hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新規的な蛍光タンパク質とレーザー光技術を用いた神経伝達・開口放出機能の可視化解析

神経分泌、開口放出の可視化解析法を発展させ、invivo光イメージング法の構築を行い、分子基盤の解明を進めた。新規蛍光タンパク質シリウスを用いSNAREタンパク質VAMPの蛍光タグ化、破骨細胞モデルにおける酸性小胞のダイナミクスの可視化に成功した。FRETを用いた新規の高感度Ca^<2+>センサー、カメレオンナノを用いて、膵臓外分泌腺カルシウム依存性開口放出や小脳神経細胞のCa^<2+>動態の可視化を行った。さらに新規近赤外レーザー光を用いてマウス脳深部の海馬神経細胞の観察にも成功した。本研究課題では神経回路機能の動作原理を解明するための方法論の構築と、それによる新たな「光・脳科学」を切り開くことを目指した。本年度は、そのために、培ってきた開口放出現象の光学的な解析法を発展させ、神経、分泌細胞の開口放出機構の解明を進めると共に、新たに神経活動と神経分泌のin vivo光イメージング法の構築を行った。特に、現有の多光子顕微鏡に、新たに非線形レーザー光学、新規蛍光タンパク質、光活性化を導入し、開口放出関連分子の定量的な機能アッセイの開発を試みた。神経分泌・開口放出機構の関連分子の同時可視化のための蛍光タグ化の方法論を確立することで、生体脳中において、開口放出を引き起こす分子機械として有力な候補分子(SNARE分子群)の動態、複合体形成などを多重可視化する方法論の確立を目指した。まず、1波長励起同時4波長蛍光計測系の高精度化及び、蛍光タンパク質シリウス,酸性小胞蛍光指示薬や水溶性蛍光色素等の使用による、SNARE複合体を構成するSNARE分子の動態と融合細孔の開口とを同時に可視化・定量するための観察システム系の確立を実施した。特に、モデル細胞としてRAW細胞から破骨細胞への分化誘導のための条件を検討した。その結果、適切な巻日数を開けての経時的なRANK処理が重要であることが新たに判った。また、RAW細胞にたいしてシリウスで蛍光タグ化したv-SNAREタンパク質VAMPの発現プラスミドの導入を試みたところ、酸性小胞特異的な発現に成功した。また、神経分泌・開口放出機構の関連分子の同時可視化のための蛍光タグ化の方法論を確立することで、生体脳中において、開口放出を引き起こす分子機械として有力な候補分子(SNARE分子群)の動態、複合体形成などを多重可視化する方法論の確立を目指した。まず、1波長励起同時4波長蛍光計測系の高精度化及び、蛍光タンパク質シリウス、酸性小胞蛍光指示薬や水溶性蛍光色素等の使用による、SNARE複合体を構成するSNARE分子の動態と融合細孔の開口とを同時に可視化・定量するための観察システム系の確立を実施した。昨年度までに確立した破骨細胞への分化誘導の系において、本エンドはさらに様々な蛍光タンパク質タグを発現されるプラシミドを構築し、スクリーニングを実施した。また脂肪細胞モデル系において小胞の形質膜との融合細孔形成過程における分子動態を可視化する目的で、蛍光タンパク質をタグ化した糖輸送体の発現系の構築を実施した。さらに本年度は、蛍光タンパク質間のFRETを用いた新規の高感度遊離カルシウムイオンインジケーターであるカメレオンナノをユビキタスに発現するトランスジェニックマウスを用いて、カルシウム依存性開口放出の可視化解析法の開発を開始した。一方、軸性偏光ビームの発生に成功し、その有効性を検討すると共に、新規近赤外超短光パルスレーザーを用いて、生体脳深部イメージングの検討を行った。

まず、1波長励起同時4波長蛍光計測系の高精度化及び、シリウス等の蛍光タンパク質や酸性小胞蛍光指示薬や水溶性蛍光色素等の使用による、SNARE複合体を構成するSNARE分子の動態と融合細孔の開口とを同時に可視化・定量するための観察システム系の確立を実施した。本年度は脂肪細胞モデル系において小胞の形質膜との融合細孔形成過程における分子動態を可視化する目的で、蛍光タンパク質をタグ化した糖輸送体の発現系の構築を実施した。さらに、蛍光タンパク質間のFRETを用いた新規の高感度遊離カルシウムイオンインジケーターであるカメレオンナノをユビキタスに発現するトランスジェニックマウスを用いて、膵臓外分泌腺急性単離標本におけるカルシウム依存性開口放出の2光子顕微鏡による可視化解析を実施し、Ca2+波動のFRETイメージングと開口放出の同時観察に成功した。一方、軸性偏光ビームの2光子顕微鏡における有効性を確かめると共に、新規近赤外超短光パルスレーザーを用いて、生体脳深部イメージングの検討を行った。交付申請書の項目「開口放出の分子機構の解明」については計画通り、モデル細胞系において方法論の確立に成功したのみならず、新たな蛍光タンパク質型インジケーターの使用という新しい方向性も開けてきた。また、項目「軸性偏光ビームの発生・利用」については光学的な条件検索がほぼ完成し、実際の生細胞への応用可能性やデジタルデコンボリューションの有用性も確認出来た。項目「光刺激」については光学系や電気生理学実験に関する部分は完成したが、光学顕微鏡メーカーの都合で当初計画より少し遅れが出ている部分があるが、今年度早々に改善される予定である。24年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は最終年度であるので、当初計画通り、昨年度までに確立したレーザー光学系や蛍光タンパク質発現系などを用いて、カルシウム依存性の開口放出などの細胞生理機能の可視化解析を推進させる。
ニホンウナギの降河回遊開始メカニズムの解明

