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19世紀アメリカ文学における障害者表象:言語とアブノーマリティの多面性

19世紀半ばから後半にかけて人気のあった雑誌、Godey's Lady's Book、Atlantic Monthly、Harper's Monthly Magazineなどを中心に、障害者に焦点を当てた大衆向けの読み物(小説、詩、エッセイ等)を調べた。南北戦争という大戦によって、心身に障害を負った者も少なくなかったであろうが、それが小説等に反映することは極めて少なかった。むしろ、障害(特に視覚障害が多い)を持つキャラクターは女性が多く、敬虔、純粋、誠実、従順、親子愛などを強調した人物描写がされ、当時カルト的に信奉されていた"True Womanhood"と結び付けた表象になっていることが多いことが分かった。そういった雑誌の読者は所謂中流階級層で、当時産業革命により女性労働者が急速に増加していく社会状況の中、強健であるべき労働階級の女性と読者層を区別し、はかなさ、繊細さを極端に体現したものが、身体障害という表象となったと思われる。高齢者、障害をもった男性の描写はかなり少なかったが、この場合は、非常に孝行息子であったり、特別な才能を持っていたり、極端な例が多く見られると共に、所謂WASP以外であることが多かった。Atlantic Monthlyにおいては、186070年代、ダーウィンの進化論やAmericanismに関する論文が連載され、その合間に掲載されている読み物に登場する身体や精神に障害をもった登場人物は、人種、民族や階級の違いが明確な場合がよく見られた。また、種々の障害に関する説明や情報(現代人の目で読むと、かなり偏見が入っていると思われることもある)、当時流行していたDime Museum(民族の違いや身体の違いを見せ物にしたものもあった)に関するエッセイも散見され、その言葉使いからも、「ノーマルな身体や精神」の基準を編集側と読者が無意識の内に共有していたことが分かった。19世紀アメリカでは、1817年に初の聾唖学校が設立され、19世紀初めから半ばまではmanualism(手話の教育)が提唱され、後半はoralism(手話を排除し、発話を重んじる教育)に移行する。Silent WorldやDeaf-Mute Journals等の新聞や雑誌の発行、州や国単位での団体組織の結成等、deaf communityができつつあった当時、聾唖者のイメージが増加するアメリカ社会の中の外国人のイメージとして作られ、oralismは国家共同体を維持するためというプロパガンダのもと普及する。一方、当時の小説や大衆紙等に聾唖者表象はあまり見られないことが今回の調査で判明した。例えば、人気女性誌Godey's Lady's Bookの'30'70にも、聾唖教育、吃音改善に関するコラムの他は、小説では聾唖の登場人物は3人(1人は偽者)、詩の対象としては1人と少ない。女性の場合、繊細さや純粋さの強調、gentilityやfemininityをなくした状態という両極端の聾唖者表象が多く、男性は社会問題を反映したメッセージ性をもつ表象として使われている。言語障害表象がethnicity表象と重なる例もある。1830-40年代には、統計学、骨相学等の流行に伴い、多分野の興味が狂気に関する統計に集まり、裁判でも精神異常を主張することが一つのモードとなっていた。国勢調査による統計をもとに、男性は30-40歳、女性は50-60歳に精神障害者が多く、発症は女性の方が早いとされた。奴隷制のない州の黒人は、奴隷州の黒人に比べて精神障害者が多い(Southern Literary Messengerでは約10倍と言われている)との解釈が度々され、移民にも精神障害者が多いとの論文もある。言語障害表象、精神障害表象共に、反奴隷解放運動や移民増加等の社会問題論議に利用されたと考えられる。

また、種々の障害に関する説明や情報(現代人の目で読むと、かなり偏見が入っていると思われることもある)、当時流行していたDime Museum(民族の違いや身体の違いを見せ物にしたものもあった)に関するエッセイも散見され、その言葉使いからも、「ノーマルな身体や精神」の基準を編集側と読者が無意識の内に共有していたことが分かった。
聞き上手な引き込みに基づく身体的インタラクションシステム

