこから得られる結果の解析を進めていく方針である。成果発表関連の資金が予定よりも高額になっているため、そちらに充填する。また、より精度の高い解析を目的に、新たな解析ソフトウェアの導入にあてることを検討している。購入予定であった流体計算ソフトウェアを購入せずに、年間ライセンス契約の流体計算ソフトウェアのみで運用可能であったため、その分の購入費用が生じなかったこと、年間ライセンス契約の流体計算ソフトウェアのライセンス料金が当初の予定よりも安価になったことなどにより、基金分に次年度使用額が生じた。当初の予定よりも月当りの人件費が高額になっていること、成果発表関連の資金が予定よりも高額になっていることなどから、それらに次年度以降に充填して運用する方針。
情報指向ネットワークのコンテンツ可用性制御

定常的需要に対しミラー配置・FIB選択法を適切に設定するには、将来の定常的需要に基づき制御を行う必要がある。そこでYouTubeのビデオごとの視聴数の時系列データを実測により収集し、スポーツやトラベルといったビデオのカテゴリごとに時系列変化パタンに大きな違いがあることを確認した。そこでビデオが出現してからの時間経過に伴う需要変化パタンや、嗜好の近いユーザグループ内での視聴度合いに応じてキャッシュに残すコンテンツを選択するキャッシュ制御法を検討し、実測した需要の時系列データを用いた計算機シミュレーションを行い、LRUと比較したキャッシュヒット率の向上効果を確認した。またICNではルータのPITの占有率を増大させ、正常ユーザへのコンテンツ配信を妨害するDDoS攻撃が問題となることから、オリジナルホストで実在しないコンテンツ名に対するInterestを受信した際に実在コンテンツ名をホワイトリストとして他ルータに通知し、ルータはホワイトリストに含まれないコンテンツを宛名とするInterestを規制する方式を検討した。またICNで大規模ネットワーク障害発生時に、オリジナルへの到達性が喪失した可用性喪失コンテンツに対し、キャッシュコピーの1つを選択してオリジナルに昇格させることで可用性を回復させる方式と、可用性の回復可能性を向上させるためにオリジナルからの距離を考慮したキャッシュ制御法を検討し、計算機シミュレーションにより両方式の有効性を確認した。各課題に対し、以下の取り組みを行ったが、おおむね計画通りであり順調に進展している。課題1: YouTubeの各ビデオの1日ごとの視聴数を測定した。そしてビデオが出現してからの時間経過に伴うカテゴリごとの需要変化パタンに基づき、キャッシュに残すコンテンツを選択するキャッシュ制御法と、ユーザを視聴傾向に基づきグループ化し、各グループで人気が高く、かつ今後の視聴が期待されるコンテンツを抽出して優先的にキャッシュに残すキャッシュ制御法を検討した。そしてYouTubeビデオの視聴数の実測時系列データを用いた計算機シミュレーションを行い、これら2つの方式のLRUと比較したキャッシュヒット率の向上効果を確認した。課題2: ICNでのDDoS攻撃を検知・規制するため、オリジンホストが、実在しないコンテンツに対するInterestを受信した場合にDDoSの発生を検知し、保持するコンテンツをホワイトリストとしてネットワーク上の他ルータに通知し、他のルータはホワイトリストに記載されない全てのコンテンツを宛名とするInterestを規制する方式を検討した。そして計算機シミュレーションによりその有効性を確認した。課題3: ICNでネットワーク障害時に可用性が喪失したコンテンツに対し、正常に稼働しているルータでキャッシュされているコピーの1つを選択しオリジナルに昇格させることで可用性を回復させる方式を検討した。またコンテンツの可用性回復確率を向上させるため、オリジナルからの距離に基づきキャッシュ判断を行う方式と、その最適パラメタ設計法を検討した。そして計算機シミュレーションによりこれら方式の有効性を確認した。課題1:需要の推定値、容量制約条件、ミラーの最近接距離の許容条件から、リンク負荷の最大値や分散を最小化するミラー配置とFIB選択法の最適設計問題を定式化する。解を現実的な時間で得るため問題を複数の部分問題に分割し、各々を近似的に算出するアルゴリズムを設計する。そしてYouTubeコンテンツのアクセス数の実計測データを用いた計算機シミュレーションにより有効性を評価する。課題2: DDoS攻撃を検知した際に、オリジンホストが非規制コンテンツをホワイトリストで他ルータに通知するが、所要メモリ量やルータのホワイトリスト検索処理負荷を低減するためのホワイトリスト検索方式を検討する。そして計算機シミュレーションによりその有効性を確認する。課題3: ICNのコンテンツの可用性回復確率を向上させるため、オリジナルからの距離に基づきキャッシュ判断を行う際に、同時に平常時のキャッシュヒット率も考慮し、これら2つの尺度を同時に考慮したキャッシュ判断方式を検討する。そして計算機シミュレーションによりこれら方式の有効性を確認する。