ウナギ属魚類の降河回遊開始時の体サイズや年齢には大きな個体差があり、「どのような個体が秋季に降河回遊を開始し、どのような個体が成育場に留まるのか?回遊開始時の体サイズはどのように決まるのか?」といった回遊の意思決定プロセスについては、回遊開始を事前に個体レベルで予測することが困難であるために長い間謎に包まれてきた。本研究では、生殖腺の組織観察と標識再捕実験の組み合わせにより、秋季の回遊開始を春夏季に個体レベルで予測できる方法を確立させ、さらに耳石の成長解析を組み合わせることによって、ウナギ属魚類の降河回遊開始に関わる一連の意思決定プロセスを明らかにする。本年度は、春機発動個体が秋季に銀化して降河回遊を開始する一方で、未春機発動個体は翌年以降まで銀化/回遊しないことをバイオプシーによる生殖腺の組織観察と標識再捕実験により検証した。春季に静岡県浜名湖や宮崎県の複数河川でニホンウナギを採集し、銀化指数によって黄ウナギと判別された雌個体について、バイオプシーにより生殖腺の一部を摘出して組織観察から春機発動個体と未春機発動個体に判別した。PITタグによって個体識別した後、野外大型実験池に放流した。同年の秋季に放流個体を回収したところ、秋季における春機発動個体の生殖腺は未春機発動個体に比べ顕著に発達していることが分かった。以上より、生殖腺の観察から春季に春機発動の有無を調べることで、ニホンウナギの秋季の銀化/回遊開始を個体レベルで事前に予測することができるものと考えられた。初年度の目標であった「秋季の回遊開始を事前に予測する方法の確立」を達成することができたため、おおむね順調に課題が進展しているものと判断した。(1)採集した個体を傷つけることなく外部形態の計測のみでその特性から春機発動/未春機発動個体に判別することができる手法を確立する予定である。ニホンウナギの銀化に伴って形態的に変化する部位を計測し、得られた各パラメータを教師データとして、生殖腺の観察から判断した春機発動/未春機発動個体を判別するモデルを作成する。(2)降河回遊開始個体と残留個体の耳石の成長解析から、回遊開始と成長パタンの関係について検討する。(3)生殖腺の観察および(1)の形態的変化に基づき、春季の時点で翌年秋季の回遊開始を予測できるかどうか検討する。
原子ラベリング・ＦＩＢ－ＳＥＭ融合によるＳＯＦＣ燃料極の３次元イオン分布計測

本研究は固体酸化物型燃料電池(SOFC)の多孔質電極内反応場分布を,反応のクエンチと同位体ラベリングを用いて明らかにしようとするものである.昨年度までに,ヘリウムガスの衝突噴流によるSOFCのクエンチと酸素同位体ラベリングにより,空気極の反応場分布を電極微構造スケールで取得することに成功している.このため本年度は,同手法を用いてLSM(ランタンストロンチウムマンガナイト)/YSZ(イットリア安定化ジルコニア)空気極内部の反応場をより詳細かつ定量的に調べた.酸化物イオンの拡散が速い電解質(YSZ)部分における同位体酸素分布を得るために,発電温度を800°Cから700°Cへと下げて実験を行った.同位体酸素を用いて700°Cにおいて発電を行い,その後ヘリウムガスの衝突噴流によってSOFCを1秒程度でクエンチした.クエンチ後の電解質/空気極界面における断面内同位体酸素分布を高空間分解能の二次イオン質量分析計にて計測した.その結果,空気極/電解質界面近傍でのみLSM粒子内部への同位体酸素拡散が見られたことから,この界面近傍で酸素の化学ポテンシャルが大きく低下していること,すなわち過電圧が増加していることが明らかとなった.また可視化結果から得られたYSZ電解質部分の同位体酸素プロファイルを半無限固体の1次元拡散方程式にて解析し,そこから電解質/空気極界面における酸化物イオンフラックスを定量的に見積もった.その結果,空気極から流れ込む酸化物イオンフラックスのうちの23割が電解質/空気極界面から,残りの78割が多孔質空気極部分から流入していることが明らかとなった.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。固体酸化物型燃料電池(SOFC)燃料極における反応モデルを構築し,それに基づいて一般的なNi/YSZ燃料極の反応メカニズムの考察を行った.モデルに必要な詳細反応パラメータを文献上の第一原理計算結果から参照することで,モデルにおけるフィッティングパラメータを大幅に減少させた.その結果,モデルと実験結果との比較から燃料極の有効膜厚が推定可能になった.そこでこのモデルを文献上の複数の実験結果と比較し,有効膜厚を推定したところ,異なる実験にも関わらず温度の上昇と共に有効膜厚は増加していくという一般的な傾向を示した.これに加えて,SOFC内の酸素イオンパス,反応場分布の測定を目的とし,SOFC反応のクエンチが可能な装置の構築を行った.水冷ジャケットに埋め込む形でヘリウムの衝突噴流用ノズルを発電装置に組み込み,水冷ジャケットの周りは断熱材で覆った.この構造により,ヘリウムノズル内部は室温に保ちつつ,発電自体は800°Cで行うことが可能となった.また作製した装置でクエンチ試験を行ったところ,SOFCを830°Cから150°C以下まで約1.5秒で冷却することに成功した.この結果は熱伝導方程式と衝突噴流における平均ヌセルト数を用いて計算される解析結果と良好な一致を示した.次に同位体酸素雰囲気下で発電したSOFCをクエンチし,質量分析を行うことでSOFC多孔質空気極断面内の同位体酸素分布を二次イオン質量分析計によって取得することに成功した.この同位体酸素分布より,酸素イオンの輸送経路や反応密度の空間分布が明確に可視化された.本年度はまずSOFC反応をクエンチ可能な衝突噴流システムを組み込んだ発電装置の製作,及びクエンチ性能の確認を行った.その後同位体酸素を用いた発電実験を行い,クエンチ後の多孔質空気極断面における同位体酸素分布を取得した.その結果,本手法によって酸素イオンの輸送経路や反応密度の空間分布が可視化可能であることが明らかとなった.これに並行して,SOFC燃料極における反応モデルの構築を進め,その結果モデルは複数の文献上の実験結果と良好な一致を示した.以上のことから,計画は当初の予定以上に進行していると判断する.本研究は固体酸化物型燃料電池(SOFC)の多孔質電極内反応場分布を,反応のクエンチと同位体ラベリングを用いて明らかにしようとするものである.昨年度までに,ヘリウムガスの衝突噴流によるSOFCのクエンチと酸素同位体ラベリングにより,空気極の反応場分布を電極微構造スケールで取得することに成功している.このため本年度は,同手法を用いてLSM(ランタンストロンチウムマンガナイト)/YSZ(イットリア安定化ジルコニア)空気極内部の反応場をより詳細かつ定量的に調べた.酸化物イオンの拡散が速い電解質(YSZ)部分における同位体酸素分布を得るために,発電温度を800°Cから700°Cへと下げて実験を行った.同位体酸素を用いて700°Cにおいて発電を行い,その後ヘリウムガスの衝突噴流によってSOFCを1秒程度でクエンチした.クエンチ後の電解質/空気極界面における断面内同位体酸素分布を高空間分解能の二次イオン質量分析計にて計測した.その結果,空気極/電解質界面近傍でのみLSM粒子内部への同位体酸素拡散が見られたことから,この界面近傍で酸素の化学ポテンシャルが大きく低下していること,すなわち過電圧が増加していることが明らかとなった.また可視化結果から得られたYSZ電解質部分の同位体酸素プロファイルを半無限固体の1次元拡散方程式にて解析し,そこから電解質/空気極界面における酸化物イオンフラックスを定量的に見積もった.