聞き上手になれる情報処理の基礎技術の開発を目指して、うなずきや身振りなどの身体的リズムの引き込みをロボットやCGキャラクタのメディアに導入することで、一体感が実感できる聞き上手な引き込みに基づく身体的インタラクションシステムを研究開発した。その主な成果は以下の通りである。(1)アクティブ・アピアランス・モデルを用いた頭部動作認識によるうなずき検出システムうなずき計測実験により対面コミュニケーション時のうなずきとして頭部動作を解析し、その解析結果に基づいて3種類のうなずき検出モデルを提案した。これらのモデルでは、アクティブ・アピアランス・モデルによるフェイストラッキングから推定される頭部の姿勢・回転運動に基づき、うなずき検出を行っている。さらに、提案したモデルを適用したうなずき検出システムを開発した。開発したシステムを用いたうなずきの評価実験を行い、提案モデルおよび開発したシステムの有効性を示した。(2)キャラクタと一緒に学ぶ映像学習支援システムの開発映像学習において効果的なインタラクション支援を実現するために、映像に音声駆動型身体的引き込みキャラクタInterActorと自己アバタを重畳合成した映像学習支援システムのプロトタイプを開発した。本システムでは、表示ウィンドウの中央付近に授業映像を配置し、その下部に3体の背面CGキャラクタを映像領域に対面して並列配置している。3体のうち中央に配置したキャラクタにユーザの頭部動作を反映させることで、その1体を自己のアバタとし、両脇のキャラクタをInterActorとして,映像音声に対しての聞き手の身体動作を生成している。本システムでは、自己アバタおよび同じ空間内で学習するキャラクタにより身体的インタラクションの場を生成することで、場とのかかわりによる一体感・共有感を実感させながら、学習意欲を促進させる。25年度が最終年度であるため、記入しない。音声駆動型身体的引き込みチェアシステムInterChairヒューマンロボットインタラクションの観点から、一体感が実感できる聞き上手な身体的インタラクションシステムとして、発話音声に基づいて身体全体をうなずき反応させる音声駆動型身体的引き込みチェアシステムInterChairを開発展開している。対面コミュニケーション実験及び講話形式実験によりシステムの身体的引き込みによる場の盛り上げ効果等の有効性を引き続き検証するとともに、本年度はとくに対話を伴う集中した作業として対戦型テーブルゲームを対象に、InterChairを2台用いて対戦形式実験を行い、InterChairが自己の音声でうなずき反応を体感提示することで場が盛り上がるなど、システムのコミュニケーション支援への有効性を示している。本研究の成果は、対話を伴う集中作業など、対話への意識が低下している場合にも、身体的引き込み反応を身体全体で物理的に体感提示することによって、インタラクションを促進し、場を盛り上げ、コミュニケーションを支援することを示したことにある。とくに自己の音声に基づく身体的引き込み反応が身体的インタラクションを促進して場を盛り上げるなど、自己を後押しするシステムの引き込み効果を示したことは大きな成果である。「コミュニケーションを科学する」をテーマに各種イベントでInterChairを4台用いた講話形式でのシステムを実演展示することで、来場者にシステムの身体的引き込み効果を体感いただき、コミュニケーションにおける身体的引き込みの可能性・重要性を示すとともに、聞き上手な引き込みに基づくシステムの教育支援・学習支援への応用を検討している。一体感が実感できる聞き上手な身体的インタラクションシステムの基盤となるシステムを開発展開し、その有効性を評価することで、更なるシステム開発を進めており、本研究課題に向けておおむね順調に進展している。引き続き、研究室でのシステム開発・モデル実験だけでなく、開発したシステムを実演展示等で学会はもちろん広く社会に公開することで、一般の人々からのフィードバックも大事にして研究開発を推進する。
リアルタイム細胞分子動態解析法による肺がんの低酸素バイオロジーの解明