そしてYouTubeビデオの視聴数の実測時系列データを用いた計算機シミュレーションを行い、これら2つの方式のLRUと比較したキャッシュヒット率の向上効果を確認した。課題2: ICNでのDDoS攻撃を検知・規制するため、オリジンホストが、実在しないコンテンツに対するInterestを受信した場合にDDoSの発生を検知し、保持するコンテンツをホワイトリストとしてネットワーク上の他ルータに通知し、他のルータはホワイトリストに記載されない全てのコンテンツを宛名とするInterestを規制する方式を検討した。そして計算機シミュレーションによりその有効性を確認した。課題3: ICNでネットワーク障害時に可用性が喪失したコンテンツに対し、正常に稼働しているルータでキャッシュされているコピーの1つを選択しオリジナルに昇格させることで可用性を回復させる方式を検討した。またコンテンツの可用性回復確率を向上させるため、オリジナルからの距離に基づきキャッシュ判断を行う方式と、その最適パラメタ設計法を検討した。そして計算機シミュレーションによりこれら方式の有効性を確認した。課題1:需要の推定値、容量制約条件、ミラーの最近接距離の許容条件から、リンク負荷の最大値や分散を最小化するミラー配置とFIB選択法の最適設計問題を定式化する。解を現実的な時間で得るため問題を複数の部分問題に分割し、各々を近似的に算出するアルゴリズムを設計する。そしてYouTubeコンテンツのアクセス数の実計測データを用いた計算機シミュレーションにより有効性を評価する。課題2: DDoS攻撃を検知した際に、オリジンホストが非規制コンテンツをホワイトリストで他ルータに通知するが、所要メモリ量やルータのホワイトリスト検索処理負荷を低減するためのホワイトリスト検索方式を検討する。そして計算機シミュレーションによりその有効性を確認する。課題3: ICNのコンテンツの可用性回復確率を向上させるため、オリジナルからの距離に基づきキャッシュ判断を行う際に、同時に平常時のキャッシュヒット率も考慮し、これら2つの尺度を同時に考慮したキャッシュ判断方式を検討する。そして計算機シミュレーションによりこれら方式の有効性を確認する。旅費の経費の誤差により,若干の未使用残金が生じた.翌年度の助成金と合わせて,学会主張や研究打合せの旅費として使用する予定である.
酸素運搬タンパク質ヘモシアニンの機能改変と応用

軟体動物や節足動物の血液中で酸素のキャリアーとして機能している二核銅タンパク質ヘモシアニンに尿素などの変性剤を作用させることによって、チロシナーゼと同様の酸化機能を発揮すること見出し、その分光学的特性や酸化活性種である(μ-η^2:η^2-peroxo)dicopper(II)種の同定、および酸化反応機構の詳細を明らかにした。さらに、それらを触媒とする環境調和型の酸化反応系の構築に着手した。本研究では、酸素分子のキャリアーとして働くヘモシアニンの機能を積極的に改変して、酸化反応や酸素化反応を司るオキシダーゼ(酸化酵素)やモノオキシゲナーゼ(一原子酸素添加酵素)に変換し、これを利用した新しいタイプの環境調和型酸化反応触媒の開発を目指して検討を行っている。本年度の研究成果は下記の通りである。(1)生きたマダコ(軟体動物)やワタリガニ(節足動物)の血液から超遠心分離法とゲル濾過法を用いてヘモシアニンの超分子集合体を単離・精製し、原子吸光分析法を用いて金属の含有量を決定した。(2)得られたヘモシアニンの超分子集合体に尿素などの変性剤を作用させ、酸素結合部位を複数個含むサブユニットまで解離させ、ゲルクロマトグラフィーなどにより単離・精製し、分子量や金属含有量および純度を決定した。(3)超分子集合体から解離させたサブユニットをさらに、トリプシンやV8プロテアーゼなどの加水分解酵素と作用させ、分子状酸素の結合部位(タイプ3銅活性中心)を1つだけ含む、最小活性ユニットを切り取り、各種クロマト法を用いて単離・精製した。これについても、原子吸光分析法などを用いて金属の含有量を測定し、純度を決定した。(4)得られた最小活性ユニットの分光学的特性や安定性、および外部基質との反応性について検討し、天然のヘモシアニンと比較した。その結果、酸化活性の大きな向上が認められた。本研究の初年度においては主に軟体動物(マダコ)由来のヘモシアニンを用いて、サブユニットや最小活性ユニットの単離・精製および活性化について検討を行った。