その結果,空気極から流れ込む酸化物イオンフラックスのうちの23割が電解質/空気極界面から,残りの78割が多孔質空気極部分から流入していることが明らかとなった.本年度は1年目に確立した酸素同位体ラベリング及びSOFC反応のクエンチ手法を用いて,温度や電流密度,酸素分圧等を変化させた様々な条件におけるSOFC空気極内の同位体酸素の分布を計測する.また,当初の目標である燃料極における同位体分布の取得に向けて,これまでの電解質支持型セルから燃料極支持型セルに変更して実験を行う.電解質を薄膜化することにより,同位体酸素の拡散を抑え,燃料極において酸素イオンパスや反応サイトにコントラストがはっきりついた分布の取得を目指す.また,この分布を理論的に考察するため,燃料極反応の格子ボルツマン法(LBM)シミュレーションを行い,多孔質燃料極内における酸素同位体の分布を計算する.そしてこれを実験結果と比較することで,三相界面が有効に機能する構造的な条件などを調査する.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。
中国農業現代化過程の農業構造の変化と当面する政策課題の日中共同研究

この研究は1988年から、中国社会科学院農村研究所との共同研究として3か年計画で行った。研究の共通の目的は1985年以降、中国農業の構造的停滞の要因を社会科学的に解明することにあった。つまり生産力の停滞要因を生産力視点、農地・労働力移動などの構造的視点、農業労働力・兼業化など経営的視点、合作社や農業服務站など生産組織的視点、集荷販売など流通組織的な視点、各級行政機関の農業投・融資など政策的視点で、具体的に調査分析を行うことである。このため日本側と中国側で調査班を組織し、予め調査目的や調査項目、調査方法を討議して作成し、それによって調査を行った。1988年は北京市、山東省畑台市、安徽省阜陽市の各農村を調査した。1989年はいわゆる天安門事件で北京に行けず、江蘇省、浙江省の各農村部にはいって農家調査を主体に行った。最終年の1990年は、山東省済南市、山西省楡次市および北京市を調査し、社会科学院でシンポジウムを行った。また1989年を除いて年に2名の共同研究者を日本に招待し、日本農業の視察と共に、共通テ-マの研究討論会を開催した。ところで、1984年までの農業生産力の飛躍的な発展は、1979年の「第11期3中総」を契機として、大胆な農村改革が行われたことによる。中国社会主義の象徴であった人民公社の事実上の解体、そして「聯産承包家家庭経営」とよばれる個別請負制の全国的な普及がその核であり、その他様々ないわゆる開放政策がとられた。この時期の生産の上昇は、こうした開放政策で生産意欲を高めた農民の主体的努力によるところが大きい。しかし、1985年以降局面がかわり深刻な生産力停滞に見舞われ、その対策に苦慮することになった。それらを今回の調査にもとづいて、列記すると次のようになる。1政策的課題(1)1984年までの飛躍的な生産力の発展を、政策決定層は過大に評価し、生産力増強政策から余剰問題が討議された。このため農業に対する投・融資を極力押さえ、工業部門へ集中し、農業投資も関連部門や郷鎮企業へ廻された。この点を省、地区、県レベルの資料で確認した。(2)農業関係の専門家、試験・研究機関の研究者や指導員が動揺し、その多くが非農業部門に職種転換を行った。(3)農民の一部は、都市近郊型農業や施設園芸、畜産、養魚など商品生産に傾斜し、穀物生産は軽視された。また、多くの農業労働力が、郷鎮企業などに流出し、大幅な兼業化が進展した。兼業農家のなかには運輸業、レンガ製造、建築請負等で萬元戸となった。農業収入だけの萬元戸は存在しない。(4)請負制によって農家の平均耕作規模は0.7ha以下となり、しかも配分時に土地等級にこだわったため、平均7か所以上に分散している。このため機械化や公社時代の遺産である大型基盤整備が十分に生かされなくなった。(5)農家に土地に対する私的所有観念が生れた。このため「土地管理法」の厳守、「二層経営」の確認など、土地公有のキャンペ-ンを行わねばならない現状である。(6)今や零細農耕制は、10億人の国民に安定的に食糧を供給するには、余りにも不適切であることがわかった。しかし、請負った土地を農民は手放そうとしない。今日の「請負制度」に今すぐ手をつけることはできない。しかし長期にこの制度を続けるわけにわいかない。今一度集団経営に戻ることも、現状維持を続けることも破局への道である。こうした認識に立ってどう政策の再編を図っていくかである。

この時期の生産の上昇は、こうした開放政策で生産意欲を高めた農民の主体的努力によるところが大きい。しかし、1985年以降局面がかわり深刻な生産力停滞に見舞われ、その対策に苦慮することになった。それらを今回の調査にもとづいて、列記すると次のようになる。1政策的課題(1)1984年までの飛躍的な生産力の発展を、政策決定層は過大に評価し、生産力増強政策から余剰問題が討議された。このため農業に対する投・融資を極力押さえ、工業部門へ集中し、農業投資も関連部門や郷鎮企業へ廻された。この点を省、地区、県レベルの資料で確認した。(2)農業関係の専門家、試験・研究機関の研究者や指導員が動揺し、その多くが非農業部門に職種転換を行った。(3)農民の一部は、都市近郊型農業や施設園芸、畜産、養魚など商品生産に傾斜し、穀物生産は軽視された。また、多くの農業労働力が、郷鎮企業などに流出し、大幅な兼業化が進展した。兼業農家のなかには運輸業、レンガ製造、建築請負等で萬元戸となった。農業収入だけの萬元戸は存在しない。(4)請負制によって農家の平均耕作規模は0.7ha以下となり、しかも配分時に土地等級にこだわったため、平均7か所以上に分散している。このため機械化や公社時代の遺産である大型基盤整備が十分に生かされなくなった。(5)農家に土地に対する私的所有観念が生れた。このため「土地管理法」の厳守、「二層経営」の確認など、土地公有のキャンペ-ンを行わねばならない現状である。(6)今や零細農耕制は、10億人の国民に安定的に食糧を供給するには、余りにも不適切であることがわかった。しかし、請負った土地を農民は手放そうとしない。今日の「請負制度」に今すぐ手をつけることはできない。しかし長期にこの制度を続けるわけにわいかない。今一度集団経営に戻ることも、現状維持を続けることも破局への道である。こうした認識に立ってどう政策の再編を図っていくかである。
「立体像に触る」ユーザインタフェース