肺癌切除例で、HIF-1、Glut-1発現を定量化したところ、HIF-1、Glut-1発現とSUVmax、再発率は、腺癌症例にて有意な相関が認められたが、扁平上皮癌では認められなかった。肺腺癌において低酸素環境下に誘導されるHIF-1、Glut-1発現がFDG-PETを反映し、更に腫瘍の悪性度の指標となる。また細胞低分子動態解析法により5-FUの細胞死誘導にプロリン-グルタミン酸代謝が密接に関連していることを見出した。本研究はビデオマススコープを用いて、低酸素や抗癌剤治療により肺癌細胞内で起こるFDG (fluoro-2-deoxy-D-glucose)の蓄積を観察し、肺癌の悪性度評価に対するFDG-PETの可能性を明らかにすることを目的とする。肺癌におけるFDGの取り込みは細胞膜に過剰発現したGlut-1を介して行われている。本年度は非小細胞肺癌におけるGlut-1発現とFDG-PETでのSUVmaxとの関連性、および臨床病理学的因子との関係について検討した。2007年1月2008年12月に当科にて術前にFDG-PET、外科切除術を施行された原発性非小細胞肺癌のうち、腺癌70例(BAC:12,non-BAC:58),扁平上皮癌24例,計94例を対象とした。抗GLUT-1ウサギポリクローナル抗体、シンプルステインMAX-PO (MULTI)、ヒストファインDAB基質キットを用いて免疫組織化学的染色を行い、Glut-1の発現率(%)をスコアリングした。Glut-1発現、およびSUVmax値はともに腺癌よりも扁平上皮癌にて高値を示した。GLUT-1発現とSUVmaxは、症例全体で有意な相関が認められ、組織型では腺癌,特にnon-BAC症例にて相関が認められたが、扁平上皮癌では有意な相関は認められなかった。Glut-1発現と臨床病理学的因子の検討では、病期、リンパ節転移の有無、脈管侵襲の有無において有意な相関が認められた。さらに腺癌において腫瘍の悪性度の指標とされるH-CTでのすりガラス陰影率、腫瘍消失率とGlut-1発現との間に有意な相関が認められた。非小細胞肺癌,特に腺癌において低酸素環境下に誘導されるGlut-1発現は腫瘍の増殖能、悪性度の強力な指標となることが示唆された。本研究は細胞分子動態解析法による質量分析を用いて、低酸素や抗癌剤治療により肺癌細胞内で起こるFDG(fluoro-2-deoxy-D-glucose)の蓄積を観察し、肺癌の悪性度評価に対するFDG-PETの可能性を明らかにすることを目的とする。肺腺癌70例,扁平上皮癌24例,計94例を対象とし、免疫組織化学的染色を行い、低酸素環境下に誘導されるHIF-1,Glut-1発現を定量的に示した。HIF-1,Glut-1発現とSUVmax、脈管浸潤、リンパ節転移、再発率は、腺癌症例にて相関が認められたが、扁平上皮癌では有意な相関は認められなかった。非小細胞肺癌,特に腺癌において低酸素環境下に誘導されるHIF-1,Glut-1発現は腫瘍の増殖能、悪性度の強力な指標となることが示唆された。また癌細胞内での低分子物質の変化を観察するため、まず5-FU感受性が異なる2種類のヒト癌細胞株に5-FUを曝露したのち経時的に細胞を回収し、液体クロマトグラフィー質量分析法(LC-MS)を用いて、細胞内の低分子動態を一斉解析した。ヒト癌細胞株の分析結果よりm/z501000の範囲で約7000個のピークを検出できた。そのうち特定のアミノ酸代謝と脂質代謝は2種の細胞株間で特徴的な動態を示した。これらの代謝を媒介する酵素に対してRT-PCRを行い、発現量を解析した。細胞分子動態解析法による質量分析を用いたメタボローム解析によりヒト癌細胞株の5-FU曝露による細胞内応答を追跡することが可能であった。5-FUの作用には特定のアミノ酸代謝と脂質代謝が特徴的であり、薬剤耐性に関与していることが示唆された。癌細胞はその増殖に伴い低酸素ストレスにさらされるため、転写因子HIF-1を介して、細胞膜にGlut-1を発現させ、低酸素下でのエネルギー産生可能な解糖系代謝を促す。FDGはGlut-1を介して細胞内に輸送され、PET画像に反映される。本研究は細胞低分子動態解析法を用いて、低酸素や抗癌剤治療などのストレスにより癌細胞内に起こるFDGの蓄積を観察し、低酸素関連因子発現や浸潤増殖能との相関を観察することにより、肺癌の悪性度評価に対するFDG-PETの可能性を明らかにすることを目的とした。