そこで本年度は、遺伝子工学の手法を駆使して、活性中心を覆っているペプチド鎖を除去したヘモシアニン(人工チロシナーゼ)を新たに調製するとともに、節足動物(ワタリガニ)由来のヘモシアニンにも研究対象を広げた。各ヘモシアニンについては、ヒドロキシルアミンなどのマイルドな還元剤と嫌気性条件下で作用させ、Deoxy体を調製し、その構造や安定性について検討すると共に、分子状酸素との反応を行い、ペルオキソ二核銅(II)活性種を有するOxy体を調製した。さらに得られたOxy体の安定性や分光学的特性(紫外可視吸収スペクトル、ESRスペクトル、共鳴ラマンスペクトルなど)などについて詳細に検討し、二核銅活性中心における酸素分子の活性化機構について考察を加えた。また、ヘモシアニンの電気化学的挙動についても検討を加え、ビス(μ-オキソ)二核銅(III)活性種の生成の可能性について検討した。しかし、これについては期待した結果は、まだ得られていない。さらに各ヘモシアニンとフェノールなどの各種有機基質との反応を調査し、オキシヘモシアニンの酸化機能を評価した。酸化反応が効率良く進行したフェノールについては、一連の関連基質を用いてOxy-ヘモシアニンのペルオキソ活性種との反応を紫外可視吸収スペクトルなどの分光学的手段を用いて追跡し、基質置換基の電子的効果や立体効果、速度論的同位体効果、同位体標識などについて検討し、反応機構について考察を加えた。節足動物や軟体動物の血液中に存在するヘモシアニンは、分子状酸素を可逆的に吸脱着し、酸素の運搬や貯蔵を司るタンパク質である。ヘモシアニンの活性中心には、チロシンの酸素化やカテコールの酸化を司るチロシナーゼと同様のペルオキソ二核銅(II)活性種が存在するが、活性中心がペプチド鎖に覆われた構造をしており、通常は外部基質に対する反応性を示さない。本研究では、軟体動物(マダコ)由来のヘモシアニンに尿素などの変性剤を作用させることによって、チロシナーゼと同様の酸素化機能を発揮すること見出し、その分光学的特性や酸化活性種の同定、および酸化反応機構の詳細を明らかにした。本年度は、上記の軟体動物とは高次構造が全く異なる節足動物(ワタリガニ)由来のヘモシアニンに焦点をあて、5種類のサブユニット(単量体)とその6量体の単離・精製を行い、それぞれの分光学的特性(紫外可視吸収スペクトル、CDスペクトル、ESRスペクトルなど)およびチロシナーゼ活性について検討を行った。その結果、各サブユニット(単量体)の触媒活性は6量体の場合よりも高く、また、各々のサブユニット間にも触媒活性に大きな違いがみられたことを明らかにした。更に、それぞれの単量体に含まれる酸化活性種やフェノール類の酸素化反応の反応機構についても検討し、芳香族求電子置換反応機構で進行することを明らかにした。
複雑な乳歯根管系の制御-感染根管治療の確実な成功のために

根管治療におけるリーミング・ファイリングは根管内壁にスメア層を形成する。本研究は、このスメア層を除去する根管洗浄方法の確立を目的とした。その結果、永久歯ではEDTAあるいはEDTAとNaOClを併用して超音波洗浄を行う方法が、スミヤー層を効果的に除去し、乳歯ではNaOClの超音波洗浄を行う方法がスミヤー層を除去することが示された。超音波の根管洗浄への使用は、水酸化物イオンの拡散に有効であることが示唆された。乳歯は複雑な根管系を有し、生理的歯根吸収を示すため、根管治療は難しいとされている。また、臨床では病的歯根吸収が認められる頻度も高い。このような乳歯の感染根管治療の確実な成功を獲得するため、有効な根管清掃と根管貼薬剤の効果発現に着目した。なお、歯根安定期のヒト乳歯の十分量の獲得に時間が必要なため、まずヒト永久歯を試料として研究を実施した。(1)根管洗浄法について:物理的根管清掃であるリーミング・ファイリングにより形成されたスメア層に対し、化学的清掃(根管洗浄)による除去効果を、走査型電子顕微鏡を用いて、根管壁象牙細管の開口度により検索した。臨床で行われている次亜塩素酸ナトリウム(NaOCl)と過酸化水素水の交互洗浄では、スメア層の除去がほとんど不可能であった。NaOClを用いた超音波洗浄、EDTAを用いた超音波洗浄で、象牙細管の開口度は順に上昇し、EDTAとNaOClをそれぞれ使用した超音波洗浄が、最もスメア層の除去効果が高かった。以上のことから、根管形態などにより物理的根管清掃が制限される状況下で、化学的清掃であるEDTAとNaOClを使用した超音波洗浄が、最も効果的な清掃であることが示された。