空中に再生された立体像に触ることによってユーザからの操作を認識する「3Dタッチ」ユーザインタフェース技術の研究を行った。立体像表示はライトフィールド再生の原理に基づいており、ホログラフィックスクリーンとプロジェクターを用いて実現した。本研究では、3原色のレーザーを用いてホログラフィックスクリーンを記録することでフルカラーの立体像表示を可能とした。またテストパターンの投影により自動的にキャリブレーションを行う手法を開発した。そして、再生された実像に触ったときに指先で散乱される色をカメラで検出することで操作を識別する機構を実装し、デモシステムにより提案システムのコンセプト実証を行った。従来のジェスチャー認識などを用いた手法とは異なり、本手法では、再生された3次元の実像に触ったときに指先で散乱される光をカメラで検出することで操作を認識する。このため、ディスプレイに表示された内容とユーザによる操作が直接対応し、位置ずれなどの不整合がなく使いやすいインタフェースを実現できると考えられる。立体像表示はライトフィールド再生の原理に基づいており、微小凸面鏡アレイの役割を持つホログラフィック光学素子(HOE)とプロジェクターによる光線の制御によって実現される。本研究では、HOEをRGBの3原色のレーザを用いて記録することで、フルカラーの立体像表示を可能とした。また、高解像度(4K)のプロジェクターを用いてこれまでの4倍の光線数を再生可能とし、立体像の品質を高めた。色情報の利用技術として、まず2色のボタンの色を識別して異なる応答をするインタフェースを試作し、色を用いたインタフェースの基本機能を実証した。次に、より多くの色を用いるため、様々な色で空中に実像表示されたボタンへのタッチを繰り返してカメラで色を計測する実験を行った。その結果、ボタンの色によってカメラRGB信号値のばらつきの傾向が異なることがわかったため、ボタンの色ごとに実験的に閾値を定めて識別を行うこととした。実験の結果、撮影された画像の色によって少なくとも7色のボタンを識別できることが示された。ユーザの指先位置の検出方法としては、指先による操作の検知後に、プロジェクターから指先位置検出用パターンをごく短時間投影して、構造化光投影の原理に基づき指先の位置や形状を取得する方法を検討した。このとき構造化光がライトフィールドとして投影されることを利用した従来にない構造化光パターンを案出した。当初の計画通り、4K解像度のプロジェクターを用いたシステムを構築し、自動位置合わせを行ってライトフィールドとして再生する光線解像度の向上を確認するとともに、色を用いたインタフェースとして多色の識別が可能であることを実証できた。そして立体像の色を用いたユーザインタフェースの簡単な例を実装し、デモンストレーションを行った。また、次年度に実施予定の構造化光投影に関しても基礎検討を行うことができた。一方で、ホログラフィックスクリーンを用いた光線再生型3Dディスプレイの像品質や使い勝手を改善するには、ホログラム光学素子の再生照明光入射角の変更、要素ホログラム数の増加、回折効率の向上などの必要性が明らかになったため、次年度にホログラフィックスクリーンの再作成を行うこととした。空中に再生された立体像に触ることによってユーザからの操作を認識する「3Dタッチ」ユーザインタフェース技術に関して、表示された立体像の色を利用したインタフェース、動きのある立体像によるインタラクティブな操作の実装を行った。色を利用したインタフェースについては、7色の表示オブジェクトを識別する実験を行い、色空間内でのばらつきを考慮した識別を行うことで検出成功率を改善できることを実験的に確認した。また、ユーザ操作の検出のための背景差分処理をフレームごとに行うことで、動きのある立体像に対応したインタフェースを可能とした。一方、これまでの実験では事前に計算された表示画像をプロジェクターに表示していたが、インタラクティブなシステムを実現するためには、ユーザによる操作に対応して表示画像生成を行う必要がある。そこで、Unity及びOpenCVを用いて、インタラクティブにライトフィールド画像の生成・表示を可能とするシステムを実装した。実装したシステムでは、多方向からの正射影画像をUnityで生成し、光線の入れ替え処理と歪補正を同時に行うことにより、効率的に計算を行う。歪補正は、プロジェクターとホログラフィックスクリーンの位置合わせ誤差を補正するものであり、事前にテストパターンを投影した際の画像をカメラで取得し、補正パラメータを計算しておく。インタラクティブなシステムでは、事前に計算されたパラメータを用いてルックアップテーブル(LUT)を用いた歪補正を行う。実装したシステムでは計算時間に課題が残され、今後、高速処理のためにLUTの実装方法の改善を行う必要が示された。さらに、3Dタッチ・ユーザインタフェース技術に用いるライトフィールド・ディスプレイに関して、光線の標本化及び光の回折の影響を考慮し、表示できる立体像の仕様を整理した。当初の計画通り、システムのカラー化・高解像度化を行い、多色での識別を可能とした。そして動きを持った立体像表示への対応や、インタラクティブなユーザインタフェースを実現するための基本技術を開発し、実用性のあるシステムに向けた課題を明らかにした。色を用いたインタフェースに関しては、ユーザによるタッチ操作の位置情報を正確に取得することなく、表示コンテンツとの対話的操作が可能であることを示した。さらに、システムのデモンストレーションや多数の被験者による評価を可能とするため、移動可能な形態での簡易的なプロトタイプシステムを構築した。これを用いて、次年度以降に公開展示などを行うことを検討している。

検出精度の向上のためにはホログラフィックスクリーンの性能向上が必要であるため、本年度はホログラム光学素子を作成するための基礎検討を行い、高い回折効率を達成した。今後、新規ホログラフィックスクリーンの作成を行うことで、システム全体の性能向上を達成できる見込みを得ている。これらのことから、概ね順調に進捗していると判断できる。空中に再生された立体像に触ることによってユーザからの操作を認識する「3Dタッチ」ユーザインタフェース技術に関して、システムのフィージビリティを向上するための開発を行った。ホログラフィック・スクリーンを用いたライトフィールド・ディスプレイに関しては、プロジェクタとスクリーンの位置合わせを精密に行う必要がある。これまでにテストパターンを投影して得られた歪みパラメータを用いて投影画像を逆補正することで自動的にキャリブレーションを行う手法を開発したが、パターン枚数がスクリーン解像度に比例して多数必要になるため処理に長い時間を要していた。本年度は、位置合わせを行うための新たなテストパターンとして二進コード化パターンを用い、これを階層的に反復投影する手法を提案し、従来よりも高速なキャリブレーションを可能とした。またホログラフィック・スクリーンは、これまで銀塩感光材料を用いて作成したものを用いていたが、フォトポリマーへの記録を行うことで回折効率の向上、ノイズ低減を図ることができた。3Dタッチに関しては、色を用いて検出された指先に対して構造化ライトフィールドを投影することで、タッチの奥行き位置の検出を行う方法の開発を行った。さらに、スクリーンへの入射角やカメラ配置の設計により空中像に対するタッチ検出範囲を拡大するとともにPoC(Proof of Concept)デモシステムを構築し、提案するシステムのコンセプト実証を行った。空中に再生された立体像に触ることによってユーザからの操作を認識する「3Dタッチ」ユーザインタフェース技術の研究を行った。立体像表示はライトフィールド再生の原理に基づいており、ホログラフィックスクリーンとプロジェクターを用いて実現した。本研究では、3原色のレーザーを用いてホログラフィックスクリーンを記録することでフルカラーの立体像表示を可能とした。またテストパターンの投影により自動的にキャリブレーションを行う手法を開発した。そして、再生された実像に触ったときに指先で散乱される色をカメラで検出することで操作を識別する機構を実装し、デモシステムにより提案システムのコンセプト実証を行った。4K解像度のプロジェクタを用いたシステムにおいて、再生像の品質や使い勝手の改善が必要と考えられたことから、要素ホログラム数・再生照明光入射角度などを最適化したホログラフィックスクリーンの作成を行い、再生像の解像度の向上、短焦点投影による小型化を図る。
鼻性NK/T細胞リンパ腫におけるIAPファミリーの発現