肺腺癌70例、扁平上皮癌24例、計94例を対象とし、免疫組織化学的染色を行い、低酸素環境下に誘導されるHIF-1、Glut-1の発現を定量的に示した。HIF-1、Glut-1発現とSUVmax、脈管浸潤、リンパ節転移、再発率は、腺癌症例にて相関が認められたが、扁平上皮癌では有意な相関は認められなかった。非小細胞肺癌、特に腺癌において低酸素環境下に誘導されるHIF-1、Glut-1発現は腫瘍の増殖能、悪性度の強力な指標となることが示唆された。また癌細胞内での低酸素、抗癌剤ストレスによる低酸素関連因子の変化を観察するため、5-FU感受性が異なる2種類のヒト癌細胞株を樹立した。これらの癌細胞株に5-FUを曝露したのち、液体クロマトグラフィータンデム質量分析法(LC-MS/MS)を用いて経時的に細胞内の低分子動態を網羅的に一斉解析し、5-FUの細胞死誘導にプロリン-グルタミン酸代謝が密接に関連していることを見出した。これらの代謝を媒介するPRODH発現量をRT-PCRを用解析したところ、耐性株で優位に低値であり、superoxide産生も減少することを確認した。今後、細胞低分子動態解析法による癌の浸潤増殖のメタボローム解析が進めば、新たな関連因子の発見が期待される。臨床データ、培養細胞を用いて順調に研究が進んでいる。しかし細胞内でのFDG代謝物質の測定は、イオン化しにくい物質でありやや難渋している。24年度が最終年度であるため、記入しない。癌組織内低酸素応答を質量分析や免疫染色で観察することにより、肺がんの低酸素応答を観察してゆく。培養細胞内FDG代謝物質の直接測定は、従来の質量分析法ではやや困難であるため、癌細胞のメタボロームを網羅的に解析することにより低酸素に対する応答を観察してゆく予定である。
ハイブリッドモデルによる組込みシステムの高信頼性設計方法論の構築と支援環境の開発

組込み型システムはアナログ環境に組み込まれたデジタルな実時間システムであり、ハイブリッドシステム(いわゆる、アナログ動作とデジタル動作が混在するシステム)と考えることができて、信頼性が保証できる設計方法論の構築が要望されている分野である。従来の研究では、詳細化検証、モジュール化、既存手法との連携などの点が考慮されていない。本研究では、詳細化検証、既存の開発手法との連携、確率の導入によるモデルの構築などに着目して、定理証明技術や自動検証技術を駆使しながら、信頼性が保証できる設計方法論の構築を行った。具体的には、本研究では、以下の研究成果をあげた。(1)ハイブリッドシステムの段階的詳細化開発を可能とするために、詳細化写像を用いた、演繹的な詳細化検証理論を開発して、実験的に有効性を実証した。(2)ハイブリッドシステムのモジュール毎の仕様記述と検証の手法を可能とするために、フェーズ遷移モジュールとそのモジュール的演繹検証、receptivenessの演繹的検証を実現して、Stepを用いて、実験的に有効性を実証した。(3)ハイブリッドシステムの重要な事例として、プリエンプティブスケジューラがある。プリエンプティブスケジューラを含む、リアルタイムソフトウェアをハイブリッドシステムとしてモデル化して、仕様記述する手法とそのスケジューラビリティ検証する手法を開発した。事例を用いて、実験的に有効性を実証した。(4)既存のハイブリッドシステムの開発では、制御理論に基づく制御仕様が使われている。制御仕様からハイブリッドモデルへの変換を含む、統合的な開発手法を開発して、現実的な事例により、実験的に有効性を実証した。(5)ハイブリッドシステムのランダム性やソフトリアルタイム性を扱うために、確率の概念を導入して、確率線形ハイブリッドオートマトンを開発して、その記号的な検証理論を開発した。まず、本年度は基本検討及び情報収集を行った。具体的には、以下の2つの主要な技術を開発した。(1)モジュール単位の仕様記述を可能とするために、フェーズ遷移モジュールを開発した。フェーズ遷移モジュールは環境との相互作用が記述できる、無限な状態数を表現できる仕様記述言語であり、組込み型システムの一般的な計算モデルである。(2)モジュール単位の詳細化検証を実現するために、モジュールの実装可能性(いわゆる、receptiveness)の検証手法及びモジュール単位の詳細化検証手法(いわゆる、Assume-guarantee style)を開発した。Receptivenessは実時間性を含めたモデル化では考慮すべき重要な性質であり、ハイブリッドシステムでは、本研究が世界で最初に形式化を提案した。(3)リアルタイムオペレーティングシステム及び制御システムを対象として、仕様記述及び詳細化検証の実験を行い、評価・改善を行った。また、国際会議及び研究会で、その成果を発表した。本年度は、前年度の基本検討を踏まえて、以下の研究を行なった。(1)モジュール単位のハイブリッドシステムが仕様記述可能な計算モデルである、フェーズ遷移モジュールを基礎とした支援環境を実現して、リアルタイムオペレーティングシステム及びリアルタイムソフトウェアを仕様記述して、詳細化検証を行って、評価して、その実用性を実証した。その成果を国際会議で発表した。(2)ランダム性のあるリアルタイムハイブリッドシステムを対象として、新たな仕様記述言語と詳細化検証の公理系を開発した。その成果を国際会議などで発表した。(3)さらに、(2)を拡張して、無限な対象を有する、ランダム性のあるリアルタイムハイブリッドシステムを対象として、新たな仕様記述言語と演繹的な詳細化検証の公理系を開発した。本年度は、前年度の成果を発展させて、以下の研究を行った。(1)ハイブリッドシステムのサブセットとして面白いモデルである、確率時間オートマトンがある。我々は、確率時間オートマトンと確率時間時相論理との関係や演繹的な検証手法を開発した。

