hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
レーザドップラ振動計を用いた小型構造物の振動速度計測の高速化

研究目的:レーザドップラ振動測定(LDV)とはドップラ効果を利用した非接触式の振動測定技術である。LDVでは、水中であっても、質量負荷を加えることなく、高温、微細、または軟質表面の測定を行うことができる。一般的なレーザ振動計は内部基準と測定ビームの位相差を検出する2光干渉装置である。測定ビームの焦点を対象物に合わせると散乱して干渉計に戻ってくる。今回、既存のレーザドップラ振動計に新たにスキャニング機能を搭載することにより、小型構造物の振動速度分布を複数の測定ポイントを一度に測定することによって従来の単点測定と比較し、10分の1から20分の1まで測定時間が短縮されることが期待できる。測定値の表示・判定・アニメーション化まで可能な面振動計測システムの構築する。周波数は、DC1MHzまで測定可能とする。任意の加振信号に対する振動量(速度信号・変位信号)の測定を行うこととする。また、2軸のガルバノミラーによるレーザビームのスキャニング機能で20mmのX-Y平面を測定可能。さらに、電動ステージと組み合わせて、±45mmのX-Y平面の大きさまで測定できるようにする。研究方法:既存のシングルポイントLDV、2軸XYステージ、制御用PCをGPIBケーブルで連結し、測定機器制御用アプリケーション(LabVIEW)及び、行列データ処理アプリケーション(MATLAB)を用いてスキャニング機能を搭載したLDVのシステムを構築した。制御用PCによって測定位置、ステージ移動速度、ステージステップ移動距離などの条件を決定することができ、LDV測定信号を行列信号として処理して、アニメーション表示することができる。研究成果:従来のシングルポイントLDVを活用することにより、測定範囲、時間的サンプリング間隔、空間的サンプリング間隔などを測定対象によって変更することか可能なスキャニングLDVシステムを構築した。測定条件の決定から結果のアニメーション表示までを容易に行うことが可能であり、市販のスキャニングLDVに比べて安価であり、グラフィカルユーザインターフェースやデータ抽出の変更も自由に行うことができる。
線毛運動におよぼす吸入麻酔薬の作用機序に関する研究

線毛運動におよぼす吸入麻酔薬の作用機序に関する研究線毛運動におよぼす吸入麻酔薬の作用機序に関する研究本研究の目的は以下の通りであった。気道繊毛運動に揮発性吸入麻酔薬があたえる抑制的な影響の分子機序を探る事が本研究の目的であるが以下が具体的な検討目標である。1.培養期間上皮細胞内cyclic AMP, cyclic GMP量・カルシウムイオン濃度および蛋白質リン酸化酵素活性に与える揮発性吸入麻酔薬の効果を検討すること-これらにより揮発性吸入麻酔薬が繊毛上皮細胞において細胞内セカンドメッセンジャーに与え影響を明らかにする2.細胞体から単離した繊毛の自発運動に救急麻酔薬が与える影響を検討すること-これらにより揮発性吸入麻酔薬が直接繊毛の運動能に影響を与えるかどうかが検討できる平成20年の実験計画に則り以下の研究結果を得て一部分について発表を行った。1.ラット気管上皮細胞の継続的な大量培養を行った。2.培養期間上皮細胞内cyclic AMP, cyclic GMP量・カルシウムイオン濃度および蛋白質リン酸化酵素活性の測定-気管上皮細胞を揮発性吸入麻酔薬で処理し、直ちに細胞融解する。冷凍保存しcAMP, cGMP濃度を酵素免疫法により測定した3.運動機能がintactな繊毛の単離、精製-カルシウムショック法によって繊毛上皮細胞から繊毛を単離し精製する予備実験を行った。本研究の目的は以下の通りであった。1.培養期間上皮細胞内cyclic AMP, cyclic GMP量・カルシウムイオン濃度および蛋白質リン酸化酵素活性に与える揮発性吸入麻酔薬の効果を検討すること-これらにより揮発性吸入麻酔薬が繊毛上皮細胞において細胞内セカンドメッセンジャーに与える影響を明らかにする2.細胞体から単離した繊毛の自発運動に救急麻酔薬が与える影響を検討すること-これらにより揮発性吸入麻酔薬が直接繊毛の運動能に影響与えるかどうかが検討できる平成21年の実験計画に則り以下の研究結果を得て一部分について発表を行った。冷凍保存しcAMP, cGMP濃度を酵素免疫法により測定した3.運動機能がintactな繊毛の単離、精製-カルシウムショック法によって繊毛上皮細胞から繊毛を単離し精製する実験を行った。
宇宙線ミューオンを用いた非破壊検査装置の開発