EBウイルスは癌原性の一面を持ち、悪性疾患の発生母地となりうる。その原因の一つに、B細胞における検討ではIAP(inhibitor of apoptosis)ファミリー分子の発現が関与していると考えられる。そこで耳鼻咽喉頭頸部領域におけるEBウイルス陽性の代表的悪性疾患である鼻性NK/T細胞リンパ腫において、IAPファミリー発現の検討を行った。その結果本疾患ではIAPファミリーの発現亢進を認め、このうちサバイビンはEBウイルス潜伏感染遺伝子LMP1を介して発現することを同定した。またサバイビンの阻害薬(ミトラマイシン)は細胞株および異種移植マウスモデルにおいて細胞増殖抑制効果を認めた。鼻性NK/T細胞リンパ腫細胞株SNK-6はIL-2依存性であり、IL-2を枯渇するとアポトーシスをきたす。そのためIL-2投与群とIL-2非投与群で、IAPファミリーの遺伝子発現解析を施行した。その結果IAPファミリーのbaculoviral IAP repeat-containing (BIRC)3、BIRC5、X-linked inhibitor of apoptosis (XIAP)の発現がIL-2枯渇により有意に発現低下を認め、アポトーシスの惹起に関与していることが示唆された。これらのうちBIRC5については本疾患患者腫瘍組織のホルマリン固定パラフィン包埋切片を用いた免疫組織化学染色にて腫瘍細胞に発現していることを確認している。BIRC5の阻害薬であるYM155をSNK-6に添加培養しMTSアッセイを施行したところ、濃度依存性に細胞増殖抑制効果を認めた。YM155は海外にて治験が進行しており、本リンパ腫の治療に本阻害薬を用いることが将来期待され、本年の国際EBV学会に発表予定である。鼻性NK/T細胞リンパ腫において、IAPファミリーの関与が見いだされ、その実験が進行しており、おおむね順調に進展していると判断した。また本リンパ腫はEBV2型潜伏感染を呈し、LMP1を発現することで発癌に関与する。そこで本疾患細胞株SNK-6およびSNT-8を用いてLMP1をsiRNAでノックダウンしたところ、BIRC5の発現低下を認め、本疾患腫瘍組織での免疫組織化学染色において、LMP1とBIRC5の共陽性細胞を認めており、LMP1はBIRC5の発現を介して細胞増殖に関与することが示唆された。次にBIRC5の阻害薬であるYM155, terameprocol, mithramycinをSNK-6およびSNT-8に添加培養しMTSアッセイを施行したところ、濃度依存性に細胞増殖抑制効果を認めた。また、SNK-6をNOGマウスに異種移植したマウスモデルにおいて、mithramycinを投与したところ、有意に腫瘍増殖抑制効果を認めた。mithramycinは海外にて臨床試験が進行しており、本リンパ腫の治療に本阻害薬を用いることが将来期待され、昨年の国際EBV学会に発表した。BIRC5のみならず、BIRC3およびXIAPについても、本疾患細胞胞株での発現を定量リアルタイムPCRによるmRNAレベル、ウェスタンブロット法による蛋白レベルで確認する。発現が確認できれば、発現分子の阻害薬を各濃度で希釈して細胞株と培養し、同分子の発現阻害を定量リアルタイムPCRとウェスタンブロット法で確認する。同時にMTSアッセイによる細胞増殖率や7-AADおよびAnnexin V染色後のフローサイトメトリーによるアポトーシスの頻度を確認し、実際に細胞死が誘導されているか確認する。また臨床検体における免疫組織化学染色を用いた同分子の発現も確認する。さらにマウスモデルを用いてこれらの阻害薬の腫瘍増殖抑制効果を検討する。耳鼻咽喉科本年度はin vitroの実験のみを行っている。これらの実験は、すでに当科で所有している試薬等を使用した実験が多かった。そのため支出が予定より少なく、次年度使用額が生じた。次年度はin vitroの実験に加えてマウスモデルの作製を計画している。使用するマウスは超免疫不全マウスであるNOGマウスを使用する計画である(一つの阻害薬にコントロール群と投与群でそれぞれ最低3匹使用。

使用阻害薬は5種類を予定しており、最低30匹必要の予定)。本マウスは実中研より購入予定であるが、マウスの価格、輸送コスト、飼育コストなどを考慮すると、次年度使用額と翌年度の助成金を合わせた予算が必要である。
炎症性腸疾患における薬物療法と栄養療法の相補的作用機構解明と適切な薬物投与設計

