hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
硬さ可変結合組織研究の総括

硬さ可変結合組織(CCT)の全側面について研究した。CCTは、軟S、標準M、硬Hの3つの力学的状態を示す。M→Hを起こすNSFと、M→Sを起こすソフニンという新規タンパク質をCCTから単離した。この結果と電子顕微鏡像とから、S→Mはテンシリンによるコラーゲン分子間の凝集(これはソフニンで解除される)、M→HはNSFによるコラーゲン微繊維間の橋掛けによって起こるという分子機構を提案した。3状態の酸素消費量と硬さの測定から、CCTを用いて姿勢を維持すると、筋収縮による場合に比べ、1/70の消費エネルギーで済み、棘皮動物のきわめて低いエネルギー消費にCCTが大きく寄与していることが明らかになった。硬さ可変結合組織(キャッチ結合組織)のエネルギー消費量を、ナマコ真皮を用いて調べた。真皮は軟らかい状態、標準状態、硬い状態の3状態をとる。硬い状態のエネルギー消費量VO_2(μl/g/h)は2.45であり、標準状態の1.5倍であった。ナマコ縦走筋のVO_2は、弛緩時が9.21、収縮時が23.5であった。ひずみ2%の際の硬い状態の真皮の硬さは9.49MPa、縦走筋の最大張力は20.4kPであった。これらの測定値に基づいて、ナマコが姿勢維持を、真皮を用いて行う際と、筋肉を用いて行ったとした際とで比べると、真皮を用いる方が1/100のエネルギーで姿勢を維持できることがわかった。キャッチ結合組織を用いるときわめて省エネであることが、はじめて実証された。標準状態から硬い状態に変化する際、15%もの水が真皮から出て行くことを発見した。ただし、高浸透圧の海水中でそれだけの水を真皮から取り去っても、硬さは増加しなかったため、水の減少が直接硬さ変化を引き起こしているのではない。硬くなる際に疎水結合が増加する等があって水の移動が起こっていると思われる。テンシリンやカルシウムによって軟らかい状態から標準状態に硬さが増加する際には、水の移動はみられなかった。よって、軟らかい状態から標準状態に硬さが増加する機構と、標準状態から硬い状態に硬さが増加する機構とでは、分子機構が異なることが強く示唆された。ナマコ真皮を軟らかくするペプチドであるホロキニン1の抗体を作成し、ナマコにおける抗ホロキニン1抗体陽性反応を示す場所を調べた。陽性反応は、体壁においては、体壁縦走筋が体壁に結合している部位の結合組織、管足においては,結合組織、筋上皮細胞、内腔中の遊離細胞に見られ、放射神経や管足神経には見られなかった。1E11(棘皮動物神経系を特異的に染める抗体)との二重染色を行ったが、両方に染まる細胞はなかったため、ホロキニンは神経ペプチドではないと思われる。ナマコのキャッチ結合組織は3つの状態(軟らかい状態、標準状態、硬い状態)をとる。硬い状態においては、体の保護や姿勢を保つ役割をはたす。クリイロナマコ真皮を使って硬くなった時のエネルギー消費量を測定した結果から、キャッチ結合組織を用いた姿勢制御は省エネだと結論されてきた。では軟らかくなる時のエネルギー消費量はどうなのだろうか?シカクナマコ真皮は機械刺激の大きさにより、標準状態から硬い状態にも、標準状態から軟らかい状態にもすることができる。そこで、これを用いて3状態でのエネルギー消費量を求めた。エネルギー消費量は酸素消費量を指標とした。15%圧縮ひずみを1Hzで90秒間与えると、標準状態の真皮は硬くなった。80%の単一圧縮ひずみを180秒間与えると軟らかくなった。刺激下での酸素消費率(平均±SD、単位μLO_2/h/g)は、標準状態1.14±0.60,硬い状態2.20±0.80,軟らかい状態12.52±40.47であった。硬い状態の方が軟らかい状態よりエネルギー消費量が少ない上に、軟らかい状態でも、筋肉の収縮時に比べてはるかにエネルギー消費量の少なく、やはり、キャッチ結合組織による姿勢維持は筋肉によるより省エネであるという仮説が検証された。ニセクロナマコ体壁真皮より、真皮を硬くするタンパクを新たに見いだした。これまで軟らかい状態から標準状態へと硬さを増大させるタンパクとしてテンシリンが報告されていたが、新発見のタンパクは標準状態の真皮を硬くする真の硬化因子である。テンシリンはCa^<2+>欠如海水中でしか効果をもたないが、このタンパクはCa^<2+>存在中でも効果をもつ。

ゲル濾過からの推定分子量は約2.4kDaであり、テンシリンよりかなり小さなタンパク質だった。キャッチ結合組織とは硬さの変わる結合組織である。硬さは細胞外の高分子(コラーゲンなど)の間の架橋が変わることによると想像されており、硬化を起こすタンパクはすでに報告した。本年度はナマコ体壁真皮(代表的なキャッチ結合組織)から、軟化因子の抽出を試みた。因子の効果は、トリトンX-100処理をして細胞を破壊した真皮において検定したが、これは細胞外成分に直接効く因子を求めたかったからである。軟らかくしたシカクナマコ真皮を5MNaC1緩衝液で抽出したものには、軟化活性があった。これをゲル濾過、陰イオン交換カラム、さらに低分子用のゲル濾過カラムを通すと、推定分子量6.5kDaの画分に軟化活性が出た。キャッチ結合組織は軟らかい状態、標準状態、硬い状態の3つの状態をとることができるが、この軟化因子は標準状態からの軟化を引き起こすものである。硬さ変化に伴うエネルギー消費量を酸素消費率の測定から見積もった。シカクナマコ体壁の真皮、パイプウニのキャッチアパレータス、アオヒトデの体壁真皮において、各状態での酸素消費率を測定したところ、軟らかい状態で一番大きく、次が硬い状態、一番少ないのが標準状態であった。硬い状態ではどの結合組織でも標準状態の1.5倍の酸素を消費した。軟らかい状態では標準状態の2-9倍の消費率だったが、それでも弛緩中の筋のものより少なかった。ナマコ個体の酸素消費率を測定し、キャッチ結合組織の酸素消費がその内のどれくらいの割合を占めているかを見積もったところ、標準状態では個体の消費量の1/4、硬い状態では1/3、軟らかい状態では3/4となった。キャッチ結合組織のエネルギー消費量は、個体のエネルギー消費量のかなりの部分を占めていた。棘皮動物は個体のエネルギー消費量が他の動物に比べて極端に低い。キャッチ結合組織が少ないエネルギー消費で支持機能をはたしていることが、そのことに大きく寄与していることが分かった。硬さ可変結合組織は、軟状態、標準状態、硬状態の3つの状態の間で、力学的性質の変化を示す。“標準→軟"の変化を引き起こす新規タンパク質(分子量20kDa)をナマコ体壁真皮の硬さ可変結合組織から単離し、softeninと命名した。界面活性剤で処理して細胞を破壊することにより作成した「体壁真皮の細胞破壊モデル」と、さらにそれを凍結融解処理した「凍結融解モデル」とを作成し、前者は標準状態に、後者は軟状態に対応することを確かめた後、前者にソフニンを作用させると軟化した。後者にテンシリン(ナマコ真皮由来の“軟→標準"を起こすタンパク)を作用させると“軟→標準"が起こり、そこにソフニンを与えると再度軟化した。テンシリンは単離したコラーゲン繊維懸濁液を凝集させることが知られているが、懸濁液にソフニンを加えると凝集は分散した。軟、標準、硬の3状態の電子顕微鏡像を比較したところ、“軟→標準"ではコラーゲン繊維が太くなっており、“標準→硬"では、繊維間に架橋が多数観察された。以上の結果をもとに、ナマコ真皮の硬化は2段階で起こり、“軟→標準"ではテンシリンの作用によりコラーゲン微繊維が集まって太い繊維となり(これはソフニンで拮抗される)、“標準→硬"では太くなった繊維間に(NSFによる?)架橋ができる、という分子機構を提案した。私はこの3月に定年になり、この後、硬さ可変結合組織の仕事を引き継ぐ人間は、当分出ないと思われるが、定年までに、硬さ変化機構の大きまかな見取り図を提案できたことに満足している。
一斉更新過程における”陣取り”の役割ータケササ類のクローン特性の進化と適応的意義