本研究では、宇宙から降り注ぐミューオンを用いた非破壊検査技術に着目し、高位置分解能かつリアルタイム測定ができる小型ミューオン検出器として、ガス電子増幅フォイル(GEM)を用いた3次元飛跡取得システムを開発する。この検出器の要でもあるGEMは厚み100μmの絶縁体シートを電極で挟み、表面に200μmの間隔で100μmの無数の貫通孔を開けた構造をしている。GEM両電極間に一定の電圧を印加すると、一つ一つの孔で電子増幅が起きる。これを利用して、GEMの上部でミューオンの飛跡上にできた微量な電子雲の形を崩さずに2次元で増幅し、読出ピクセルの位置と各ピクセルに到達した時間差から求められる位置情報の3次元情報を精度良く観測すれば、ミューオンの飛来方向が特定できる。そして観測した飛来方向を積算することで、最終的にレントゲンのような非破壊画像を取得することが可能である。しかし、GEMは構造的に微細加工かつ高電圧を印加するため、従来のGEMでは絶縁体であるポリイミドなどの有機物が放電によって炭化し、絶縁破壊による故障を起こす可能性があった。本研究の検出器は長時間の運用中に故障を起こしてはならないため、高い信頼性が求められる。私は放電によるGEMの破壊を防ぐために、我々が数年前から開発を行っている絶縁体を無機物のセラミックスにしたLTCC-GEMを搭載することにした。本年度の目標は、昨年度に確立したLTCC-GEMの新プロセスを用いて、実用サイズ(10cm角)のLTCC-GEMの性能評価を目指した。製造による加工精度の評価や、その動作評価を行った。結果、加工精度に関しては、設計値通りであった。動作評価に関してはテストで製造した1cm角のLTCC-GEMと比べ、電子増幅率が1/4程に低下したが、性能面に関して問題は無い。また、非破壊検査用のプロトタイプ検出器の設計と購入を行った。実用サイズ(10cm角)のLTCC-GEMを製造し、その加工精度と動作評価を行った。結果、加工精度に関しては、穴径、ピッチは誤差範囲内で設計値どおりであり、厚みについてはメーカーの補償誤差も含めて設計値内であった。動作試験に関して、電子増幅率はテストで製造した1cm角のLTCC-GEMと比較すると低下したが、性能面に関して問題は無い。現在、電子増幅率の低下の原因を究明中である。また、プロトタイプ機に必要な機器購入を今年度行い、次年度での組み立て、性能評価に向けて着々と準備を行った。以上の事から、本年度の目標はおおむね達成している。さらに、LTCC-GEMの製造で得られた知見を元に、他機関と共にLTCCを用いたGEMとは違うガス放射線検出器(μ-PIC)の製造にも着手し始めた。これはLTCC-GEMのバックアッププランとして使えるのではないかと現在検討している。【プロトタイプ機の開発】当初の計画通りに、本年度に購入した部材を組み立てて宇宙線ミューオン検出器のプロトタイプを開発し、同時に検討していたデータ処理方法なども動作ができるように準備を進める。【封入ガスや印加電場などの運用パラメータの検討】ミューオンを効率良く検出するために、各種運用パラメータの検討が必要である。具体的にはミューオンとガスの相互作用の確率から、最適なガス種とその圧力に見当をつけ、実際にプロトタイプ機を用いて評価を行う。同様に、ミューオンの飛跡情報を持つ電子雲の形状を読み出しピクセルへと移動させる印加電場も、検出効率との関係を調査し、放電が起こらずに安定して運用できる電場パラメータなどを決定する。これを利用して、GEMの上部でミューオンの飛跡上にできた微量な電子雲の形を崩さずに2次元で増幅し、読出しピクセルと各ピクセルに到達した時間差の3次元情報を精度良く観測すれば、ミューオンの飛来方向が特定できる。初年度の平成29年度の研究目標は、現在異常放電が続くLTCC-GEMのさらなる改良を目指した。問題となっていた孔壁面に付いた金属ゴミを取り除くため、エッチング時間を長くし、その際溶出した電極をめっき処理で補う新しい製造プロセスを取り入れた。その結果、運用電圧での放電回数を劇的に抑えることができるようになり、LTCC-GEMの信頼性を上げることができた。

初年度は、要となるガス電子増幅フォイル(GEM)の高信頼化を目指し、絶縁破壊や放電が起こりにくいGEMの開発を行った。協力研究者である小宮氏が開発した低温焼結セラミックス(LTCC)を絶縁体に用いたLTCC-GEMは、無機物のセラミックスを用いているため放電による絶縁破壊が起こらない。しかし、ポンチ加工プロセスの際に金属ゴミが孔内部に入り込み、放電が起こりやすくなっていたために異常放電が連続して測定が出来なくなってしまう問題があった。それを解決するために孔洗浄のエッチングを強化し、その際に溶出した電極面を後からめっきで補う製造プロセスを取り入れた。結果、1cm角のテストサンプルでは、9時間の長時間運用で電子増幅率の変動は1%以内であり、従来のGEMと同等かそれ以上の能力を有していた。一番の問題である放電に関して、9時間の運用で計5回程度しか起こらず、当初の目標どおり放電数を劇的に抑制することができた。以上のことから、初年度の目標を達成できたといえる。本研究では、宇宙から降り注ぐミューオンを用いた非破壊検査技術に着目し、高位置分解能かつリアルタイム測定ができる小型ミューオン検出器として、ガス電子増幅フォイル(GEM)を用いた3次元飛跡取得システムを開発する。この検出器の要でもあるGEMは厚み100μmの絶縁体シートを電極で挟み、表面に200μmの間隔で100μmの無数の貫通孔を開けた構造をしている。GEM両電極間に一定の電圧を印加すると、一つ一つの孔で電子増幅が起きる。これを利用して、GEMの上部でミューオンの飛跡上にできた微量な電子雲の形を崩さずに2次元で増幅し、読出ピクセルの位置と各ピクセルに到達した時間差から求められる位置情報の3次元情報を精度良く観測すれば、ミューオンの飛来方向が特定できる。そして観測した飛来方向を積算することで、最終的にレントゲンのような非破壊画像を取得することが可能である。しかし、GEMは構造的に微細加工かつ高電圧を印加するため、従来のGEMでは絶縁体であるポリイミドなどの有機物が放電によって炭化し、絶縁破壊による故障を起こす可能性があった。本研究の検出器は長時間の運用中に故障を起こしてはならないため、高い信頼性が求められる。私は放電によるGEMの破壊を防ぐために、我々が数年前から開発を行っている絶縁体を無機物のセラミックスにしたLTCC-GEMを搭載することにした。本年度の目標は、昨年度に確立したLTCC-GEMの新プロセスを用いて、実用サイズ(10cm角)のLTCC-GEMの性能評価を目指した。製造による加工精度の評価や、その動作評価を行った。結果、加工精度に関しては、設計値通りであった。動作評価に関してはテストで製造した1cm角のLTCC-GEMと比べ、電子増幅率が1/4程に低下したが、性能面に関して問題は無い。また、非破壊検査用のプロトタイプ検出器の設計と購入を行った。実用サイズ(10cm角)のLTCC-GEMを製造し、その加工精度と動作評価を行った。結果、加工精度に関しては、穴径、ピッチは誤差範囲内で設計値どおりであり、厚みについてはメーカーの補償誤差も含めて設計値内であった。動作試験に関して、電子増幅率はテストで製造した1cm角のLTCC-GEMと比較すると低下したが、性能面に関して問題は無い。現在、電子増幅率の低下の原因を究明中である。
三次元ディスプレイへのランダム性の導入