炎症性腸疾患(IBD)ラットにおいて、必須不飽和脂肪酸であるリノール酸および.-リノレン酸はP-糖たんぱく質(P-gp)の発現および機能レベルを修飾することにより、P-gpの基質であるメチルプレドニゾロン(MP)の小腸吸収を抑え、大腸まで送達させうることが出来、その結果としてMPの治療効果が増大することが見出された。したがって、IBDにおいてMPにおける薬物療法を遂行するに当たり、必須不飽和脂肪酸の併用は非常に有用な処方となりうることが示された。両脂肪酸の混合比率などの考察を行うことが更なる検討事項である。DSS投与による炎症性腸疾患モデルラットを作成し、必須不飽和脂肪酸の改善効果を検討した。DSS投与群では正常群に比べ結腸の長さは減少し、リノール酸投与群およびα-リノレン酸投与群では結腸の長さが正常群に回復する傾向が見られ、特にα-リノレン酸投与群では有意な差として検出された。これらの効果はリノール酸およびα-リノレン酸の炎症抑制効果によるものと推察した。刷子縁膜画分総タンパク量は、DSS投与群では正常群に比べ、約70%程度にまで減少し、障害によるタンパクの脱落と考えられた。一方、P-gpタンパク発現レベルは両群間で変動は見られなかった。これらの結果より、P-gpタンパク量は減少傾向を示すことが推測できた。次にP-gp活性をP-gp基質であるrhodamine123の分泌方向の膜透過クリアランスから検討した結果、正常群において、P-gp阻害剤であるverapamil存在下の透過クリアランスはverapamil不在下に比べ有意に減少し、これにより正常群においてP-gp活性の存在が確認できた。これに対してDSS投与群ではverapamil存在下、不在下において両者のクリアランスに有意な差が見られなかったことから、病態下でのP-gp活性の低下が示された。Methylprednisoloneを基質として用いた検討においてもrhodamine123の結果と同様であった。これに対して、必須不飽和脂肪酸の病態改善効果を検討したところ、DSS投与により低下したP-gp活性はリノール酸およびα-リノレン酸の投与により回復した。以上より、DSS投与によりP-gpタンパク発現レベルの変動はないが、P-gp活性は低下することが示され、リノール酸およびα-リノレン酸の投与により、DSS投与により低下したP-gp活性の回復が示された。UC群において、MPの空腸からの吸収がコントロール群に比して顕著に上昇した。よってUC群では、MPの全身移行による副作用発現の危惧が推察された。これに対して、栄養療法に用いたリノール酸およびリノレン酸の共存により、MPの空腸からの吸収は顕著に抑制された。よって、両必須不飽和脂肪酸はMPの空腸からの吸収を抑えることによって、副作用を回避できるものと位置づけられる。MPの腸管各部位管腔内の濃度を測定したところ、UC群において、空腸および回腸管腔内のMPの濃度がコントロール群に比して顕著に高く、結腸での濃度をはるかに上回った。これに対して、両必須不飽和脂肪酸の共存により、空腸および回腸のMPの濃度は低下し、その分病変部位である結腸への送達が誘導されたと思われる濃度を検出できた。P-glycoprotein(P-gp)機能について相対活性評価から検討したところ、UC群においてP-gpの相対活性の低下が空腸および回腸において見出された。これに対して、両必須不飽和脂肪酸の共存により、P-gpの相対活性はコントロールレベルに回復した。P-gpのタンパク発現レベルについて検討したところ、UC群においてP-gpタンパク発現レベルの低下が示された。これに対して両必須不飽和脂肪酸の共存によりP-gpタンパク発現レベルのコントロールレベルへの回復が見出された。以上、炎症性腸疾患における薬物療法および栄養療法について検討した結果、薬物療法のみでは病変部位へのMPの送達を可能にすることは困難であり、栄養療法を併用することで、MPの薬物療法効率を高めることが示された。また、栄養療法はMPの全身移行を回避することで副作用の回避も可能にすることが推察できた。このような、栄養療法の有効性はリノール酸およびリノレン酸によるP-gpの機能およびタンパク発現レベルの修飾に基づいたものであることを明らかにできた。申請者はDextran sodiunm sulfate(DSS)誘導炎症性腸疾患(UC)モデルラットを作製し、メチルプレドニゾロン(MP)の薬物療法において、.リノール酸(LA)およびリノレン酸(LnA)の有用性について検討を行い、(1)UC群においては、空腸からの吸収が顕著に見られるMPによる薬物療法単独では、ステロイドの全身移行による副作用の危惧が示唆されること、(2)これに対して、栄養療法を併用することで、MPの空腸からの吸収が抑制され、病変部位の結腸に効率よく送達されること、(3)このような現象は、P-glycoprotein(P-gp)の機能変動および発現変動に基づいた現象であり、LAおよびLnAはその変動を修飾することで薬物療法を効率よく支えていることを明らかにしてきた。

23年度は、UCのクリアランス臓器に及ぼす影響について検討した。MP静脈内投与後の血漿中MP濃度推移から、全身クリアランスを評価したところ、UC群においてMPの全身クリアランスの低下が示され、LAおよびLnA群においてはその回復が見られた。このことから、両必須不飽和脂肪酸の投与はクリアランス低下を回避できる可能性が考えられた。肝機能に関しても、UC群での胆汁流量の低下に対して、LAおよびLnA群において、その回復が認められた。P-gpタンパク発現量もUC群で低下が見られ、両脂肪酸投与群においてその回復が示された。以上、DSS誘導UCモデルラットにおいて、MPの全身クリアランスの低下が認められ、このクリアランスの低下は肝P-gp機能・発現低下による胆汁排泄の減少が一因であることが示された。また、LAおよびLnAの投与により、これらの低下が回復したことから、両必須不飽和脂肪酸の有用性が示された。なお、腎の機能変化については、引き続き検討課題となった。
アルコール性肝炎におけるインターロイキン8産生の制御機構

アルコール性肝炎において血中インターロイキン8(IL-8)が上昇し、肝非実質細胞がIL-8産生していることを同定した。しかし如何なる機序でIL-8産生が制御されているかは不明である。上記事象の成因としては、1)エタノールによる直接刺激、2)アルコール性肝炎で産生されるIL-1、TNF、LPS刺激による2次性刺激、の2つの可能性が考えられる。本研究はアルコール性肝炎でのIL-8産生の制御機構を明らかとすることを目的とした。(方法)In vitroでは、肝灌流によりラット肝をコラゲナーゼ処理し肝細胞を分離。さらにPercoll密度勾配遠心法で肝非実質細胞を分離。それぞれの細胞を初代培養し、エタノール、アセトアルデヒド、IL-1、TNF、LPSで刺激。培養上清中のIL-8濃度をELISAで測定。In vivoでは、エタノール負荷ラットを作成。肝組織をPeriodate-lysine-2% paraformaldehyde (PLP)で固定し、免疫組織学的にIL-8産生細胞を検討。(成績)In vitroでのエタノール、アセトアルデヒド刺激では肝細胞、肝非実質細胞共にIL-8産生を認めなかった。IL-1、TNF、LPS刺激では肝細胞、肝非実質細胞のいずれにおいてもIL-8産生が認められた。LPS刺激での肝非実質細胞のIL-8産生量は肝細胞及び他の刺激による産生量と比較して約10倍であった。In vivoでの検討では、エタノール負荷による血中IL-8の上昇は認めなかった。肝組織においてもIL-8陽性細胞は認めなかった。以上、in vitro及びin vivoの検討の結果、IL-8の産生は、エタノールの直接刺激ではなく、アルコール性肝炎に付随して産生されるIL-1、TNF、LPSにより誘導されることが判明した。また、肝非実質細胞が主たる産生細胞であり、LPSが最も強力な産生刺激因子であることが確認された。
時空間的間欠性による乱流への転移の実験的研究

多くの非平衡系においては、系の非平衡度を増していくと、空間パターンを持つ巨視的秩序状態が不安定化し、発達した乱流状態への遷移が生じる。この遷移領域近傍では、しばしば空間パターンをもつ秩序領域と乱流領域が複雑に混在した状態が現れる。このような状態は、「時空間的間欠性」と呼ばれ、時空間カオスの普遍的タイプのひとつとして近年注目を集め盛んに研究がなされている。しかし、これまでの実験的研究は準1次元的パターン形成系に限られていた。そこで、本研究では2次元パターン形成系における時空間的間欠現象のプロトタイプとして液晶対流系におけるグリッド・パターンの崩壊現象を取り上げ、その振舞いの詳細を実験的に調べた。その結果、次のような成果を得ることができた:1.秩序領域と乱流領域の可視化・判別を行なうことが可能な光学的観測系および画像処理方法を考案・構築した。2.この観測・処理系を用いて、(1)乱流領域の出現確率は遷移領域においては印加電圧Vとともに単調に増加すること、(2)乱流領域が形成するクラスターの平均サイズ<S>はVとともに急速に増大し、ある域値電圧V_cで発散する。すなわち<S>(V-V_c)^<beta>である。(3)乱流クラスターのサイズ分布はV_c近傍ではベキ的である。等の結果が得られた。これにより時空間的間欠性が「パーコレーション」現象と類似の臨界現象的振舞いを示すことがわかった。現在、さらに時空間的間欠性の発生点近傍での臨界現象的振舞いに関する研究も進行中である。等の結果が得られた。
脳波・脳磁図を用いたAI解析による統合失調症の診断・重症度評価法の開発