長寿命一回繁殖性植物であり、広域同調開花するという特異的なタケササの生活史を理解するために、クローン特性が更新成功にどのように関わっているかを明らかにすることは重要である。本研究では、一斉開花枯死後のササの更新過程に着目し、クローン特性が群落形成過程に果たす役割を検証した。叢生型地下茎で株立ちする熱帯のタケとは異なり、北半球温帯のタケは水平に伸長する単軸型地下茎を有する。一斉枯死後に、林床という不均質な環境下でただ一度の更新機会で確実に成功するためにクローン特性がどう機能しているかを明らかにし、それをもとにタケササ類の地下茎伸長様式の進化モデルを提唱し、クローン特性の進化とその適応的意義に迫ることが本研究の目的である。本年度は、1)混合型の地下茎を有し、1995年に一斉開花枯死した十和田湖畔ブナ林でのチシマザサ実生由来個体群の動態調査を継続した。近年急速に回復が進む閉鎖林冠下でのササ群落の回復に寄与している侵入ジェネット(Matsuo et al. 2018)の地下茎の追跡を行い、それらが林冠ギャップなど明るい場所から侵入してきたものであることを示した(Tomimatsu et al.投稿中)。このことは混合型地下茎をもつことが不均質な環境を有するブナ林内での群落回復に大きく寄与していることを意味する。2)これらの成果をもとに、北京で開催されたBamboo & Rattan Congress2018に招待され講演を行い、中国他世界のタケ研究者と交流した。その後、再度中国での現地踏査・交流セミナーを行い、タケ研究ネットワークの構築に努めた。従来のタイの研究者との交流も含め、熱帯温帯へのタケササのクローン構造の変化と開花習性の進化についての更なる研究推進体制を作ることができた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。長寿命一回繁殖性植物であり、しばしば広域にわたって同調開花するという特異的なタケササ類の生活史の進化を理解するためには、熱帯から温帯へのクローン特性の変化を考える必要がある。本研究では、一斉開花枯死後のササの更新過程に着目し、クローン特性が群落形成過程に果たす役割を検証する。叢生型の地下茎をもち株立ちする熱帯のタケと異なり、温帯では水平に伸長する単軸型地下茎を有している。一斉枯死後に、林床という不均質な環境下で、ただ一度の更新機会で確実に成功するために、場を占める(“陣取り")ためにクローン特性がどのように機能しているのかを明らかにし、それをもとにタケササ類の地下茎伸長様式の進化モデルを提唱し、クローン特性の進化とその適応的意義に迫ることが本研究の目的である。研究初年度の2015年度においては、これまで長期にわたって行ってきた共同研究の成果をまとめるとともに、更新過程におけるクローン成長の持つ意味を明らかにするための研究に着手した。1.第11回クローナル植物国際ワークショップ(チェコ)に参加して成果を発表すると共に、最新の研究成果を踏まえてクローナル植物としてのタケササ類の特性を議論した。2.クローン成長が森林林床という不均質な環境におけるササの更新過程にどのように機能しているのかを明らかにするために、一斉開花枯死後20年を経たブナ林での更新個体群のジェネット構造の変化を明らかにし、旺盛な平面的成長を示すジェネットが暗い林内に侵入して群落回復に寄与していることを明らかにした。3.暗い林内での更新個体の成長に生理的統合が寄与しているかを明らかにするために、地下茎切断実験に着手した。4.第63回日本生態学会にて、「『空間』からクローナル植物を捉え直す:タケ・ササ類の生態と進化」と題した企画集会を行い、クローナル植物としての観点からのタケササの生態に関する議論を深めた。本研究課題は、これまで長期にわたって続けてきた共同研究の継続的な課題の追求である。初年度である本年は国際学会への参加や国内学会企画集会により、これまでの研究成果をもとにした論点整理を行い、今後の方向性に関する議論を深めることができた。さらには、生理的統合がササの更新過程に関して機能しているかどうかを明らかにするための新たな研究に着手することができた。ただし、更新過程におけるジェネット動態を明らかにするための大量サンプルのDNA解析の結果が十分に吟味できていない面があり、その作業が今後の課題である。長寿命一回繁殖性植物であり、しばしば広域にわたって同調開花するという特異的なタケササの生活史を理解するためには、クローン特性が更新成功にどのように関わっているのかを明らかにすることが必要である。叢生型地下茎をもち株立ちする熱帯のタケとは異なり、温帯では水平に伸長する単軸型地下茎を有している。一斉枯死後に、林床という不均質な環境下で、ただ一度の更新機会で確実に成功するために、そうしたクローン特性が場を占める("陣取り")ためにどのように機能しているかを明らかにし、それをもとにタケササ類の地下茎伸長様式の進化モデルを提唱し、クローン特性の進化とその適応的意義に迫ることが本研究の目的である。本年度は、林床での環境条件とジェネット動態の関係性を探求するために、1)単軸型地下茎のみをもち、2007年に一斉開花したチュウゴクザサの更新個体群を対象として、ジェネットを単位とした個体群動態を調査した。