三次元ディスプレイはエンターテインメントのみならず,近年は医療・工業分野においてもニーズが高まっている.しかし,裸眼式の三次元ディスプレイは再生する光線の位置と角度の分解能や空間と時間の分解能の間にサンプリング定理にもとづくトレードオフが存在することが知られている.またサンプリング定理を満たさない場合に発生する信号の劣化はエイリアジングノイズと呼ばれ,ディスプレイシステムにおいて画質劣化を引き起こす主たる要因となる.本研究では三次元ディスプレイシステムにの入出力プロセスに不規則性を導入し,エイリアジングノイズを低減する手法の開発に取り組んだ.三次元ディスプレイはエンターテインメントのみならず,近年は医療・工業分野においてもニーズが高まっている.しかし,裸眼式の三次元ディスプレイは再生する光線の位置と角度の分解能や空間と時間の分解能の間にサンプリング定理にもとづくトレードオフが存在することが知られている.またサンプリング定理を満たさない場合に発生する信号の劣化はエイリアジングノイズと呼ばれ,ディスプレイシステムにおいて画質劣化を引き起こす主たる要因となる.本研究では三次元ディスプレイシステムにの入出力プロセスに不規則性を導入し,エイリアジングノイズを低減する手法の開発に取り組んだ.2013年度は,対象の反射特性を再現可能な多次元ディスプレイと反射特性の取得法について研究を行った.反射特性を再現するディスプレイは,双方向散乱面反射率分布関数(BSSRDF:Bidirectional Scattering Surface Reflectance Distribution Function)とよばれる八次元の光線情報を表現できる.これまでの多次元ディスプレイは高々四次元の光線情報しか表現できなかったため,本研究で革新的なディスプレイシステムを構築したと言える.このディスプレイでは,レンズアレイ,カメラ,プロジェクター,計算機から構築される.本研究で提案したディスプレイは,これまでの多次元ディスプレイでは困難であったガラスやプラスチックといった半透明物体や,皮膚の内部散乱をリアルに再現できる.また,このディスプレイで用いる双方向散乱面反射率分布関数を取得するためには八次元の走査が必要になり,多大な計測時間がかかる.そこで,双方向散乱面反射率分布関数の八次元構造におけるスパース性とランダムな計測過程を利用し,高速化を図った.表面散乱をもつ三次元物体,内部反射をもつ三次元物体の双方向散乱面反射率分布関数の取得をそれぞれ行い,従来の逐次的な八次元走査を用いる手法に比べて,計測時間を半分以下に抑えることに成功した.この二つのプロジェクトに関しては学術論文で発表を行っている.三次元ディスプレイはエンターテインメントのみならず,近年は医療・工業分野においてもニーズが高まっている.特に実応用を考えた場合,メガネ式やヘッドマウント式ではなく,裸眼式の三次元ディスプレイが望ましい.しかし,裸眼式の三次元ディスプレイは再生する光線の位置と角度の分解能や空間と時間の分解能の間にサンプリング定理にもとづくトレードオフが存在することが知られている.またサンプリング定理を満たさない場合に発生する信号の劣化はエイリアジングノイズと呼ばれ,ディスプレイシステムにおいて画質劣化を引き起こす主たる要因となる.本研究ではディスプレイシステムの入出力プロセスに不規則性を導入することでエイリアジングノイズを軽減する手法の開発に取り組んだ.初年度では本研究の最終目標であるディスプレイシステムにおいて重要な役割を果たすディスプレイへの入力デバイス(多次元カメラ)を開発した.この入力デバイスにも出力デバイスとの統合を考慮しランダム性を導入した.最終年度では出力デバイスに用いる様々なランダム性をもつ光学系のシミュレーションを行い,その知見にもとづき出力デバイスの開発に取り組んだ.今後は入力デバイスと出力デバイスの統合を目指す.また,本手法は入力デバイス,出力デバイスともに計算コストが高くリアルタイムでの利用は現状では困難である.GPUやFPGA等で計算処理を実装しリアルタイムでのデモンストレーションを行う予定である.なお,研究期間中の成果は国際的な学術誌および学会で発表を行った.光情報処理本研究は三次元ディスプレイシステムの情報取得と提示に関してランダム性の導入を行う.2013年度で情報取得部に関してランダム性の導入がデモンストレーションできたため,およそ半分の過程が終了したと言える.2014年度は多次元情報提示部へのランダム性の導入を目指す.散乱媒体等を用いて光線制御を行う技術を開発し,それを利用したディスプレイシステムを開発する.実験系の構築が次年度にずれ込んだため.繰り越された予算を使って実験系を組む.
学習者コーパスに基づく日本人医学英語論文のエラー分析と教授法への応用

我々の目標は、日本人医学生の英語学習者コーパス(書き言葉)を構築し英語母語話者の学習者コーパスを対照コーパスとして分析することにより、日本人EFL(EnglishasaForeignLanguage)学習者特にEMP(EnglishforMedicalPurposes)学習者への効果的な英語専門論文(アカデミックライティング)教育の理論構築と具体的教授法を確立することである。平成24年度は平成2223年度に収集した英語医学論文の抄録(Abstract)学習者コーパスデータの分析を実施し、国際学会での発表を行った(2件)。その結果1)学習者の英語能力とジャンル意識には必ずしも相関はなく、2)学習者タイプ・レベル別アカデミックライティング支援が必要である、ことなどを明らかにした。しかし、昨今の学生の英語力低下は我々の予想を遙かに超え、大学院段階からでは遅すぎ、より早い段階でライティングスキルを身につけさせる必要性も明かとなった。我々の目標は、日本人医学生の英語学習者コーパス(書き言葉)を構築し英語母語話者の学習者コーパスを対照コーパスとして分析することにより、日本人EFL(English as a Foreign Language)学習者特にEMP(English for Medical Purposes)学習者への効果的な英語専門論文(アカデミックライティング)教育の理論構築と具体的教授法を確立することである。平成22年度は学習者コーパスデータの収集のためのパイロット調査を実施した。まず、英語医学論文の抄録(Abstract)の作文をイメージしたフォーマット(日本語による説明書き)を準備した。仮想の研究(ピロリ菌の解剖学的研究)を設定し、背景(background)、研究手法(materials&methods)、結果(results)、討論(discussion)の内容を英語で書くように調査用紙をデザインした。デザインは澤口が中心となり、実際に国際誌で要求される程度の語数(200語)と内容を設定した。当初、基礎医学研究と臨床医学研究の2タイプをデザインしたが、前者のみを使用することとした。調査票で確認する項目はアカデミックライティングで広く一般的に必要とされる動詞、副詞、助動詞、つなぎことばなどに限定することとし、そのため専門語彙はあらかじめ被験者に提示することとした。パイロット調査票の作成完了後、第1回の作文データ収集を実施した。被験者は英語論文執筆が学位取得要件となっている医学部博士課程在籍者1年生10名を対象とした。このデータから学習者の動詞、助動詞、つなぎ語等に関する大まかな使用傾向を分析して、第2回のデータ収集に向けたフィードバックを得た。平成22年度に実施した学習者コーパスデータ収集のパイロット調査の結果を基に、第1版の不具合点を洗い出し調査票の改訂版を作成した。また、作文データと学習者の英語力自己評価データもあわせて収集すべきであるとの結論に達した。そこで語学力の国際標準となりつつある、欧州評議会(Council of Europe)が定めたCommon European Framework of Reference for Languages*の尺度に基づいた英語力の自己評価アンケートも実施した。これにより、作文データの分析と合わせて学習者のライティング特徴と英語能力との相関関係の分析が可能になった。これらを元に第2回の模擬英文抄録のデータ収集を実施した。作文データの分析結果から、学習者はメタディスコースの一種であり主張を弱めるたり強めたりする修辞方法についての能力が非常に低いことが確認されると同時に、英文自体にはさほど問題がないもののアカデミックライティングという視点からみて語彙やイディオムの使用方法に問題があるケースも確認された。論文に頻出する定型的表現に関する理解が不十分であるケースが多くコロケーションに関する誤用がしばしば見られた。これは特定語彙の使用域(レジスター)に関する理解不足している場合があると考えられ、,今後のライティング指導に非常に有益なデータが得られた。我々の目標は、日本人医学生の英語学習者コーパス(書き言葉)を構築し英語母語話者の学習者コーパスを対照コーパスとして分析することにより、日本人EFL(English as a Foreign Language)学習者特にEMP (English for Medical Purposes)学習者への効果的な英語専門論文(アカデミックライティング)教育の理論構築と具体的教授法を確立することである。