本研究により、脳波・脳磁図のデータから統合失調症の特徴を識別する人工知能が開発されることで、統合失調症のより正確な診断が可能になると考えられる。特に脳波は、多くの医療機関で利用可能な簡便な検査機であるため、今回開発する人工知能によって、幅広く実地臨床で確定診断の補助として応用可能な人工知能を作成することができる。脳波・脳磁図ビッグデータに人工知能を適用し、統合失調症の特徴的脳活動を同定し識別することで、統合失調症の予防と治療に貢献し、この疾患による医療費や介護費用を含む莫大な社会損失を軽減することに寄与することができる。
凝固異常および酸化ストレスの視点からＧＶＨＤ・慢性炎症を捉えなおす基礎研究

GVHDでは炎症反応および酸化ストレスの進行に伴い、赤血球連銭形成の亢進、band3の減少、PRDX2のダイマー化、PRDX2の断片化が径時的に認められた。ネフローゼ症候群、慢性活動性EBV感染症や敗血症では赤血球連銭形成亢進以外は認められず、移植後GVHDでは慢性的に強い炎症・酸化ストレスが起きていると考えられた。ヒトの造血幹細胞移植では、早期の凝固異常が合併症関連死亡に関係し、トロンボモジュリンの投与により予後が改善した。マウスモデル系でトロンボモジュリンが慢性GVHDの皮膚病変を改善することが示された。以上より、GVHDでは凝固異常・炎症・酸化ストレスは密接に関連していることが示された。前年度は慢性GVHDマウスモデルを用いてヒトリコンビナント・トロンボモジュリン(TM)のGVHDに対する影響の検討を行い、TM投与群で軽度の生存率の改善と皮膚GVHDの改善が確認された。今年度は脾細胞の投与量をあげ(5×10^6個→20×10^6個)より強い慢性GVHDを誘導して検討を行ったが、生存率の改善は認めなかった。一方、TMのもつ抗凝固作用と抗炎症作用のGVHDへの影響を判別する目的で、TMの抗凝固作用の主体である活性化プロテインC(APC)投与の影響を検討した。APC投与群、非投与群間での生存率で有意差は認めなかった。実験回数が少なく何ら結論を述べることができないが、皮膚GVHDに限れば明らかにAPC投与群が優れていた。予期せぬ腸管GVHDがAPC投与群、非投与群ともに出現しており若干の実験系の再検討が必要であると考えられた。以上より現在までのデータからは、TMはGVHDによる急性の生存率の改善効果認められないものの、慢性GVHDの主たる標的臓器である皮膚には効果を認めると考えられた。またその作用はAPCでも確認された。今後は、今後は脾細胞投与量を逆に少なくし、急性の生存率の検討を避け、再現性の確認に加え臓器別の慢性GVHDの解析を中心に検討する。トロンボモジュリンの細胞への影響を検討するため、ヒト赤血球をトロンボモジュリン(0.1μg/mL, 1.0μg/mL)存在下で形態、および誘電特性から検出される大きさ、および膜キャパシタンス、細胞質電気伝導度の推移を63日間、経時的に検討した。コントロールと比べ全ての項目において有意差は見られなかった。今後は酸化ストレスを急性に加えた状態で影響がないかを細胞誘電特性の変化で検討する。慢性GVHDマウスモデル[Donor : B10.D2 (H-2d), Host : Balb/c (H-2d)へのマイナーミスマッチの系]を用いてヒトリコンビナント・トロンボモジュリンの影響を解析するための実験系確立の検討を行った。ヒトリコンビナント・トロンボモジュリンの投与量を決定するために、マウス血液を用いてin vitro, in vivoで抗凝固活性、出血症状の出現の程度について検討を加えた。0.3、1、3mg/kg、週2回投与での検討を行い、3mg/kgでは出血症状・凝固異常が強く出すぎることが判明したため、0.3mg/kg、1mg/kg投与で解析を行うこととした。さらに投与方法について検討した。移植直後より投与開始する場合と移植後3週より投与開始する場合で検討したところ、移植後直後より投与した場合は消化管出血症状が強く出ることが判明し、投与時期によって効果・影響に差がある可能性が示唆された。3週以降に投与した群では生存率の点で対照群に比し改善傾向がみられた。in vitro誘電凝固測定系に関する条件検討を行い、安定したデータを得る条件を確立することができ、実応用へつながる可能性が見えてきた。その系を用いてヒト全血をもちいて、トロンボモジュリン、ヘパリン、ヘパリン+トロンボモジュリンの影響を検討したところトロンボモジュリン<5μg/mLでは凝固延長作用は見られず、また凝固延長を示すヘパリン0.2U/mLと共存下でも凝固延長相乗効果は見られなかった。以上より、トロンボモジュリンは臨床使用範囲では(<1μg/mL)出血症状のリスクは少ないと判断された。同種造血幹細胞移植後の患者血液解析で、GVHDでは炎症反応および酸化ストレスの進行に伴い、赤血球連銭形成の亢進、band3の減少、PRDX2のダイマー化、PRDX2の断片化が径時的に認められた。連銭形成の要因は赤血球ではなく、血漿成分に起因していた。ネフローゼ症候群、慢性活動性