(2)根管貼薬剤の拡散について:水酸化カルシウム製剤の強アルカリ性が根管貼薬に有効であることは知られており、歯根外表面に人為的な外部吸収窩を設定した根管について、各種根管洗浄法により清掃し、水酸化カルシウム製剤を貼薬し、吸収窩部分のpHの変化を調べ、pHの拡散を検索した。交互洗浄では、pHの拡散はほとんど確認されなかったが、EDTAとNaOClを使用した超音波洗浄を用いた多くの試料で、歯根外表面の吸収窩周囲へのpHの拡散が観察された。以上のことから、EDTAとNaOClを使用した超音波洗浄による根管洗浄を行った上で、根管貼薬剤を使用することが、根管内、根部歯質、歯根外表面全体への効果的な薬剤効果の浸透を可能にすることが示され、臨床に応用できる有効な手法の一部が確立できた。ヒトの乳歯および永久歯を用い、根管洗浄方法として、一般的なシリンジを使用した洗浄と超音波を使用した洗浄を、さらに根管洗浄剤として、次亜塩素酸ナトリウムによる洗浄とEDTAによる洗浄、両者を使用した洗浄を、グループを分けて実施し、根管内壁の状態を走査型電子顕微鏡で観察した。この結果から、乳歯では、次亜塩素酸ナトリウム+超音波洗浄が根管内壁の象牙細管の開口度が多く、最も有効であった。また、EDTAの使用は、乳歯においては、根管内壁の過度の脱灰につながることが示された。永久歯では、次亜塩素酸ナトリウムおよびEDTAの両者を使用した超音波洗浄が最も効果的であった。よって、有効な根管洗浄を行う場合、乳歯と永久歯では方法が異なることが示された。さらに、水酸化カルシウム製剤の根管充填後のアルカリ性の拡散では、永久歯の方が乳歯に比べ、拡散が広く進むことが示された。これは、象牙細管の太さまどによるところが大きいと考えられる。また、使用した水酸化カルシウム製剤(ビタペックス、カルシペックス、カルビタール)の特徴から、疎水性であるビタペックスは、歯根の外部にまではアルカリ性の拡散が得られず、外表面に留まることが示され、逆に、親水性であるカルシペックスおよびカルビタールは、歯根の外部にまでアルカリ性の拡散が認められた。この点から、歯根外部の炎症の状況を考慮した水酸化カルシウム製剤の選択が、一つの重要な点になることが示唆された。複雑な根管系を有する乳歯において、直接的な根管壁へのアプローチには限界が存在することは明らかであり、その点を考えると、有効な根管洗浄剤(次亜塩素酸ナトリウム)を根管に満たし、リーマーやファイルが届かない部分への超音波を使用した洗浄剤の効果を拡散させることにより、前述の限界を超えることができると考えられた。次年度は、n数を増加させ、より確実な方法にする予定である。ヒト乳歯は複雑な乳歯根管系により永久歯と比較して十分な根管治療が不可能とされている。しかし、乳歯の存在は、健全な口腔の成長発育において極めて重要であり、乳歯保存のために行う根管治療の精度の向上が、小児歯科臨床において大きな目標である。

乳歯の根管治療において、側枝、副根管の存在や根管形態による根管拡大の制限、根管拡大時に生じる根管壁のスメア層の存在、生理的歯根吸収が生じることなどが、理想的な根管治療の妨げになっているのが現状である。このような背景の中で、本研究は、乳歯根管治療における最も有効な根管洗浄法の確立を目的とした。試料はヒト抜去乳歯(歯根が残存しているもの)を用いた。各種根管洗浄薬剤の効果、ならびに従来型のシリンジのみを使用する洗浄方法と超音波を用いた洗浄方法の効果の違いを、根管壁のスメア層の除去に関わる象牙細管の開口度を指標に検索した。また、各種根管洗浄法によって処理された根管内に水酸化カルシウム製剤を満たし(根管充填)、水酸化カルシウム製剤によるアルカリ性の歯根外表面への拡散状況について観察した。以上の研究により、ヒト乳歯においては、次亜塩素酸ナトリウムを根管内に満たし、超音波洗浄を30秒行う方法が、スメア層の確実な除去および高い象牙細管の開口度の獲得に最適であり、もっとも効果的な根管洗浄方法であることが示された。また、この根管洗浄法により、歯根外表面への水酸化カルシウム製剤によるアルカリ性の拡散が有効に生じることが観察された。ヒト乳歯根管治療における最も有効な根管洗浄法は、次亜塩素酸ナトリウムと超音波を使用した洗浄であることを、本研究は示すことができた。乳歯と永久歯の適切な根管洗浄法には、大きな差が存在することが判明した。ここまでは予定通りであり、概ね順調に進んでいる。しかし、この結果を踏まえると、各動物における適切な根管洗浄法の確立に時間が必要であることが予想できる。計画している動物実験(ラット使用予定)での「有効な根管洗浄法の実施とそれに伴う歯根周囲の修復状況の検索」の遂行のためには、ラットの適切な根管洗浄法をまず確立しなければならない。