平成24年度は平成2223年度に収集した英語医学論文の抄録(Abstract)学習者コーパスデータの分析を実施し、国際学会での発表を行った(2件)。その結果1)学習者の英語能力とジャンル意識には必ずしも相関はなく、2)学習者タイプ・レベル別アカデミックライティング支援が必要である、ことなどを明らかにした。しかし、昨今の学生の英語力低下は我々の予想を遙かに超え、大学院段階からでは遅すぎ、より早い段階でライティングスキルを身につけさせる必要性も明かとなった。データ分析では研究協力者のUte Romerが東北津波震災と福島原発事故の影響で来日ができなくなったため若干の遅れが出たものの、他の手段(文献、電子メール)により分析を進めた結果ほぼ予定通りに進行している。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度は、本研究の最終年度である。24年度には2件の国際学会での発表に応募しており、年度前半は2件の発表中心に研究成果をまとめたい。後半はオンライン教材への反映と報告書の作成に取りかかりたい。
歯牙歯列形態と下顎運動に関する研究

歯牙歯列の3次元的立体像を把握し、これを顎口腔系の静的形態としてとらえ、さらに下顎運動測定機により動的形態を具現し、静的形態が動的条件といかに関連するかを研究するのが目的であるため、21才から29才までの成人20名の歯列を印象採得し、これを既存の三次元座標測定機を応用し、運動指標要素のうち、前方決定要素の歯牙歯列形態として、上顎中切歯舌前形態、上下顎中切歯被蓋角度、上顎中切歯歯冠軸傾斜角度の矢状面投影角度を求めた。その後、Girrbach Dental社製の電子パントグラフ(ECRシステム)を用い、測定精度に関する基礎的研究を行っている。このECRシステムは、上顎に対する下顎の運動を三次元空間における二平面の位置関係の変化として、空間的、時間的な対応を保ちながら記録することにある。さらに、測定平面と一体となっている下顎上の任意点の位置が数学的に算出でき、各点の個々の運動経路を投影像として得ることも可能である。また、全ての表示は、最終的に基準平面上の投影像として描かれ、さらに、全ての記録は咬合器上にも再現することができる。今回行っている測定精度に関する基礎的研究は、アルコン型半調節性咬合器DenarMarkIIを用い、既知の顆路を測定システムにインプットした場合の測定値について検討中である。今後は、このシステムによる測定値の精度および再現性を確認後、以下の実験を行っていきたい。1.下顎運動のガイドである前方決定要素と後方決定要素との関係。(いわゆる正常咬合者と異常者)、2.1で求められたデーターより、いわゆる正常者と異常者の比較を行い、正常咬合者の一指標としたい。当教室では3次元座標測定機を応用し,一連のいわゆる正常咬合者における歯牙歯列形態についての計測を行い,上下顎歯牙の対向関係,前歯の被蓋,咬合小面,歯冠軸傾斜などについて分析し,その3次元的立体像を明らかにしてきた.しかし,後方決定要素としての顆路と前方決定要素としての歯牙路によってガイドされる下顎の偏心運動を論じる際に,個々の要素を単独で調査してもその3次元的運動を解析することは極めて困難であり,両者を分離して下顎運動を論ずることはできない.そこで従来より行われてきた一連の形態学的研究に生理的条件下での下顎運動の動的機能分析を加えることによって,その形態と機能がどのように下顎運動に影響を及ぼしているのかを分析する目的で研究を進めている.まず正常咬合者における歯牙歯列形態の3次元的立体像を把握する為,口腔内をシリコーン印象材にて印象将偶後,超硬質せっこうを注入し被検歯列模型を製作する.そして3次元座標測定機に固定し,歯牙歯列の3次元的計測を行い,上下顎歯牙の対向関係,前歯の被蓋,歯冠軸傾斜などについてオーバーラップ量,角度として3次元的調査を行った.次に下顎運動の後方決定要素である顆路を三次元下顎運動分析機およびパントグラフを用いて測定し,前方決定要素である歯牙歯列の形態的要素について分析を加え,さらに両者の関係を明らかにする為単相関を用いて検討した.歯牙歯列の3次元的立体像を把握し、これを顎口腔系の静的形態としてとらえ、さらに下顎運動測定機により動的形態を具現し、静的形態が動的条件といかに関連するかを研究するのが目的であるため、21才から29才までの成人20名の歯列を印象採得し、これを既存の三次元座標測定機を応用し、運動指標要素のうち、前方決定要素の歯牙歯列形態として、上顎中切歯舌前形態、上下顎中切歯被蓋角度、上顎中切歯歯冠軸傾斜角度の矢状面投影角度を求めた。
アイヌ近現代思想史の構築：近代性を軸とする歴史的・理論的研究