また、当該調査地はシカの食害が著しいために調査地を取り巻く防護策を設けていたが、その周囲はほとんど植生がない状態となった。そのため、調査区を取り巻くより広い柵を設置し、空いた空間へササがどう広がっていくかを調べるための準備を行った。一方、2)混合型地下茎を有するチシマザサに関して、閉鎖林冠下でのササの回復に関して、明所から地下茎で侵入する個体の寄与が大きいことを明らかにし、地下茎切断実験区の継続調査を行い、生理的統合の有用性について考えるためのデータ蓄積を行った。3)また、ササの一斉枯死と群落回復がブナ林の更新にどう影響しているかについて、ササ枯死後のブナ稚樹の成長追跡を行い、ササの枯死がブナ林の更新に影響しているかどうかについて議論した。本研究課題は、研究代表者らが長年にわたって続けてきた共同研究の継続的課題である。異なる地下茎形態をもつササの更新過程を追跡できており、着実に知見を蓄積している。ただし、大量のサンプルの遺伝解析を要すること、また、調査地におけるクマの出現やシカの食害など調査の阻害要因があることなども問題点もあるが、それでも最低限の作業は行えていると考える長寿命一回繁殖性植物であり、しばしば広域にわたって同調開花するという特異的なタケササの生活史を理解するためには、クローン特性が更新成功にどのように関わっているかを明らかにすることが必要である。本研究では、一斉開花枯死後のササの更新過程に着目し、クローン特性が群落形成過程に果たす役割を検証する。叢生型地下茎をもち、株立ちする熱帯のタケとは異なり、北半球温帯のタケは水平に伸長する単軸型地下茎を有している。一斉枯死後に、林床という不均質な環境下でただ一度の更新機会で確実に成功するためにそうしたクローン特性が場を占める("陣取り")ためにどのように機能しているかを明らかにし、それをもとにタケササ類の地下茎伸長様式の進化モデルを提唱し、クローン特性の進化とその適応的意義に迫ることが本研究の目的である。本年度は、1)混合型の地下茎を有するチシマザサを対象とし、1995年に一斉開花枯死した十和田湖畔のブナ林でのチシマザサ実生由来個体群の動態についての調査を継続した。更新初期では、林内の不均質な光環境を反映してササの回復状況に粗密が生じるが、その後ギャップなど明るい場所で十分成長したジェネットが地下茎により林内に侵入することによって急速に回復が進むことを明らかにし、林内の不均質な環境にまたがって分布するジェネットの存在が林内全域のササの回復を加速していることを明らかにした(Matsuo et al. 2018)。2)また、閉鎖林冠下での地下茎切断実験を継続して行い、実験開始後3年間では、侵入ジェネットは地下茎を切断されたとしても特に成長が低下する傾向は認められず、明確な物質転流の効果は認められなかった。また、3)タイにおいて熱帯性タケ類のクローン構造と開花習性について踏査と情報収集をおこない、二度にわたる国際セミナーを開いて、熱帯と温帯のタケとの差異についての議論を深めた。本研究課題は、研究代表者らが長期にわたり継続している共同研究であり、長期研究でなければ得られない成果がまとまりつつある。
InAlGaN窒化物4元混晶を用いた紫外高効率発光デバイスの研究

波長250nm-350nm帯の深紫外発光ダイオード(LED)は、殺菌、浄水、医療分野、白色照明、生物分野などの幅広い分野での応用が期待されている。本研究では、パルス供給結晶成長法を用いた窒化アルミニウム(AlN)の低貫通転位密度の低減、InAlGaN窒化物4元混晶を用いた高内部量子効率発光層の実現、多重量子障壁を用いた電子リーク抑制による注入効率の改善など行うことにより、高効率深紫外LEDを実現した。紫外高効率発光ダイオード(LED)、半導体レーザ(LD)は、殺菌・浄水、医療、公害物質の高速分解処理、白色照明、高密度光記録等、幅広い分野での応用が期待されている。本研究は波長250-350nmの紫外領域の窒化物高効率LED、LDを実現することを目的とする。波長が360nmより短い紫外領域においては、高輝度紫外発光材料の欠如、ワイドバンドギャップ型窒化物の欠如、ならびに低貫通転位密度AlN基板の欠如のため、未だ高効率LED、LDは実現していない。本研究では、ワイドバンドギャップAlGaN(窒化アルミニウムガリウム)にIn(インジウム)を加え、In組成変調領域への電子局在効果、あるいは、点欠陥の低減効果により、常温紫外高効率発光、ならびに高濃度p型ドーピングを実現する。以下の項目を実現することにより、波長250-350nmの紫外領域の高効率LEDならびに半導体レーザの実現を試みる。(1)高品質InAlGaN量子井戸を成長し高い内部量子効率を目指す。含有不純物濃度、点欠陥密度の低減を行うことで最終的には内部量子効率70%以上を目指す。(2)p型AlGaNにInを混入することで高ホール濃度を実現する。貫通転位の低減とInの混入により点欠陥を減少させ自己補償効果を抑制することでホール濃度の改善を試みる。(3)高品質AlN基板の作製を行う。サファイア基板上にMOCVD法を用いて厚膜AlNを体積させることにより、低転位密度AlNを実現する。(4)垂直注入構造を導入する。ヒートシンクへのエピ面ボンディングとサファイア基板のリフトオフにより垂直電流注入構造とし効率よい素子冷却を行うことにより高効率化を行う。波長250nm-350nm帯の紫外高効率発光ダイオード(LED)は、半導体白色照明、浄水・殺菌、医療分野、生物分野等、幅広い分野での応用が期待されている。しかし、波長が360nmより短い紫外領域においては、高輝度紫外発光材料の欠如、ワイドバンドギャップp-型半導体の欠如、ならびに高品質AlN(窒化アルミニウム)基板の欠如等のため、未だ高効率LEDは実現していない。本研究は、波長250-350nmの紫外高効率LEDを実現することを目的とする。我々はワイドバンドギャップAlGaN(窒化アルミニウムガリウム)にInを加えると、In組成変調効果により紫外高効率発光が可能になることをすでに明らかにしている。本研究では、発光層にInAlGaN4元混晶を用い、さらに、AlNベースバッファーの高品質化と高濃度P型化を実現することにより、250-350nm帯高効率紫外LEDを実現する。本年度は、高濃度p型化とAlGaNバッファ層の高品質化を行うことにより、InAlGaN紫外LEDの高出力化を行った。まず、AlGaNバッファの高品質化を行い、AlGaNバッファー層のX線回折半値幅が紫外LEDの出力に大きく影響することを明らかにした。002方向X線回折半値幅を従来の1500arcsecから700arcsec程度まで低減することにより、約5倍の出力向上を達成した。また、これまで用いていたp-AlGaN層に代わりp-InAlGaN層を用いることにより、紫外LEDの高出力化に成功した。これらの効果を用いることにより、波長342nmにおいて8.5mWの高出力を得た。電極面積あたりの紫外パワー密度としては6.8W/cm^<-2>が得られ波長350nmより短波の紫外領域におけるトップデータを記録した。しかし、波長が360nmより短い紫外領域においては、高輝度紫外発光材料の欠如、ワイドバンドギャップp-型半導体の欠如、ならびに高品質AIN(窒化アルミニウム)基板の欠如等のため、未だ高効率LEDは実現していない。本研究では、発光層に高効率紫外発光可能なInAlGaN4元混晶を用い、さらにAINバッファーの高品質化と高濃度p型化を実現することにより、250-350nm帯高効率紫外LEDの実現を目指している。本年度は、InAlGaN4元混晶を用いた紫外LEDの短波長化の準備として、すでに研究の進んでいるAlGaN系材料を用いて短波長LEDの実現を試みた。サファイア上に高品質AIN結晶を成長する方法として、「アンモニアパルス供給多層成長方」を新たに考案した。