これまで確立してきた、ヒトの乳歯ならびに永久歯の適切な根管洗浄法とは、別な方法となることが明らかであり、そのため準備の段階に時間が必要なため、動物実験に関してのみ計画よりやや遅れている状況である。24年度が最終年度であるため、記入しない。ヒトの乳歯および永久歯に関する適切な根管洗浄法については、概要を示すまでに至った。さらにn数を増やし、より確実な方法とする必要がある。本研究においては、今年度が最終年になるため、この点を中心に研究を遂行する。すなわち、本研究で明らかにできた最も有効な根管洗浄法による乳歯および永久歯の根管内壁の電子顕微鏡観察、水酸化カルシウム製剤の拡散状況などについて、n数を増やすことを行い、得られた3年間の結果をまとめ、臨床における乳歯の最も有効な根管洗浄法を確立する。永久歯についても、同様に行う。ここで、上記(11.現在までの達成度)のように、動物実験開始までに予定以上の時間が必要となっている状況は、好ましいものではなく、動物実験に時間を割くことによる研究時間の分散は避けたい。よって、動物実験については、できる範囲で行うまでとして、今後継続研究とする予定である。
多様体の幾何学と大域解析学

本研究は,多様体の幾何学と関連する諸問題を大域解析学の立場から総合的に研究するため,日本における代表的研究者を含む形で研究組織を作り,以下の研究集会を開催し関係する研究者間の共同研究を促進した.1.幾何学シンポジウム平成5年度と6年度に「幾何学と大域解析学」をテーマとして幾何学シンポジウムを開催し共同研究を行った.とくに平成5年度のシンポジウムは「第1回日本数学会国際研究集会」と合同で国際研究集会として開催し,国際研究交流の推進も図った.これらの共同研究によって,例えばカテノイド型のエンドをもつ種数の高い新しい極小曲面が構成され(梅原,山田の研究),調和写像の研究と非線形可積分系の研究に新しい多くの類似点が発見され(大仁田,宮岡の研究),下に有界な曲率をもつアレクサンドロフ空間の特異点集合,微分構造,リーマン構造が明らかにされ(大津,塩谷の研究),また多重ケプラー系とよばれる力学系が発見された(岩井,上野の研究).2.その他の研究集会巾零幾何学と解析,複素微分幾何学,力学系と微分幾何学,調和写像と極小曲面,リーマン幾何学の諸手法,等質空間と変分問題,調和写像と可積分系およびモデュライ空間,リーマン多様体と共形構造の幾何,大域解析と幾何などをテーマに,研究集会を開催し短期共同研究を行った.また,シンプレクティック幾何学に関してサーベイレクチャーを主体とした研究集会を開催し,大学院生や若手研究者の育成を図った.3.多様体の幾何学と大域解析学に関する国内外の最新の研究成果を収集・整理し,共同利用できる形のデータベースを作成した.また,電子ネットワークを利用して即時にプレプリント情報を提供できるシステムを整備した.本研究は,多様体の幾何学と関連する諸問題を大域解析学の立場から総合的に研究するため,日本における代表的研究者を含む形で研究組織を作り,以下の研究集会を開催し関係する研究者間の共同研究を促進した.1.幾何学シンポジウム平成5年度と6年度に「幾何学と大域解析学」をテーマとして幾何学シンポジウムを開催し共同研究を行った.とくに平成5年度のシンポジウムは「第1回日本数学会国際研究集会」と合同で国際研究集会として開催し,国際研究交流の推進も図った.これらの共同研究によって,例えばカテノイド型のエンドをもつ種数の高い新しい極小曲面が構成され(梅原,山田の研究),調和写像の研究と非線形可積分系の研究に新しい多くの類似点が発見され(大仁田,宮岡の研究),下に有界な曲率をもつアレクサンドロフ空間の特異点集合,微分構造,リーマン構造が明らかにされ(大津,塩谷の研究),また多重ケプラー系とよばれる力学系が発見された(岩井,上野の研究).2.その他の研究集会巾零幾何学と解析,複素微分幾何学,力学系と微分幾何学,調和写像と極小曲面,リーマン幾何学の諸手法,等質空間と変分問題,調和写像と可積分系およびモデュライ空間,リーマン多様体と共形構造の幾何,大域解析と幾何などをテーマに,研究集会を開催し短期共同研究を行った.また,シンプレクティック幾何学に関してサーベイレクチャーを主体とした研究集会を開催し,大学院生や若手研究者の育成を図った.3.多様体の幾何学と大域解析学に関する国内外の最新の研究成果を収集・整理し,共同利用できる形のデータベースを作成した.また,電子ネットワークを利用して即時にプレプリント情報を提供できるシステムを整備した.本研究は,多様体の幾何学と関連する諸問題を,大域解析学の立場から総合的に研究し,最先端の研究の推進と数理科学の今後の新しい発展・問題提起に資することを目的として行われた.