本研究は、下記の3点を考察の軸として、アイヌ民族の近現代思想史の全体像に迫ることを目標とした。(1)近現代におけるアイヌ思想史の系譜構築の必要性、(2)アイヌ近現代思想史の日本思想史研究上の意義、(3)世界規模の社会的かつ歴史的、または哲学的な思想課題としてのアイヌ近現代思想史。26年度では、書籍などからの基礎的情報と研究上に必要なIT関連機器の補充的整備や、研究対象となる著述家の自筆原稿などの資料調査を行い、27年度では、さらに資料調査を重ね、論文の出版や研究成果の発表を行なった。本研究は下記の3点を考察を柱として、アイヌの近現代思想史の全体像に迫ることを目標としている。1)近現代におけるアイヌ思想史の系譜構築:蝦夷地の内国化から現在までを「近現代」の一画期として、同時代に対してときに異議申し立てながら貢献してきたアイヌの著述家や知識人たちの思想の系譜を構築し、そこから得られる知見を繰り上げて考察していく。2)アイヌ近現代思想史の日本思想史研究上の意義:1の成果を踏まえつつ、近現代におけるアイヌに対する差別およびアイヌの社会的差異化の問題が日本における近代性にとっていかに不可欠だったのかを明らかにし、日本近現代思想史研究において軽視されてきたアイヌの著述家や知識人の知的作業が日本における「近代」を考える上でどうしても抜かしてはならないのだという事実を明確にしていく。3)世界規模の思想課題としてのアイヌ近現代思想史:近代的権力の連接の決定的な地点において生産されてきた人々同士の間に存在する、ある絡み合いを示しているものとして、自らが周縁化された存在として近代世界に組み込まれているのだという感覚が挙げられる。世界各国において、このような経験に対する考察は黒人思想史、ユダヤ人思想史、その他のマイノリティ研究やポストコロニアル研究として展開されてきた。こうした海外の研究状況と結びつけることで、本研究はアイヌ研究から世界に提示できる思想の課題を追究していく。本年度は、書籍などの必要な基礎的情報の整備と研究上に必要なIT関連機器の補充的整備を行い、研究対象となる著述家の自筆原稿などの資料調査を行なった。1)近現代におけるアイヌ思想史の系譜構築、2)アイヌ近現代思想史の日本思想史研究上の意義、3)世界規模の思想課題としてのアイヌ近現代思想史。その具体的内容は以下の通りである。1)戦間期世代をはじめ、戦時・戦後世代のアイヌの著述家たちまで、それぞれの作品に共通してある「近代」という過程がいかなる射程において直面されているのかを追求し、アイヌの近現代思想史の営みを引き出していく。2)竹内好は部落問題を「特殊な問題」としてではなく、「日本の問題を考える上でどうしても抜かしてはならぬカナメの部分」と書いた。日本及び近代において周辺化されてきた人々の立場からそれらを相対化するという意味ではなく、周辺化された位置こそが日本及びその近代そのものを構成しているという意味だった。日本近現代思想史研究において軽視されてきたアイヌの著述家や知識人の知的作業が日本における「近代」を考える上でどうしても抜かしてはならないという事実を示していく。3)近代的権力の連接の決定的な地点において生産されてきた人々同士の間に存在する、ある絡み合いを示しているものとして、自らが周縁化された存在として近代世界に組み込まれているのだという感覚が挙げられる。世界各国において、このような経験に対する考察は黒人思想史、ユダヤ思想史、その他のマイノリティ研究やポストコロニアル研究として展開されてきた。こうした海外の研究状況と結びつけることで、本研究はアイヌ研究から世界に提示できる思想の課題を追求していく。申請時の研究計画通り、戦時・戦後世代のアイヌの著述家たち、なるべく多種多様な文脈において活躍していた人々の著作の基礎的整備と再検討作業を中心に研究を進めた。なお、2月に1度札幌で資料調査を実施した。本年度の資料・現地調査は1度にとどまったが、次年度は当初の計画に合わせてその回数を増やし、研究ワークショップおよび報告発表を行い、研究成果を日本語と英語の両方の言語において発信していく。アイヌ研究・思想史27年度は、拙著論文「移民と先住民のあいだ」の主要テーマの一つをさらに掘り下げるかたちで、26年度に得られた知見を、今度は戦争またはその中のアイヌ兵の置かれた状況から再考していく作業に集中する。物品費の主な用途は、アイヌ史研究および先住民族研究、思想史研究の関連図書で計上する。

旅費は、研究ワークショップの開催、北海道での文書資料調査のための出張に使用し、謝金については、ワークショップ参加者による専門的知識の提供への対価として計上する。その他、文献複写費、通信費、会議費等を計上する。27年度が最終年度であるため、研究成果を国内外のそれぞれの研究状況と結び付き、成果を社会的に還元するための費用として成果公開費を計上する。本年度に計画していた研究ワークショップが希望参加者の都合により実行できなかった。これにより参加者各自の旅費・謝金は発生しなかった。来年度は国内参加者に限定して研究ワークショップを東京で行う。参加者3名の旅費・謝金は関西および札幌1泊2日1名X1回[100千円]を計上する。
液晶性有機半導体のナノ構造化と太陽電池への応用

・薄膜化室温付近で高次のスメクティック相を示す3-TTP-yne-4および、6-TTP-yne-4はスピンコート法、および、キャスト法により薄膜化が可能であった。溶液の濃度、および、回転速度を調整することにより、厚さ数100nm-数・mの薄膜を作成できた。偏光顕微鏡観察によると、数・m-数100・m程度のグレインが形成されており、一般的な分子性結晶の蒸着膜よりも大きなサイズのグレインが形成されていた。・光電変換材料への応用キャスト法によって作成した薄膜を用いて、ITO/3-TTP-yne-4/Alの構成の光電セルを作成し、光起電力を調べた。電極構造の非対称性に基づく整流特性が観測され、3-TTP-yne-4が吸収する波長400nmの可視光を照射した場合には、印加電圧0Vにおいて、正負両極金属の仕事関数の差に由来する0.5V程度の光起電力が観測された。しかし、短絡電流は数100nAと低かった。これはキャリア生成効率が低いためと考えられる。・移動度の向上2-phenylnaphthalene誘導体、および、alkylterthiophene誘導体のスメクティック相での分子間距離をX線回折により測定したところ、Fig.2に示すように、キャリア移動度とスメクティック層内の分子間距離との間に明確な相関関係が存在することがわかった。移動度を決める要因は分子間距離と、液晶分子の芳香環部分のπ軌道のひろがりであり、高移動度実現のためには、オリゴチオフェンのようなvan der Waals半径の大きなヘテロ元素を有する芳香環を有する液晶材料が有利であること、また、高次のスメクティック相において分子が密にパッキングしていることが重要であることが明らかとなった。3-QTP-yne-4は室温付近で、0.1cm2/Vsのホールの移動度を示した。この値は液晶材料としては最高の値であり、分子性結晶やアモルファスシリコンの値に匹敵する。この結果は、液晶材料でも分子構造を工夫して高次のスメクティック相を出現させることにより、分子性結晶並みの高品質な半導体を実現できることを示している。液晶性半導体を実用材料として用いる場合に問題となるのは、そのキャリア移動度と液晶相の出現する温度範囲である。キャリア移動度は分子間距離が短くなるほど向上するので、高次のスメクティック相を示す材料が有利である。温度領域の拡大には液晶分子に非対称製を導入する事により達成できると考えた。本年度は、室温付近で広い温度領域で高次のスメクティック相を示す液晶性半導体の合成と電荷輸送の評価を検討した。非対称性を導入するため、terthiophene骨格、quaterthiophene骨格にアルキル基とアルキニル基を導入した化合物を合成した。特に、propylhexynylterthiophene、および、propylhexynylquaterthiopheneは室温を含む広い温度範囲で高次のスメクティック相を示した。後者の室温でのホールの移動度は0.1cm^2/Vsに達した。この値は、アモルファスシリコンや分子性結晶に匹敵する値であり、液晶性の有機半導体としては最高値であった。前者は室温付近で0.06cm2/Vsのホールの移動度を示し、-100°Cにおいても高いホールの移動度を保持した。移動度の温度特性からホール輸送機構がディスオーダーした系のホッピング伝導が明らかとなった。この材料はキャスト法などの溶液プロセスによって均一薄膜を作製する事ができ、有機半導体デバイスへの応用に有望であろうと期待される。今後は、FETや太陽電池の作製を検討する予定である。