この方法を用いて、貫通転位密度が低く、原子層オーダーの平坦性をもち、さらにクラックが無く、安定なIII族極性を持つAIN層の成長に成功した。刃状転位密度:7×10^8cm^<-2>程度を実現し、現在得られている最高レベルの紫外LED用AINテンプレート作製に成功した。このテンプレート上にAlGaN量子井戸を作製した結果、発光波長250-280nm帯の量子井戸において、PL発光強度が従来の50倍以上増加した。さらに得られたAINテンプレート上にAlGaN量子井戸LEDを作製し、波長222-273nm深紫外LEDのシングルピーク動作を実現した。また、波長248-273nmでは室温CW動作において1mW以上の光出力を観測した。外部量子効率は、波長248nmにおいて0.32%、227.5nmにおいて0.2%が得られた。波長250nm-350nm帯の紫外高効率発光ダイオード(LED)は、半導体白色照明、浄水・殺菌、医療分野、生物分野等、幅広い分野での応用が期待されている。しかし、波長が360nmより短い紫外領域においては、高輝度紫外発光材料の欠如、ワイドバンドギャップp-型半導体の欠如、ならびに高品質AIN(窒化アルミニウム)基板の欠如等のため、未だ高効率LEDは実現していない。本研究では、発光層に高効率紫外発光可能なInAlGaN4元混晶を用い、さらにAlNバッファーの高品質化と高濃度p型化を実現することにより、250-350nm帯高効率紫外LEDの実現を目指している。本年度は、InAlGaN4元混晶およびAlGaNを用いた紫外LEDの短波長化と高出力化を行った。「アンモニアパルス供給多層成長方」を用いたサファイア上高品質AIN結晶テンプレートの作製をさらに進め、低転位化と大面積均一化を行った。高品質テンプレート上にAlGaN量子井戸LEDを作製し高出力化を行った。その結果、波長234nm、241nm、256nm及び264nmにおいてそれぞれ室温CW出力0.4mW、1.1mmW、4mW、11.6mWを達成しいずれもその波長における最高出力を実現した。また高Al組成InAlGaN量子井戸の高品質化に成功し280nm帯高効率LEDを実現した。30nm/hという低速成長レートを用いることにより、高Al組成InAlGaNの高品質結晶成長に始めて成功した。またInAlGaNにSiをライトドープすることにより量子井戸の原子層レベル平坦性と酸素不純物濃度の低減を実現し、それによって推定80%程度の高い内部量子効率発光を実現した。InAlGaN発光層、InAlGaN4元n型およびp型層を用いたLEDを作製し、波長282nmにおいて室温CW出力10.6mW、室温EQE 1.2%を得た。本研究では、発光層に高効率紫外発光可能なInAlGaN4元混晶を用い、さらにAINバッファーの高品質化と高濃度p型化を実現することにより、250-350nm帯高効率紫外LEDの実現を目指している。
生体基盤材料の開発

近年、世界における材料研究の大きな流れとして、より高次な生体機能が注目されるようになってきた。一方、物性の優れた高分子材料をどのようにして生体内で働かせるのかということも重要な課題となりつつある。この様な趨勢を踏まえ、本企画調査研究では、高分子材料の機能発言と生体親和性、あるいは生体内輸送を軸に、生体分子と親和性のある新しい高分子(高分子複合体)を合成し、生体におけるその作用機構を高分子化学に基づく分子レベルで研究することを目的とした。このため、異なる分野の専門的知見に基づく研究討論を促進し、異なる高分子および生体分子を扱う研究者間の情報交換を円滑に進めるべく、以下の活動を行った。(1)本企画調査研究の公開シンポジウムを開催して、生体基盤材料の今後の研究の方向性について議論を行い、お互いの理解を深めた。(2)インターネット上にメイリンググループを結成し、電子メイルを用いて研究分担者間の遠隔討諭を繰り返し行うことにより、分子レベルで生体系を理解するための方法論について研究した。(3)特定領域研究の申講のための準備委員会を11回行った。(4)研究成果報告書を作成し、分担者それぞれの研究方法と成果を公表した。これらの活動を通じて研究方法に関するコンセンサスを構築し、これを取りまとめて平成10年度発足・科学研究費「特定領域研究(B)」に領域申請を行った。
erbB-2発現乳癌に対する内分泌療法の可能性に関する基礎的検討

乳癌の20-30%の症例にc-erbB2遺伝子の増幅がみられることが判明している。c-erbB2のextra cellular domainのアミノ酸配列とestrogen receptorのligand binding siteとは相同性が高いことより、17β-estradiolのc-erbB2のリン酸化に及ぼす影響をcell lineを用いて検討した。c-erbB2の増幅がみられるヒト乳癌細胞株YMB1を細胞培養し、膜分画を調整した。これに17β-estradiolを添加しないものをコントロールとし、17β-estradiolを10^<-6>Mおよび10^<-7>Mの濃度で添加し、37°C、5分間反応させた群で(γ^<-32>P)ATPを添加し、30°C、5分間インキュベート後、SDS-PAGEを行い、c-erbB2のリン酸化反応をみた。この実験においてコントロールに対して17β-estradiol10^<-6>M、10^<-7>M添加群でリン酸化に変化はみられなかった。そこで、YMB1よりc-erbB2の増幅率の高いヒト胃癌株MKN7にて同様の実験を行ったが、この系においてもリン酸化に差はみられなかった。これは、細胞培養時にFCS存在、非存在にかかわらず差はなかった。膜分画における17β-estradiolの添加によるリン酸化反応に変化はみられなかったため、現在17β-estradiolを培養時に添加することによりリン酸化反応が変化するか否か、さらに膜分画における17β-estradiolの添加濃度、時間に関してさらに検討中である。
プラズマ内部磁場揺動測定のたのモード変換散乱法の確立