そのために,日本における代表的研究者を含む形で研究組織を作り,以下の研究集会を開催し,大学院生を含め関係する研究者間の共同研究の促進を図った.1.第40回幾何学シンポジウム「幾何学と大域解析学」をテーマに,平成5年7月12日7月23日にかけて東北大学理学部において「第40回幾何学シンポジウム」を「第1回日本数学会国際研究集会」と合同で開催した.本研究集会には,国内から265名、国外から45名の計310名が参加し,二つの会場を利用して86の講演・研究発表が行われた.この研究集会中の共同研究によって,例えばカテノイド型のエンドをもつ種数の高い新しい極小曲面の例が構成され(加藤,梅原,山田,ラスマンの共同研究),また調和写像の研究と非線形可積分系の研究に関して新しい多くの類似点が発見された(大仁田,後藤,ボルトン,ウッドワードの研究など).これらの研究成果は,研究集会後プロシーディングスにまとめられ,国内外の主要研究機関に無償配布された.2.その他の研究集会平成5年10月平成6年2月にかけて,京都大学数理解析研究所,福岡大学,蒲郡市蒲郡荘,東京工業大学,岡山大学,筑波大学,北海道大学において,短期共同研究のための研究集会を開催した.これらの研究集会において,巾零幾何学と解析,複素微分幾何学,力学系と微分幾何学,調和写像と極小曲面,リーマン幾何学の諸手法,等質空間と変分問題などをテーマに活発な共同研究が行われた.本研究は,昨年度に引き続き,多様体の幾何学に関連する諸問題と大域解析学の立場から総合的に研究するため,日本の代表的研究者を含む形で研究組織を作り,以下の研究集会を開催し,関係する研究者間の共同研究の促進を図った.1.第41回幾何学シンポジウム

平成6年7月2528日にかけて,筑波大学数学系において「第41回幾何学シンポジウム」を開催した.大学院生を含めて200余名が参加し,36の講演・研究発表が行われた.この研究集会での共同研究によって,例えば下に有界な曲率をもつアレクサンドロフ空間の特異点集合,微分構造,リーマン構造が明らかにされ(大津,塩谷の共同研究),また多重ケプラー系とよばれる力学系が発見され,その量子化とエネルギー固有値が見いだされた(岩井,上野,片山の共同研究).2.その他の研究集会平成6年10月平成7年1月にかけて,東京都立大学,筑波大学,蒲郡市蒲郡荘,岡山大学において,短期共同研究のための研究集会を開催した.これらの研究集会において,調和写像と可積分系およびモデュライ空間,リーマン多様体と共形構造の幾何,力学系と微分幾何学,大域解析と幾何などをテーマに活発な共同研究が行われた.また,分担者・深谷賢治が中心となり,シンプレクティック幾何学に関してサーベイレクチャーを主体とした研究集会を開催した.3.多様体の幾何学と大域解析学に関する国内外の最新の研究成果を収集・整理し,共同利用できる形のデータベースを作成した.分担者・荻上紘一を中心に,電子ネットワークを利用して即時にプレプリント情報を提供できるシステムを整備した.
シャペロニンGroELの機能発現機構の新側面の検証

熱ショック蛋白質の一つ,シャペロニン蛋白質GroELの新たな機能的側面を明らかにするため,昨年度に引き続き,基質結合に関する共通構造モチーフ(α/β構造)を検索するとともに,1)α/β構造モチーフを持つトリオースリン酸イソメラーゼ(TIM)の再生中間体がGroELにトラップされた.GroEL-TIM複合体の様々なヌクレオチド存在下での生産的解離について調べた。また,これらのヌクレオチド,特にADPについて,2)他のα/β構造蛋白質であるタカアミラーゼを用いた研究とさらに3)GroELと相同である他種由来のシャペロニンを用いたヌクレオチド特異性について研究を行った。(1) TIMを代表とする解答系酵素とGroELとの相互作用の解析すべてα/β構造を有する解糖系酵素10種類の再生中間体はGroELによって認識され,安定な複合体を形成することが明らかになった。その中のTIMをはじめ4種類の酵素では,ATPだけでなくADP存在下でも効率よくGroELから解離することが確認された。このことは,ストレス条件下でATPが減少した細胞内におけるADPの有効利用を示唆するものである。(2) GroELとタカアミラーゼとの相互作用の解析α/β構造をしたタカアミラーゼの再生中間体もGroELに安定に結合し,その複合体もADP存在下で効率よく再生することが明らかになった。大腸菌由来のGroELシャペロニンと他の菌体Methylobacillusglycogenes由来のシャペロニンを精製し,そのヌクレオチド特異性を調べたところ,GroELとほぼ同様であることが判明した。