3-QTP-yne-4は室温付近で、0.1cm2/Vsのホールの移動度を示した。この値は液晶材料としては最高の値であり、分子性結晶やアモルファスシリコンの値に匹敵する。この結果は、液晶材料でも分子構造を工夫して高次のスメクティック相を出現させることにより、分子性結晶並みの高品質な半導体を実現できることを示している。
ファージ由来吸着タンパクを用いたMRSA迅速診断方法の確立

バクテリオファージの特異的吸着機構を応用することで、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)に対する新たな迅速診断方法を確立することを目的とした。作製したバクテリオファージ由来吸着タンパクは、S. aureus特異的に反応し、その他の菌種と交差反応を示さないことが確認された。この吸着タンパクを用いて、ラテラルフローアッセイの原理を応用して、S. aureus検出系を構築した。S. aureusの臨床分離株を用いた評価試験では、我々が確立したPBP2'検出系の結果と本法の結果を組み合わせることによって、MRSA及びMSSAの鑑別が迅速かつ簡便に行うことが可能となった。メチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)は、院内感染の重要な起因菌である。既存の検査法では、菌種同定結果を得るには数日を要する。しかし、特に侵襲性感染の場合、早期に適切な抗菌薬治療を行うことが患者の致死率に直結する為、臨床の現場では、より迅速簡便な検査方法の確立が望まれている。我々は、黄色ブドウ球菌に特異的に感染するバクテリオファージより吸着タンパクを同定し、新たな診断薬開発の材料となる可能性を報告した。そこで本研究では、上記ファージタンパクを用いた新たなMRSA簡易迅速診断方法を確立することを目的としている。今年度は、ファージ由来吸着タンパク(ORF16)のリコンビナントタンパク発現系を構築し、その精製条件を確立した。得られた吸着タンパクを用いて、イムノクロマト法の原理を応用した簡易検出系のプロトタイプを構築した。また、基礎的な性能評価として、最小検出感度、交差反応性の評価を行い、黄色ブドウ球菌特異的に検出可能であることを確認した。現在、作製条件の最適化を行い、検出感度の更なる改善を目指して検討を進めている。また、血液培養ボトルサンプルからの検体処理方法を確立し、MRSAの耐性遺伝子産物であるPBP2'の検出を可能とした。今年度の研究項目としていた、ファージ吸着タンパクを用いた黄色ブドウ球菌検出系については概ね確立し、特異性を有する事も確認できた。さらに、血液培養ボトル検体の処理方法を確立したことからも、本研究は順調に進展している。メチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)は、依然として院内感染の主要な原因菌であり、βラクタム薬だけでなく様々な薬剤に対して多剤耐性を示すことから、早期に適切な抗菌薬の選択を行うことが重要である。既存の検査方法は、数日の時間を要するため、迅速簡便な検査方法の確立が臨床の現場では望まれている。本研究では、黄色ブドウ球菌に感染するバクテリオファージ由来の尾部吸着タンパク(ORF16)を用いて、新規のMRSA迅速診断方法の確立を目的としている。本年度は、ORF16リコンビナントタンパク発現系よりアフィニティーカラム精製したrORF16を用いて、ラテラルフロータイプの黄色ブドウ球菌検出系の構築を検討した。金コロイド粒子や着色ラテックス粒子などの検出粒子及びニトロセルロースメンブレン上へのORF16の固相化条件や安定化処理、部材の種類などを検討し、最適化を行った。また、耐性のマーカーとなるペニシリン結合タンパク2'(PBP2')検出系については、検出感度の改善を行う為、発現誘導用の培地で培養することで検出率の改善が可能となった。本法では、これまでの培養法などでは見過ごされていたオキサシリン感受性MRSA(OS-MRSA)についても、検出可能となり、臨床分離株を用いた評価では100%の感度及び特異度を示した。また、蛍光粒子を用いた高感度化についても検討を行ったが、現段階においては、検出感度の改善は認められていない。ファージ由来の尾部吸着タンパク(ORF16)のリコンビナントタンパクが、精製ロット間で検出粒子あるいはメンブレン上への固相化効率が安定しない問題があった。これまでの検討により、リコンビナントタンパクの安定するバッファー条件などの確定に時間を要した。その為、PBP2'検出系との一体化の検討については、実施することができなかった。メチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)は、医療関連感染の主要な原因菌として世界的にも問題となっており、適切な抗菌薬治療を早期に行う為にも、迅速診断方法の確立が必要とされている。そこで今回我々は、バクテリオファージ由来の尾部吸着タンパクの高い特異性と親和性に着目し、新たな検出方法を確立すべく検討を行った。これまでの研究結果より、バクテリオファージ由来吸着タンパクを用いた黄色ブドウ球菌検出系を構築すべく検討を行い、約15分で検出可能なラテラルフローアッセイ法を確立した。まず、確立した検出法の特異性を評価する為、他菌種との交差反応性を評価した。黄色ブドウ球菌と同属であるStaphylococcus属の7菌種、その他のグラム陽性菌である11菌種、グラム陰性菌の3菌種、真菌の1菌種を用いて試験を行った。その結果、試験を行った15菌種すべてにおいて偽陽性反応は認められず、本法の黄色ブドウ球菌に対する高い特異性が確認された。続いて、臨床分離株の黄色ブドウ球菌32株を用いて、本法とモノクローナル抗体を用いたPBP2'検出系による判定結果から、MRSAとメチシリン感性黄色ブドウ球菌(MSSA)の鑑別が可能か検討を行った。その結果、27株がMRSA、5株がMSSAと判定された。