1.周波数8-18GHzで動作する周波数掃引型受信機二台を用い,ガンマ10セントラル部上下対向ボートにおいて,モード変換散乱(Cross-Polarization Scattering:CPS)および反射計測定を行った。送受信ホーンとして双モード広帯域ホーンを用いることにより、正常波(O)および異常波(X)間のモード変換散乱とOモードあるいはXモード反射計測定を同一位置かつlショットで行い,密度揺動および磁場揺動の分離評価に成功した。2.モード変換散乱装置および反射計を,イオンサイクロトロン周波数領域(ICRF)の波動,およびドリフト周波数領域の低周波波動の測定に適用し,以下の結果を得た。(1) ICRF領域の,アルフベン・イオンサイクロトロン(AIC)モードの時間・空間振る舞いを観測し,その励起機構を明らかにするとともに,端損失束およびエネルギー分布との相関から軸方向閉じ込めへの影響を評価した。(2)プラズマのベータ値およびイオン温度の非等方性の増大にともなうAIC不安定性の成長と,ミラー磁場中の軸方向境界で決定される離散的な定在波モードを確認した。また,隣接モード間の非線形結合により生じる低周波磁場揺動の励起を観測し,ベータ値飽和との関連も議論した。(3)信号解析にウェーブレット変換を適用し,AIC波動および低周波波動の時間-周波数スペクトル,クロススペクトルの導出から,それぞれの波動の伝搬速度を決定することができた。(4)低周波領域の測定では,信号はプラッグの条件を満足していること,また,散乱角依存住の測定も行い,波動が磁場揺動を含む電磁ドリフト波の分散関係を満足することを初めて示した。3.プラズマ中の電磁波伝搬に関する計算機シミュレーションから,電磁波のモード変換散乱法により磁場揺動の波数と局在位置を求めることが可能であり,磁場揺動測定に有効であることを明らかにした。2.本システムをセントラル部プラズマのイオンサイクロトロン周波数領域(ICRF)の波動およびドリフト周波数領域の低周波・長波長不安定性の測定に適用し、磁気プローブ等とのクロスチェックから以下の結果を得た。(1)ICRF領域の電磁プラズマ波、アルフベン・イオンサイクロトロン(AIC)モードの時間・空間的振る舞いを観測し、AIC不安定性の励起に起因する端損失の増加を実証した。(2)低周波モードの測定に対するCPSおよび反射計信号スペクトルの比較より、CPS信号は0-X(X-0)モード変換を受けており、波数に関するブラッグの条件を満足していることが確認された。また、CPS信号の散乱角依存性を初めて測定し、低周波波動が磁場揺動を含んだ電磁ドリフト波の分散式に従うことを示した。(3)CPS装置により、プラズマのベータ値の増加に従い、AIC不安定性の隣接モードの差周波数に対応する低周波波動の励起を観測した。これは両者の非線形結合により生じる磁場揺動の可能性があり、ベータ値の飽和との関連も議論した。3.プラズマ中の電磁波伝搬に関する計算機シミュレーションを行い、電磁波の透過、反射、およびモード変換散乱波の振る舞いに関する知見から、本手法および反射法の磁場揺動および密度揺動測定法としての妥当性を評価した。1.周波数掃引型ヘテロダイン受信機二台を用い、ガンマ10セントラル部上下対向ポートおよび水平ポートにおいて、モード変換散乱(Cross-Polarization Scattering:CPS)および反射計測定を行った。送受信ホーンとして双モード広帯域ホーンを用いることにより、正常波(O)および異常波(X)間のモード変換散乱、OモードおよびXモード反射波の同時測定を行い、密度揺動および磁場揺動の分離評価に成功した。2. CPS装置および反射計を、イオンサイクロトロン周波数領域(ICRF)の波動、およびドリフト周波数領域の低周波波動の測定に適用し、マイクロ波散乱法およびプローブとの対応から以下の結果を得た。

(1) ICRF領域の、アルフベン・イオンサイクロトロン(AIC)モードの時間・空間振る舞いを観測し、その励起機構を明らかにするとともに、端損失との相関から軸方向閉じ込めへの影響を評価した。(2) CPS装置により、プラズマのベータ値およびイオン温度の非等方性の増大にともなうAIC不安定性の成長と、軸方向境界で決定される離散的な定在波モードを確認した。また、モード間の非線形結合により生じる低周波磁場揺動の励起を観測し、ベータ値飽和との関連も議論した。(3)信号解析にウェーブレット変換を適用し、AIC波動および低周波波動の時間一周波数スペクトル、クロススペクトルの導出からそれぞれの波動の伝搬速度を決定することができた。4.超短パルスマイクロ波を利用した新しいプラズマ診断技術の研究及び開発を計算機上で実行できるシミュレータの開発を行った。また、超短パルス反射計の実機適用を行い、密度分布および密度揺動の同時測定に成功した。超短パルス波はその広帯域特性から、反射だけでなく、透過、吸収およびモード変換散乱など様々な相互作用が起こり得るため、プラズマ診断に新しい展望を開くものと期待されている。
α2アゴニスト(ミバゼロール)の鎮痛作用に関する研究

目的:最近開発されたα2-アドレナリン受容体アゴニストであるミバゼロールはイミダゾリン受容体に比べα2受容体に対する選択性(親和性)が高いため、デキサメデトメジンとは異なり血圧降下作用が少なく、その安全性が実験的に確認されている(Acta Anaesth Scand 1997)。しかし、その至適量は明らかではないため、このミバゼロールをラットのクモ膜下腔に投与し、その鎮痛効果を実験的に検討するのが目的である。方法:(1)ラットを用いて、ミバゼロール群、生食の対照群の2群に分ける。(2)クモ膜下腔カテーテルの挿入・イソフルレン麻酔下に、腰部を露出しL3-4からクモ膜下腔にPE-10カテーテルを1.5センチ頭側に進める。・カテーテルを固定し創部を縫合した後、麻酔から覚醒させる。(3)1週間後に神経学的欠落のないラットにおいて疼痛実験を行う。・クモ膜下腔カテーテルよりミバゼロールを10μl注入し、生理食塩水10μlで洗い流す。・ミバゼロール群ではミバゼロール(0.1、0.2、0.4、0.8、40、80、160μg)を投与し、投与前、投与後2.5分、5分、10分、15分、20分、25分、30分、40分、50分、および60分に測定する。結果:0.1μgでは、生食投与と同様に%MPEの値は0、もしくはマイナスになった。0.2μgにおいては最大でも20%、0.4μgで最大80%になった。ピークに達する時間は、投与後5分から10分後に達する。10分後のED50は約0.3μgである。
車両振動伝達系における人の振動感受性の方向依存性を応用した乗り心地快適性の向上