これら結果はすべて,シャペロニン蛋白質一般に,その機能発現にはATPだけではなく様々なヌクレオチド,特にADPの利用特性が普遍的であることを強く示唆しており,細胞内でのADP依存的な新規なシャペロニン機能の重要性を示している。熱ショック蛋白質の一つ,シャベロニン蛋白質GroELはin vitro,in vivoを問わず,オリゴマー酵素・蛋白質をはじめ,様々な蛋白質の立体構造形成反応を助ける機能を有している。この蛋白質の新たな機能的側面を明らかにするため,本年度はその基質結合に関する共通構造モチーフ(α/β構造)を検索するとともに,その代表的なα/β構造をした酵素,トリオースリン酸イソメラーゼの構造安定性について物理化学的な手法を駆使して研究を行った。1.GroELとの構造形成中間体との相互作用の解析再生中間体を認識して結合する性質をもつGroELの基質特異性を基質蛋白質の構造特性(二次構造モチーフ)に注目して研究を進めた。αヘリックス構造に富むアスパルターゼとβ構造に富むGroES,α/β構造をとる解糖系酵素トリオースリン酸イソメラーゼを用い,これらの酵素を塩酸グアニジンで変性させ,再生させるときにGroELに安定に補足されるかをゲルろ過クロマトグラフィーとSDS-PAGEを用いて調べた。その結果,トリオースリン酸イソメラーゼが特に強因にGroELに結合することが判明した。2.トリオースリン酸イソメラーゼの安定性と構造形成反応の特徴付けGroELに強固に認識されるトリオースリン酸イソメラーゼ(分子量5万3千,二量体)の構造安定性,変性再生反応をCDや蛍光装置によって詳細に調べた。その結果,この二量体酵素は変性中間体として一旦単量体を形成し,その単量体がさらに変性していくことが分かった。従って,二状態転移モデルではなく三状態モデルで考慮しなければならないことが判明した。シャベロニンがこの中のどの分子種と強く相互作用するかを今後調べる予定である。
強磁性体における非平衡マグノンの擬縮状態の研究

強磁性体の磁気モーメントに平行に強いマイクロ波磁場を加え非線形励起(パラメトリック励起)を行うと,特定の波数を持ったマグノンのみが強く励起されて、マグノン非平衡状態を作り出すことが出来る.これらのマグノンはマグノン間散乱過程によりエネルギーを失い,やがてマグノンバンドの底に集まって凝縮状態になることが予想される.この研究ではまずこの凝縮状態のマグノンが放射するマイクロ波を探索し,その性質を明らかにしようとした.非線形励起実験はイットリウム・鉄・ガ-ネット(YIG,直径約1mmの単結晶球)の磁化容易軸である[III]軸方向に磁場を加えて行った.励起マイクロ波周波数は9.6GHzで,シンセサイザからの出力マイクロ波を進行波管増幅器により最大16Wに増幅して試料に加えた.その結果試料の周りに巻いた小さいピックアップコイルによってマイクロ波信号が検出された.そのシグナルはロ-パスフィルタ,低雑音マイクロ波増幅器を経てマイクロ波・スペクトラム・アナライザで観測された.そのマイクロ波の周波数は励起マイクロ波のそれとは異なり、スピン波バンドの底よりやや低い周波数およびその2倍,3倍の周波数であった.そのスペクトルは幅を持っているため,マグノンが単一周波数に凝縮しているという確証はまだ得られていない.また非平衡マグノン対とそれを励起するマイクロ波共振器との非線形相互作用も重要になり、それら2つの結合系として扱わなければならない.その考えの基に理論的考察も進めている.強磁性体の磁気モーメントに平行に強いマイクロ波磁場を加え非線形励起(パラメトリック励起)を行うと,特定の波数を持ったマグノンのみが強く励起されて、マグノン非平衡状態を作り出すことが出来る.これらのマグノンはマグノン間散乱過程によりエネルギーを失い,やがてマグノンバンドの底に集まって凝縮状態になることが予想される.この研究ではまずこの凝縮状態のマグノンが放射するマイクロ波を探索し,その性質を明らかにしようとした.非線形励起実験はイットリウム・鉄・ガ-ネット(YIG,直径約1mmの単結晶球)の磁化容易軸である[III]軸方向に磁場を加えて行った.励起マイクロ波周波数は9.6GHzで,シンセサイザからの出力マイクロ波を進行波管増幅器により最大16Wに増幅して試料に加えた.その結果試料の周りに巻いた小さいピックアップコイルによってマイクロ波信号が検出された.そのシグナルはロ-パスフィルタ,低雑音マイクロ波増幅器を経てマイクロ波・スペクトラム・アナライザで観測された.そのマイクロ波の周波数は励起マイクロ波のそれとは異なり、スピン波バンドの底よりやや低い周波数およびその2倍,3倍の周波数であった.そのスペクトルは幅を持っているため,マグノンが単一周波数に凝縮しているという確証はまだ得られていない.