これらの結果は、PCR法によるfemA遺伝子及びmecA遺伝子を標的とした判定結果と完全に一致し、検査精度の高さが確認された。バクテリオファージの特異的吸着機構を応用することで、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)に対する新たな迅速診断方法を確立することを目的とした。作製したバクテリオファージ由来吸着タンパクは、S. aureus特異的に反応し、その他の菌種と交差反応を示さないことが確認された。この吸着タンパクを用いて、ラテラルフローアッセイの原理を応用して、S. aureus検出系を構築した。S. aureusの臨床分離株を用いた評価試験では、我々が確立したPBP2'検出系の結果と本法の結果を組み合わせることによって、MRSA及びMSSAの鑑別が迅速かつ簡便に行うことが可能となった。ファージ吸着タンパクの結合ドメインを決定する為、truncated rORF16を調製して評価を実施する。また、それらの結合ドメインタンパクを用いた検出系の改善を検討する。さらに、先に我々が構築したPBP2'検出イムノクロマト法との一体化についての検討を実施する。ファージ由来の尾部吸着タンパクを用いた黄色ブドウ球菌検出系と、PBP2'検出系の一体化について検討を進める。また、蛍光粒子を用いた高感度化についても引き続き、検討を実施する。感染症学
低分子量G蛋白質Rasの翻訳後脂質修飾の役割の構造科学的研究

Sortase Aによる蛋白質ライゲーション反応を用い、翻訳後脂質修飾を受けたH-Ras蛋白質及び翻訳後修飾の各種中間体の大量産生と精製に成功した。核磁気共鳴法とX線結晶回折法を用いて翻訳後脂質修飾を受けたH-RasのGTP結合型の高次構造を解析した結果、翻訳後修飾を受けたC末端領域がN末端側の活性領域と分子内相互作用を形成し、翻訳後修飾で付加されたファルネシル基がアクチベータ領域の近傍に配置されることにより、Rasの標的蛋白質c-Raf-1との新しい結合認識部位が形成されることを証明した。1、黄色ブドウ状球菌Sortaseを大腸菌にて大量産生して精製した。H-RasのN末端ポリペプチド(アミノ酸番号1166)のC末端にSortase認識配列LPKTGを付加した蛋白質(H-Ras-LPKTG)を大腸菌で大量発現して精製した。この蛋白質とH-Ras C末端領域合成ペプチドGNPPDESGPGCMSCKCVLS(アミノ酸番号172-189のN末にSortase認識配列Gを付加)を基質として、Sortaseによるin vitro蛋白質ライゲーション反応が効率的に起こる条件を検討した結果、ほぼ定量的に反応が進み全長H-Rasが大量産生・精製できる系を確立した。ファルネシル基付加等の翻訳後脂質修飾を受けたC末端領域ペプチド(GNPPDESGPGCMSCKC[Farnesyl]VLSなど)については、配列中のパルミトイル基付加を受ける2つのCys残基が障害となり化学合成が困難であることが判明した。そこで、それらをSerに置換した合成ペプチドGNPPDESGPGSMSSKCVLSをベースとして、Cys186にファルネシル基を付加したペプチド、さらにVLSを除去したペプチド、さらにCys186をカルボキシメチル化したペプチドを合成し、今後の実験に用いることとした。2、in vitroライゲーション反応によりH-Rasのアミノ酸番号167-171を置換して挿入されるLPKTGのH-Rasの生物学的活性に対する影響について検討した。LPKTGを有する活性型変異体H-RasG12Vをヒト胎児腎由来AD293細胞にて過剰発現させたところ、LPKTGを持たないH-RasG12Vと比較して、Ras標的蛋白質c-Raf-1の活性化を介するMEK1とERK1/2のリン酸化能力に違いが見られないことから、LPKTGリンカー配列の挿入はH-Rasの生物学的活性に影響がないことが証明された。1、H-RasのC末端領域配列(アミノ酸番号172-189)のN末にGly(Sortase認識配列)を付加し、Cys186のファルネシル基付加、C末VLS配列の除去及びCys186のカルボキシメチル化を導入した種々の合成ペプチドを、大腸菌で産生したH-RasのN末端166アミノ酸(アミノ酸番号1-166)のC末端側にLPKTG(Sortase認識配列)を付加したポリペプチドとSortaseによる蛋白質ライゲーション反応にて結合させることにより、NMR実験が実施可能な量の翻訳後脂質修飾を受けた全長H-Rasと各種修飾中間体を産生して精製した。2、15N同位体で標識されたH-Ras(1-166-LPKTG)と同位体非標識の各種C末端合成ペプチドとをSortaseで結合させ精製した。それらのGppNHp結合型を用い、[15N, 1H]-HSQCを利用して翻訳後修飾依存性のシグナルの変化を検出したところ、C末端ペプチドの付加依存性にH-Ras(1-166)の領域の構造変化が検出されたが、ファルネシル基付加を含む翻訳後修飾との関連性は認められなかった。[15N, 1H]-HSQCを利用して、同位体標識H-Ras(1-166)と各種C末端合成ペプチドとの相互作用を解析したところ、合成ペプチドはそれ自身でH-Ras(1-166)のC末端領域近辺と結合することが示唆された。一方、アクチベーター領域との相互作用は見られなかった。3、上記の15N標識全長Ras及び各種修飾中間体とc-Raf-1・CRD(アミノ酸番号132-206)との相互作用を[15N, 1H]-HSQCを用いて解析したが、H-Ras(1-166)の領域との相互作用は検出されなかった。同じ蛋白質を用いた試験管内結合実験では、ファルネシル基付加依存性の結合が見られるので、15N非標識のC末端領域が結合に関与していると推測された。Sortaseによるin vitro蛋白質ライゲーション反応を用いて、従来の方法では高次構造解析に必要な量の調製が不可能であった翻訳後修飾を受けた全長H-Ras蛋白質及び修飾中間体を、NMR実験が実施可能な量産生して精製することができた。当初の研究計画どおり、15N同位体で標識されたH-Ras(1-166-LPKTG)と同位体非標識の各種C末端合成ペプチドとをSortaseで結合させ精製し、[15N, 1H]-HSQCを利用して翻訳後修飾依存性のRasの構造変化の解析、ならびに、同位体標識H-Ras(1-166)と各種C末端合成ペプチドとの相互作用の解析を実施することができた。当初想定していた、RasのC末端領域がファルネシル化依存性にそのアクチベータ領域と相互作用するという仮説を支持する実験結果は得られなかったが、研究はおおむね順調に進展している。