本研究では、振動を感知する側の人間の振動感受性について周波数依存性や方向依存性と人体各部の振動伝達特性の関係を明らかにするため、被験者を用いた振動実験を行い、人間の体に対する車両座席振動伝達系からの振動の入力と、出力として人の乗り心地快適性の感覚尺度および人体各部における座席面に対する振動伝達率の関係を求めた。その結果、振動感受性の強い上下方向の振動を他の方向に免振することにより、乗り心地快適性を向上させることが可能であることが示された。その際、低周波数あるいは高周波数領域の振動成分における振動感受性の寛容な方向への免振がより効果的であることが示唆された。6自由度全身振動実験装置を使用して被験者を用いた振動実験を行い、前後、左右、鉛直方向のそれぞれについてランダム振動で特定周波数成分を増加させた振動波形(周波数依存性を調べるため)を負荷した際の主観応答を測定し、心理物理学的手法の一つである範疇判断法にしたがって乗り心地快適性の感覚尺度を求めた。この結果をもとに、加振方向ごとに振動周波数をパラメータとして、人間の体に対する車両座席振動伝達系からの振動の入力と出力としての人の乗り心地快適性の尺度に関する関係式を得ることができた。また、上記の実験に並行して人間の体に対する車両座席振動伝達系からの振動の入力と座席面および座席背面、座席取り付け部において動的力と加速度の測定を行い、人ー車両座席振動伝達系モデルのパラメータ同定を行うのに必要な基礎データを得ることができた。これらの基礎データは、車両座席系に伝達される振動と人体振動系に伝達入力される振動の関係のモデル化に活用されるとともに、乗り心地快適性の感覚尺度との関係を定式化することにより加振方向および振動周波数をパラメータとする人体の振動感受性の方向依存性を考慮したた乗り心地快適性向上モデルを構築することができる。2年目となる本年度は、1年目に実施した被験者を用いた全身振動の力学応答実験および主観応答実験の結果をもとに人ー車両座席振動伝達系の新提案モデルの開発およびパラメータ同定を行った。また最終年度に予定しているモデルの妥当性の検証に備えて実振動波形に対するモデルのパラメータ調整を行った。ここで問題となるのは、新提案モデルは、「パワースペクトル一定+特定の周波数成分のみ強調」によるランダム振動波形を用いた実験室実験により求められるため、実際の車両がさまざまな状況の路面を走行した際に測定されるさまざまな種類の振動に対して、同モデルが有効に機能するのかどうかを検証する必要がある。このパラメータ調整をすることにより、人ー車両座席振動伝達系乗り心地向上プロトタイプモデルを得た。以前に別実験で取得した舗装状況の良好な幹線道路で実車走行することにより得た振動加速度データに対して、乗り心地向上プロトタイプモデルの応答を解析したところ、良好な結果を得た。3年目の上半期では、昨年度構築した人ー車両座席振動伝達系の新提案モデルに対する検証実験のための準備として、実車を用いた走行による典型的な路面条件(複数)での座席での振動測定実験を行い、検証実験で必要となるさまざまな路面に対応する入力用振動データの取得及びデータ加工を行った。測定項目は、車両座席取り付け床部分における振動加速度、および座席面、座席背もたれ部分における振動加速度と動的力であり、加速度については3軸加速度センサ内蔵シートトランスデューサー、動的力についてはフォースプレートを用いて測定した。測定した路面条件は4通り、(1)舗装状況の良好な路面、(2)橋脚や舗装のつぎ目等、周期的な衝撃振動を発生する路面、舗装状況の不良な路面、石畳やインターロックのような敷き詰められた路面であった。下半期では、上半期に測定・作成した実振動波形を用いて計算機上のシミュレーションを行い、新提案モデルの検証行った。その結果、モデルに含まれる各要素のパラメータに対して、路面状況に応じた乗り心地快適性の向上に最も寄与するパラメータセットを求めることができた。さらに多目的最適化に基づいて、上記4路面条件全てのケースにおいて良好な乗り心地快適性を得ることの可能なパラメータセットの算出を試みた。当初の予定に従って、新提案モデルに対するに含まれる各要素のパラメータに対して、路面状況に応じた乗り心地快適性の向上に最も寄与するパラメータセットを求めることができた。本研究では、振動を感知する側の人間の振動感受性の方向依存性および振動伝達特性を明らかにすることにより、振動マスキングの考え方を応用して、乗り心地快適性に悪影響を及ぼす周波数成分を振動感受性の寛容な方向に免振することによって乗り心地快適性の向上を図るという新しい方法の提案を試みた。1年目は、6自由度全身振動実験装置を用いて被験者実験を行い、前後、左右、鉛直方向のそれぞれについてランダム振動で特定周波数成分を増加させた振動波形(周波数依存性を調べるため)を負荷した際の主観応答を測定し、心理物理学的手法の一つである範疇判断法にしたがって乗り心地快適性の感覚尺度を求めた。2年目は、被験者を用いた全身振動の主観応答実験の結果をもとに人ー車両座席振動伝達系の新提案モデルの開発およびパラメータ同定を行い、実振動波形に対するパラメータの調整を行った。その結果、「パワースペクトル一定+特定の周波数成分のみ強調」によるランダム振動波形を用いた実験室実験により求めたモデルパラメータに対して、実車両が路面走行した際の振動データに対して、同モデルが有効に機能ことが確認された。