EBV感染症や移植患者以外の敗血症では赤血球連銭形成亢進以外は認められないことから、移植後のGVHDでは慢性的に強い炎症・酸化ストレスが起こっていることが考えられた。全血をもちいた凝固過程の検討で、凝固開始前に赤血球連銭形成が認められることが観察され、炎症反応と凝固反応の相互作用が推測された。マウス慢性GVHDの系でトロンボモジュリンの影響を検討した。高用量投与では生存率は低下し、悪影響が認められた。投与時期の検討では、移植日から投与した場合、有意差は認められなかったが、3週目から投与した系では中等量群で有意に皮膚の慢性GVHDの改善が認められた。ヒトの移植例ではトロンボモジュリン投与群で有意に移植関連合併症死の低下が認められた。その効果は、凝固異常の改善に依存しており、sIL2R,ferritinなどの炎症反応マーカーの改善効果との相関は認められなかった。移植早期のGVHDについては複雑な炎症過程が関与していると考えられ、またその後も特異な炎症・酸化ストレス過程の持続していることが本研究で示された。移植患者の治療・対応を考えるうえで貴重な知見と考えられる。小児血液臨床医療において、造血幹細胞移植早期の凝固異常に対してヒトリコンビナント・トロンボモジュリンが移植合併症の軽減と生存率の改善に寄与することを報告した(Nagasawa et al. Int.J.Hematol. 2013)が、マウスモデルでは再現ができなかった。しかし、慢性皮膚GVHDに対しては明らかな効果があり、その病態を解析することは急性の炎症反応ではなく、生活習慣病などの慢性炎症に起因する病態のモデルや解析にわれわれの系が有意義な可能性があると考えられた。また、細胞および細胞膜の変性を細胞誘電特性で解析可能となる基礎的データが蓄積しつつあり、新しい解析方法として期待できる可能性がある。今後は生存率ではなく、生活習慣病を念頭に置いた、個別の臓器に対する影響などの解析をすることで凝固異常と慢性炎症・酸化ストレスの関係を明らかにできると考える。誘電凝固測定系については安定した測定が可能になり、臨床検体の解析が十分できるようになった。また、血栓傾向をとらえるに適した刺激系、出血傾向をとらえるのに適した刺激系と分けて測定することの有用性が新たに示唆され、臨床応用がより広がる可能性がみえてきた。GVHDマウスモデルでは、実験系が確定できたこと、またトロンボモジュリン投与がGVHD症状に影響を及ぼす可能性が示されたこと、また投与方法により効果の出現に差があることなどが示され、今後の研究継続に意義があることが確認された。急性GVHDにおける赤血球PRDX2の断片化については、その機序あるいはプロテアーゼの同定に関する進捗は得られなかった。今までの検討より、トロンボモジュリンが急性GVHDを抑え生存率を改善することはできないと考えられた。しかし、慢性皮膚GVHDはあきらかに改善しており、血管炎などの慢性炎症を有意に制御することが考えられた。臓器別の慢性GVHDに対する病態を解析することで、移植医療だけではなく生活習慣病を中心とした慢性炎症の病態解析に今後有意義である可能性が考えら、これは新規の知見である。今後はGVHD誘導のための脾細胞投与量を少なくして、生存率ではなく、臓器別慢性GVHDへの影響を中心に解析する実験系を組み立て、病理組織学的解析のみならず、酸化ストレスマーカーも併行して解析する予定である。また細胞誘電特性による細胞変化の検討については、酸化ストレス・アポトーシスストレスでどのような変化が見られるかを検討する。
顎関節円板転位モデルを用いた動的関節荷重負荷形式についての実験的研究

カニクイザル3匹を実験動物に用い、ネンブタールによる全身麻酔下に片側顎関節包を露出、上関節腔を解放し、関節円板の前方端部にナイロン糸を穿通させ、徒手的に関節円板を前方牽引し、関節結節最下点まで転位させた関節円板前方転位モデルを制作した。モデル制作後1ヶ月の時点で、全身麻酔下に両側の顎関節上関節腔にカニューレ針を2本挿入し、その一方より生理食塩水をマイクロシリンジより注入し、他方を圧力トランスジュサーに接続し、他動的な顎運動時の関節内圧力変動を測定した。円板転位側(モデル側)、非円板転位側ともに噛みしめ位(徒手による歯芽接触位)に最大圧力を呈したが、関節円板転位側と非円板転位側との間で有意に関節円板転位側で関節内圧上昇を認めた(円板転位側:165±34mmHg、非転位側:85±37mmHg)。最大開口位では関節円板転位側と非円板転位側ともに陰圧を呈した(円板転位側:-52±8mmHg、非転位側:-46±15mmHg)。徒手的開閉口運動中における関節内圧の変動様式については、関節円板転位側と非円板転位側との間で大きな差はみられなかった。以上の結果より、関節円板転位の有無により噛みしめ時において顎関節内圧が変動するが、顎運動中においては大きな差はないものと思われた。現在、関節円板転位側における経時的に下顎頭形態変化を呈した例における、関節円板転位側における関節内圧の経時的変動については検討中であるが、経時的(関節円板転位モデル制作後約10か月)に下顎頭変形を呈した1例においては、モデル制作後1か月の時点における関節円板転位側における噛みしめ時の関節内圧値は減少傾向を認めた。平成11年度実験動物にはカニクイザルを用いた顎関節円板転位モデル制作にあたり、当初の計画では外科的に形成(関節包を露出、上関節腔を開放し、関節円板後方肥厚部にナイロン糸を穿通させ、徒手的に関節円板を前方転位させた状態でナイロン糸を頬骨に結紮固定)する予定であったが、関節腔内組織への外科的侵襲を可能な限り減少させる目的に、全麻下に口内法により筋突起切除後、強制開口運動を1週ごとにおこない、経時的に関節円板動態をMRIにて観察した(実験群;3匹)。同手法にて現在のところ1匹に復位性円板転位の形成を認め、顎運動時の動的荷重負荷様式について検討したところ、各顎運動様式(前方滑走、側方、開口運動時、咬合時)での関節円板後部結合組織におけるに荷重負荷状態はコントロール例と復位性円板転位例(1例)間に大きな差は認めなかった。現在、強制的開口運動にて関節円板転位モデルをさらに作成中である。
素過程及び多体系におけるハイペロンと核子の相互作用の理論的研究

NN相互作用に対するUeda-Riewe-Greenのボゾン交換模型をSU(3)対称性を用いて、∧N及び∧∧相互作用に拡張した。ボゾンはpseudoscalar,scalar及びvector中間子がそれぞれSU(3)-nonetを作る枠組みを用いる。scalarとvector中間子は2つの中間子が相関状態で交換する寄与も含むものとして、扱う。この他にσ中間子を導入する。これは2つのπ中間子が相関及び非相関状態で交換する寄与のうちI=0,J^P=0^+の部分をeffectiveに表す。この研究の目的はmicroscopicな模型を作るよりも多体系の研究に必要な有効理論乃至有効模型を構築することにある。ボゾンをeffectiveなものとする扱いとすることからくる不定パラメータは∧N散乱データとhypertritonのデータを組み合わせて解析することにより取り除いた。Hypertritonの計算には宮川氏(岡山理科大)の協力を得た。我々の∧N相互作用に対する模型は∧N散乱のデータとhypertritonの結合エネルギーが再現されるように出来た。これを用いて^4_∧Hと^4_∧He結合エネルギーの差が肥山、上村氏(九大)等によって計算された。他の標準的な∧Nポテンシャルを用いた場合に比べて非常に良い結果が得られた。又、我々は∧Nポテンシャルからユニークに∧∧ポテンシャルへの拡張をすることができて、それをdouble -hyper核(^6_∧_∧He、^<10>_∧_∧Be、^<13>_∧_∧B)に応用して∧∧separation energyを計算するとreasonableな実験値との一致があり既存の標準的な∧∧ポテンシャルによる結果よりもよい結果が得られた。double∧-hyper核の計算には山田氏(関東学院大)の協力を得た。現在の模型は、∧N-ΣN結合及び∧-ΣΣ結合の効果はσの交換に含まれる扱いになっているが、今後この効果をexplicitに取り入れて行く必要がある。