さらに、本研究のもう一つの柱であるc-Raf-1・CRDと翻訳後修飾を受けたH-Rasの結合認識機構の解析も、in vitro蛋白質ライゲーション反応で作製した翻訳後修飾を受けた全長H-Ras蛋白質および修飾中間体を用いた試験管内結合実験ならびに[15N, 1H]-HSQCを用いたNMRによる相互作用解析実験により著実に進展している。これらのことから、本研究はおおむね順調に進展していると判断される。1、Sortaseによる蛋白質ライゲーション反応で合成した、翻訳後修飾を受けた全長H-RasのGppNHp結合型の[15N, 1H]-HSQCスペクトル解析により、(1)Switch II上のα2ヘリックス(アミノ酸番号62-74)、(2)その近傍のα3ヘリックス(アミノ酸番号87-104)のC末端側及び(3)アクチベータ領域周辺でC末端領域依存的なNMR信号の変化が観察された。このことはこれらの領域を介してC末端領域が分子内相互作用する、もしくはC末端領域依存的にこれらの領域の立体構造が変化することを示した。2、NMRによりH-Ras(1-166)・GppNHpと翻訳後修飾を持つC末端合成ペプチドとの結合実験を実施した結果、α2ヘリックス及びアクチベータ領域を介した相互作用が観察された。また表面プラズモン共鳴法により、翻訳後修飾がこの相互作用を安定化することが示された。以上の結果から、翻訳後修飾を受けたH-RasはC末端領域とH-Ras(1-166)との分子内相互作用によりc-Raf-1・CRDとの結合の構造基盤を形成することが示唆された。3、翻訳後修飾を受けたH-Ras・GppNHp単体の結晶構造を世界で初めて決定した。その結果、α2ヘリックス及びα3ヘリックスのC末端側の立体構造がH-Ras(1-166)とは異なり、NMRの結果と合致していた。C末端領域の電子密度は観察されなかったことから、H-Ras(1-166)との分子内相互作用は一過性に形成されると考えられた。Sortase Aによる蛋白質ライゲーション反応を用い、翻訳後脂質修飾を受けたH-Ras蛋白質及び翻訳後修飾の各種中間体の大量産生と精製に成功した。核磁気共鳴法とX線結晶回折法を用いて翻訳後脂質修飾を受けたH-RasのGTP結合型の高次構造を解析した結果、翻訳後修飾を受けたC末端領域がN末端側の活性領域と分子内相互作用を形成し、翻訳後修飾で付加されたファルネシル基がアクチベータ領域の近傍に配置されることにより、Rasの標的蛋白質c-Raf-1との新しい結合認識部位が形成されることを証明した。当初の研究計画によれば、本年度中に、種々の翻訳後修飾を受けたH-Ras蛋白質をSortaseによるin vitro蛋白質ライゲーション反応を用いて大量産生して精製し、翻訳後修飾のState 1ーState 2間の高次構造遷移への影響の解析を行い、H-Ras単体及びc-Raf-1との複合体のX線結晶構造解析やNMRによる翻訳後修飾を受けたRasの構造変化及びRas-Rafの第二の結合の認識機構の解析を開始する予定であった。しかし、ファルネシル基付加等の翻訳後脂質修飾を受けたC末端領域ペプチドについて、配列中のパルミトイル基付加を受ける2つのCys残基が障害となり化学合成が困難であることが判明したことから、それらをSerに置換した合成ペプチドGNPPDESGPGSMSSKCVLSをベースとして、Cys186にファルネシル基を付加したペプチド、さらにVLSを除去したペプチド、さらにCys186をカルボキシメチル化したペプチドを合成するように実験計画の変更を余儀なくされた。
遊離型自己広背筋を筋いた肺動脈ポンプの開発

単心室のフォンタン手術及び遠隔成績は向上してきているが、フォンタン術後の生活の質向上には限界がある。基礎研究により広背筋による低圧系右室ポンプ機能の再現の可能性が示唆されたが、縦隔内はスペースが制限されており右室ポンプの新設は容易ではなく、特に小児においてこの傾向が強かった。配置場所によっては肺を圧迫し後負荷の増大を来たすという矛盾もあった。本研究の目的は、生理的かつ効率的な遊離型自己蠕動広背筋ポンプにより、単心室における右室ポンプ機能を再現・向上されることにある。10kgビーグル犬を用いて、急性期モデルにおける遊離自己広背筋ポンプの作成を施行し、ソノメトリクス社のデジタル心機能評価システムを用いて解析を詳細に行った。冠動脈末梢の結紮による急性の右心室梗塞モデルを作製し、それに対する遊離自己広背筋ポンプを縦隔内で効率的に血流を送るための配置と非人工材料のポンプのデザインを検討した。心嚢内に遊離骨格筋を誘導し、梗塞層を覆うように骨格筋を配置し、その骨格筋を装着し、ポンプ補助が可能なモデルを作製することができた。さらに心同期により骨格筋を刺激収縮する装置を考案し、心同期下骨格筋収縮によるネイティブ心の心機能向上効果をソノメトリーシステムにより計測した。冠動脈結紮前後で、梗塞領域において8.8±0.6(mm)→2.6±0.9の減少を認め、広背筋ポンプにより、12.1±3.3まで著しく上昇を見た。これらの壁運動からの心機能(FS値)評価としては、梗塞域において広背筋ポンプの心同期補助において約20%の機能上昇を認めた。特に骨格筋刺激において適切なバースト刺激を与えた場合、その心機能はさらに約33%アップした。心同期遊離広背筋ポンプによる心補助の可能性が示唆された結果であった。近年、Fontan手術の施行により、単心室の手術成績は著しく向上しているが、術後遠隔期にはquality of life、運動能の制限などの問題点が残されている。また手術適応が心肺機能に大きく制限をうけるため適応除外症例も存在する。本研究の目的は単心室症例の右室ポンプ機能を再現させることにある。今までの基礎研究により広背筋による右室機能の再現の可能性が示唆されたが、縦隔内はスペースが制限されており右室ポンプを新設することは容易ではなく、特に小児においてこの傾向が強かった。配置場所によっては肺を圧迫し後負荷の増大を来たすという矛盾があった。容積の制限された縦隔内において、右心耳-肺動脈間にシーケンシャルペーシングを利用した生理的かつ効率的な遊離型自己蠕動広背筋ポンプの作製を試みた。今年度は、10kgのビーグル犬を用いて、右心耳-肺動脈間遊離型自己広背筋ポンプの急性期モデルを作製した。まず、冠動脈末梢の結紮による急性の右心室梗塞モデルを作製し、それに対する遊離型自己広背筋ポンプが縦隔内で効率的に右心機能を代行するような配置とデザインを検討した。検討の結果、左開胸により、心嚢内に遊離広背筋による骨格筋グラフトを誘導し、梗塞層を覆うように広背筋ポンプを配置し、グラフトの栄養動静脈を適正に移植することでポンプ補助が可能なモデルを作製することができ、急性期の段階では心同期がとれれば、心拍出の増加が認められた。来年度は、広背筋ポンプの耐久能力を評価し、さらに詳細に心収縮能・拍出パターンを解析するツールとして、ソノメトリクス社のデジタル心機能評価システムを導入して、その解析を詳細に行い、右室補助ポンプの精度向上を検討していく予定である。

特に骨格筋刺激において適切なバースト刺激を与えた場合、その心機能はさらに約33%アップした。心同期遊離広背筋ポンプによる心補助の可能性が示唆された結果であった。