3年目は、実車を用いた走行による4種類の典型的な路面条件での座席の振動測定実験を行い、モデルの検証実験で必要となるさまざまな路面に対応する入力用振動データの取得およびデータ加工を行い、得られたデータを用いて、モデルの検証実験を行った。その結果、一つの路面振動条件に対して、良好な応答振動を得ることができなかった。4年目は、良好な応答振動を得ることができなかった路面振動条件の再取得を行うとともに、同条件における応答振動を改善するためにモデルの改良およびパラメータの同定を行った。その結果、最終的に良好な応答振動を得ることができた。本研究では、振動を感知する側の人間の振動感受性について周波数依存性や方向依存性と人体各部の振動伝達特性の関係を明らかにするため、被験者を用いた振動実験を行い、人間の体に対する車両座席振動伝達系からの振動の入力と、出力として人の乗り心地快適性の感覚尺度および人体各部における座席面に対する振動伝達率の関係を求めた。その結果、振動感受性の強い上下方向の振動を他の方向に免振することにより、乗り心地快適性を向上させることが可能であることが示された。その際、低周波数あるいは高周波数領域の振動成分における振動感受性の寛容な方向への免振がより効果的であることが示唆された。初年度の被験者実験に引き続き、2年目の本年度は、予定通り実験結果の解析および人ー車両座席振動伝達系の新提案モデルを構築することができた。多目的最適化に基づいて、上記4路面条件全てのケースにおいて良好な乗り心地快適性を得ることの可能なパラメータセットを算出したが、同セットを用いた計算機実験では4路面条件のうち、一部において良好な応答振動を得ることができなかった。この点を改善するために、モデルの改良を行い再度実振動データによるパラメータ調整を行う。人体振動検証実験の準備ということで、実車を用いた走行による典型的な路面条件(複数)での座席の振動測定実験を行い、検証実験で必要となるさまざまな路面に対応する入力用振動データの取得およびデータ加工を行う。測定方法は、車両座席取り付け床部分、および座席面、座席背面における振動加速度であり、図6に示すような3軸加速度センサ内臓シートトランスデューサーを用いて測定する。なお、路面条件として以下の4通り、すなわち、(1)舗装状況の良好な路面、(2)橋脚や舗装のつぎ目等、周期的衝撃振動を発生する路面、(3)舗装状況の不良な路面、(4)石畳やインターロックのような敷き詰められた路面、を実施する。次にこれらの実振動波形を用いて新提案モデルの検証を行う。モデルの検証は、計算機上のシミュレーションで行う。検証の際、モデルに含まれる各要素のパラメータを調整することにより、路面状況に応じた乗り心地快適性の向上に最も寄与するパラメータのセットを求める。また、多目的最適化の観点から、上記すべてのケースにおいて良好な乗り心地快適性を得ることの可能なパラメータのセットも求める。初年度は、当初予定していた実験条件について実験を実施することができた。本格的な実験結果の解析は次年度に行うが、簡易的に実験によって得られたデータを検証したところ、計画の変更等が必要となるような問題等も見受けられなかった。多目的最適化に基づいて、上記
華厳一乗法界図円通鈔の研究

華厳一乘法界図円通鈔の本文の校訂をおこなう。書き下し文の作成と注記の完成に努力した。とくに引用原典の典拠を明らかにした。本年度は書き下し文を完成しただけで終った。なおテキストの調査のため花園大学,広島大学,愛知学院大学などの図書館にも出張し調査をおこなった。華厳一乘法界図円通鈔は従来まったく解読されたことがない新発見の資料のため華厳学関係文献の広範な調査を終らなければ、その研究と注釈を完成することができないものである。
犬のリンパ腫の新規治療法開発のための基盤的研究

犬のリンパ腫に対する抗体療法のターゲットとして、正常リンパ球に発現するものの特異的な糖鎖付加によりリンパ腫の治療ターゲットとなる可能性のある分子PSGL-1を同定した。一方、低分子化合物としては、CDK阻害剤であるフラボピリドールによって、細胞周期の調節および抗アポトーシス蛋白の発現低下が生じ、in vitroで犬のリンパ腫由来細胞株8種類が細胞死を起こす事を明らかにした。さらに、cDNAマイクロアレイを用いて、犬のリンパ腫に特異的に発現する遺伝子を同定し、これらが新規治療法のターゲットとなりうる事を明らかにした。本研究は、(1)抗体療法開発のための犬のリンパ腫特異的表面抗原の同定と、(2)リンパ腫特異的シグナル伝達径路の解明による低分子阻害療法の開発といった、大きく分けて二種類の研究計画から成っている。初年度である本年度は、主に上記解析に用いる患者由来腫瘍細胞の増幅系の確立を行なうこととした。重度免疫不全マウスNOD/Shi-scidIL-2r γnullにリンパ腫発症犬より分離した腫瘍細胞を移植し、腫瘍の増殖が認められるかを検討した。しかし、中には腫瘍の生着および増殖が認められる場合もあったが、重度免疫不全マウスを用いたとしても、確実に腫瘍細胞が得られるわけではなかったため、最終的に上記研究計画を実施するにあたって予定を変更し、本研究室で樹立したリンパ腫由来細胞株および他研究室より分与されたリンパ腫由来細胞株を用いて研究を進めることとした。(1)については、リンパ腫由来T細胞株Ema細胞をラットに免疫し、Ema細胞に対するモノクローナル抗体(mAb)を産生するハイブリドーマライブラリーを作製した。結果、フローサイトメトリーにおいてEma細胞を認識する全63種類のハイブリドーマが作製できた。次年度は、これら抗体からリンパ腫特異的抗体の選択およびその抗体の認識する抗原の同定を実施する予定である。(2)については、先の腫瘍症例由来腫瘍細胞の免疫不全マウス移植系が確立できなかったため、当初の予定であった「腫瘍細胞由来蛋白を用いた抗体アレイ」に十分な細胞数を確保するのが難しくなった。そのため、リンパ腫特異的に発現する蛋白の代替として、特異的に発現する遺伝子をマイクロアレイを用いて解析することとした。用いたサンプルは、犬のT細胞型リンパ腫症例由来腫瘍細胞および正常ビーグルより磁気ビーズを用いて分離した末梢血液由来T細胞それぞれ3例ずつである。その結果、正常T細胞と比較するとリンパ腫腫瘍細胞においてそれぞれ約3300個の遺伝子が増加および減少していることが明らかとなった。次年度には、これら遺伝子の発現について多くのリンパ腫症例を用いて解析する予定である。H22年度は、H21年度で得られたシーズとなりうるものからより詳細に解析することにより新規治療法の対象となる可能性のあるものを選択することに主に焦点を当てた。(1)H21年度に得られたリンパ腫腫瘍細胞株に対するモノクローナル抗体ライブラリーから、リンパ腫腫瘍細胞株8種類に対してより多くの結合性が認められる抗体を産生するハイブリドーマを選択した(mAb6-1)。さらに、パニング法を用いて、mAb6-1の認識する抗原を同定した。得られた抗原は、イヌPSGL-1(Pセレクチン糖蛋白リガンドー1)であった。このイヌPSGL-1を強制発現した細胞に対する残りのmAb6-1以外のハイブリドーマライブラリー由来抗体の反応性を検討したところ、さらに12個のハイブリドーマも同様にイヌPSGL-1を認識することが確認された。このことは、免疫に用いた腫瘍細胞に高発現するイヌPSGL-1に対して高率に抗体が産生されたことを意味している。さらに、これらイヌPSGL-1を認識する13個のmAbの機能解析を行なったところ、13個の抗体はすべてが、PSGL-1上のO結合型糖鎖を認識し、そのエピトープ認識様式から5種類に分類されることが判明した。(2)イヌのリンパ腫に特異的に発現する遺伝子解析については、正常犬由来T細胞と比較して5倍以上発現量が増加しており、ヒトおよびマウスにおいてすでに機能が同定されているもの20種類を選択し、リンパ腫腫瘍細胞株および症例由来mRNAを用いてそれら発現を解析中である。平成22年度までにマイクロアレイで同定した犬のリンパ腫特異的な遺伝子について、イヌリンパ腫細胞株8種、イヌリンパ腫症例6症例、正常リンパ球2症例を用いて、検討した。その結果、遺伝子A,遺伝子B,遺伝子Cについてイヌリンパ腫細胞株およびイヌリンパ腫症例において、正常リンパ球と比較して著しい発現増強が一致して認められた。そのため、これら遺伝子を犬のリンパ腫特異的な遺伝子とすることとし、特許出願中である。また、それぞれの遺伝子について、犬の正常組織を用いて、cDNA全長配列を遺伝子クローニングし、その遺伝子構造を明らかにした。さらに、それぞれの遺伝子がコードする蛋白質を検出する系を確立するために、それぞれの1分子に対する抗ヒト抗体を購入した。