また非平衡マグノン対とそれを励起するマイクロ波共振器との非線形相互作用も重要になり、それら2つの結合系として扱わなければならない.その考えの基に理論的考察も進めている.強磁性体の磁気モーメントに平行に強いマイクロ波磁場を加え非線形励起(パラメトリック励起)を行うと,特定の波数を持ったマグノンのみが強く励起されて,マグノン非平衡状態を作り出すことが出来る.これらのマグノンはマグノン間散乱過程によりエネルギーを失い,やがてマグノンバンドの底に集まって凝縮状態になることが予想される.この研究ではまずこの凝縮状態のマグノンが放射するマイクロ波を探索し,その性質を明らかにしようとした.非線形励起実験はイットリウム・鉄・ガ-ネット(YIG,直径約1mmの単結晶球)の磁化容易軸である[III]軸方向に磁場を加えて行った.励起マイクロ波周波数は9.6GHzで,シンセサイザからの出力マイクロ波を進行波管増幅器により最大16Wに増幅して試料に加えた.その結果試料の周りに巻いた小さいピックアップコイルによってマイクロ波信号が検出された.そのシグナルはロ-パスフィルタ,低雑音マイクロ波増幅器を経てマイクロ波・スペクトラム・アナライザで観測された.そのマイクロ波の周波数は励起マイクロ波のそれとは異なり,スピン波バンドの底よりやや低い周波数およびその2倍,3倍の周波数であった.そのスペクトルは幅を持っているため,マグノンが単一周波数に凝縮しているという確証はまだ得られていない.また非平衡マグノン対とそれを励起するマイクロ波共振器との非線形相互作用も重要になり,それら2つの結合系として扱わなければならない.その考えの基に理論的考察も進めている.
高速エネルギースイッチングデュアルエナジーCTを用いた遅延造影による心筋梗塞診断

心筋梗塞と診断された17症例の梗塞心筋につき、高速エネルギースイッチング法を用いた遅延造影CTにて11種類の仮想単色X線画像(0から140keVまでの10keV毎)とヨード密度画像を作成し、それらの診断能、貫壁性、画質、体積計測につき評価した。ヨード密度画像の画質が有意に高く、全ての評価項目において最も実用的でMRI同様に有用な情報を提供することができ、MRIが禁忌な症例においても、代替的に梗塞心筋を評価することが可能になることが示唆された。研究内容は、第102回北米放射線学会(RSNA 2016)にて発表し、新たな知見をもとに論文を作成し、海外の英文雑誌に投稿した。研究内容を学会発表予定であり、論文作成中である。心筋梗塞と診断され、高速エネルギースイッチング法を用いた遅延造影CTと遅延造影MRIが撮像された17症例を研究の対象とした。遅延造影CTでは各症例毎に、40keVから140keVまでの10keV毎の仮想単色X線画像とヨード密度画像(それぞれ左室短軸像)を作成した。計12種類のCT画像による梗塞心筋の診断能(16セグメントモデル、5ポイントスケール、項目:感度・特異度・陽性的中率・陰性的中率・正確度・ROC下曲線下面積)、壁深達度(5ポイントスケール)、画質(Contrast-to-noise ratio(CNR)と%signal increase(%SI))、梗塞体積につき評価した。12種類の遅延造影CT画像の中のうち、ヨード密度画像のCNRと%signal increaseが有意に高く、ヨード密度画像は他評価項目においても最も実用的で有用な画像であった。特に梗塞心筋体積の定量解析においては、遅延造影MRIによる計測と同等の数値を示した。高速エネルギースイッチング法を用いた遅延造影CTにより生成されるヨード密度画像は、ヨード密度を強調する特殊な画像特性によって高いヨードコントラストを実現することができ、梗塞心筋診断における定性評価・定量評価において大変有用であり、MRIと同じように診断に有用な情報を提供することが可能であった。高速エネルギースイッチング法を用いた遅延造影CTは、MRIが禁忌な症例において代替的に梗塞心筋の評価が可能であることが示唆された。研究内容は、第102回北米放射線学会(Radiological Society of North America(RSNA)2016)にて発表し、新たな知見をもとに論文を作成し、海外の英文雑誌に投稿した。症例数を蓄積し、可能であれば検討に追加する。学会発表を通じ、検討に変更点があれば、その都度修正を行う。放射線診断研究過程において、検討項目の追加・再考に伴い、物品費の内訳の変更が必要であると判断されたため。研究内容の遂行に伴う、画像評価用の機器・統計解析ソフトやモデルなどの購入、国内・国際学会(予定)での発表、データ保存、資料などの収集、論文作成等への使用を予定している。