それぞれの抗体のイヌの分子との結合を確認するために、それぞれのクローニングされた遺伝子を哺乳類発現ベクターに組み込み、HEK293T細胞にトランスフェクションし、蛋白回収し、ウエスタンブロッティングを行なった。その結果、すべての抗体が犬のそれぞれの分子と交差することが明らかとなり、それぞれの犬の分子の蛋白検出に用いる事ができる抗体であることが確認された。現在、それぞれの遺伝子の過剰発現細胞株、ノックダウン細胞株を作成中である。犬リンパ腫細胞をラットに免疫することにより得られた抗体ライブラリーから同定した遺伝子であるイヌPSGL-1抗原について犬のリンパ腫における発現検討を行なった。まず、13種類の得られたイヌPSGL-1に対する抗体をPSGL-1の欠損変異体を作成し、エピトープ部位によってグループ分けした。さらにそれぞれの抗体と正常犬リンパ球および犬リンパ腫症例由来腫瘍細胞との結合について検討した。13種類のほとんどの抗体が正常リンパ球に結合したが、リンパ腫症例に対する反応性とは少し異なる結果が得られた。現在その反応性に違いが何によるものかを検討中であり、これが明らかになることにより、犬のリンパ腫に対する抗体療法の候補分子として用いることが可能となる。
音声言語によるマン・マシン・インタ-フェイスの高度化

重点領域研究「音声言語」は、昭和62年度平成元年度の3ヵ年計画で音声言語によるマン・マシン・インタ-フェイスの高度化を目指して行われたもので、音声の分析・特徴抽出手法、音声の認識・理解手法、音声の合成手法、音声入出力のための知識処理と対話手法、音声信号処理手法と評価手法、の各研究項目について特に多くの顕著な成果をあげている。本研究は、これらの研究成果をとりまとめ、広く公表することを目的とするもので、以下の実績をあげて当初の目標を達成した。(1)研究成果の公表と今後の音声言語処理の研究の方向を討議するための公開シンポジウムを「音声言語処理の高度化への展望」と題して企画し、2月に開催した。参加者数は約60名で、熱心な議論が行われた。講演予稿集を作成し、関係機関・研究者に配布した。(2)研究成果を、必ずしも音声言語処理の専門家に限定することなく公開することを念頭において関係各研究者が執筆した原稿をとりまとめ、和文成果報告書「音声言語処理」として出版することの準備を完了した。具体的には出版社を選定し、学術図書に関する補助を申請した。(3)過去3回にわたる国際シンポジウムの論文をもとに、加筆・修正して英文の成果報告書を作成するとともに、一般に出版することの準備を進めた。(4)音声言語処理全般にわたる第1回の音声信号処理国際会議を、重点領域研究「音声言語」のメンバ-が中心となり、研究代表者を議長として11月に開催した。発表論文数353件、参加者数565名で、幅広い活発な討議が行われた。(5)研究成果として得られた主要な音声言語処理システムのデモンストレ-ションを上記(4)の技術展示等として行うとともにビデオを作成した。また、共用音声資料・音声処理ソフトウェアの公開を推進した。
直腸壁の粘弾性特性のリアルタイム測定法の開発

本研究の目的は直腸の粘弾性特性の測定を簡便、安全にしかもリアルタイムで測定する方法を開発し、排便機能検査法として確立しようというものであり、以下の成果をあげた。方法1.Probeポリエチレン膜を用い円筒形で皺を多く持つProbeを作製した。これは拡張時にも皺が残りprobe自体が張力をもたない為材料自体の特性の測定に関与しないという特徴がある。2.モデル直腸の教学的モデルとして1つのバネK1と、バネK2とダンパーDが直列につながったものとが並列に加わったモデルを設定した。3.手技直腸内にprobeを挿入しmicrocomputerによってステツピングモーター(リニアモーター)付注入器を駆動する。programに従ってprobe内に水を注入、排水しながらprobe内圧を測定する。同時に数学的モデルが結果を良く近似するようにcomputerによってパラメーターを計算してゆく。注入器のコントロール、過大圧検出監視、計算のすべてをcomputerが処理する。4.測定program probe内に水を3mlずつ段階的に注入する。各段階で15回ずつ1mlを更に注入、排水する。結果雑種犬を用いて測定実験を行った。静的弾性要素K1は直腸の周長Lの2次関数で良く近似できた。動的弾性要素K2はLが6cmまではあまり変化せず、6.5cm以上では指数関数的に増加した。粘性要素Dは注入開始時に大きく不連続点があり、Lが6cmまではあまり変わらず、6.5cm以上では急激に増加するがある範囲内でばらつくという傾向がうかがわれた。これらから、直腸の粘弾性特性は静的、動的特性共に直腸の伸びに対して非線形に変化することが明らかになった。また求められたパラメーターを用いてsimulationを行ったが、実際の測定結果と良く一致し、今回設定した数学的モデルおよびパラメーター推定法が適当であり、この新しい方法が直腸の粘弾性特性の測定法として優れていることが示された。