これにより、確率時間時相論理式が確率時間オートマトンの双模倣関係により、保存されることを明らかにした。さらに、確率時間オートマトンを一般化したモデル上に、確率時間時相論理の演繹的証明系を構築した。それらの成果を論文誌や国際会議で発表した。(山根智:離散確率分布を持つリアルタイムシステムの確率時間双模倣関係と確率時間時相論理式の保存",情報処理学会論文誌,Vol.45,No.5,pp.1367-1375,2004.山根智:"離散確率分布を持つリアルタイムシステムの確率時間時相論理式の演繹的検証手法",情報処理学会論文誌,Vol.45,No.6,pp.1652-1662,2004)(2)ハイブリッドシステムを確率で拡張したモデル及び非線形な微分方式で拡張したモデルに対して、記号的検証手法や近似的な検証手法を開発した。これらのシステムを実装して、実用性を実証した。現在、研究会で報告しており、国際会議へ投稿中であり、論文誌への投稿を準備している。微分方程式の解析に検証コストを要するので、大規模システムの検証は困難であった。今度はより強力な抽象化技術の開発が望まれる。(陸田陽介、山根智:"確率線形ハイブリッドオートマトンの記号的到達可能性解析手法"、電子情報通信学会研究報告CAS2004,pp.7-12,2004山崎貴史、山根智:"非線形ハイブリッドオートマトンの近似解析による到達可能性解析検証手法"、電子情報通信学会研究報告CAS2004,pp.13-17,2004)
植物の器官特異的転写調節機構の解明

タバコキナーゼ遺伝子やタバコβ-1,3-グルカナーゼ遺伝子は根で特異的に発現しており、エチレン処理により葉でも誘導される。これらの遺伝子のプロモーターにはエチレン応答性シスエレメント(ERE)があり、EREをTATAボックス上流に挿入したプロモーターはエチレン処理に対して応答性を示すことが知られている。また、そこへの結合活性を有しているEREBPsも、4種類とも標的遺伝子と同じ発現パターンを示すことが高木と進士によって明らかにされている。これらの知見をもとにして、「EREBPsが標的遺伝子のプロモーター中のEREに結合し、そこからの転写活性を上下させている」という作業仮説をたてて実験を組んだ。具体的成果としては、第一にEREBP4が転写増幅因子であることをタバコプロトプラストを用いたトランジェントアッセイにより明らかにしたことである。EREをシスエレメントとして有するレポーター遺伝子の発現は、エフェクター遺伝子にコードされているEREBP4の量に依存して増大しており、この添加効果はACC合成酵素の特異的阻害剤であるAVG存在下では全く見られなかった。これらのことは、EREBP4が転写調節因子であることを示しており、EREBP4による転写増幅が、エチレンの存在を必要とすることを示唆している。第二に成果として挙げられるのは、エチレン応答性シスエレメント結合タンパク(EREBPs)のcDNAを大腸菌発現ベクターに組み込み、大量発現の後、組み換えEREBPsを精製しつつあることである。実験開始当初、長いHis-Tagを連結した組み換え蛋白が不溶性であったために精製できなかったが、His-Tagを短くすることにより蛋白の溶解度が増しニッケルカラムでの精製が可能となった。次に精製できたEREBPから順にタバコ試験管内転写系に加えて、その生化学的性質を一つずつ決定しようとしており、それらに対する抗体づくりも準備中である。なおこのプロジェクトは、通産省生命工学工業技術院研究所の進士秀明、高木優両先生との共同研究として進められている。
マカクザルを対象とした光遺伝学技術の適用

平成30年度は、計画3年目の1年目として、ウィルスを注入する脳部位の神経細胞活動の記録を終了した。また、光操作を行うのに必要な機材の追加検討を行った。以下にその内容を記す。本研究では、霊長類に光遺伝学を適用する方法を確立し、汎用性の高い実験を確立することを目的としている。具体的には、光遺伝学の技術をマカクザルの前頭葉に適用することで、価値判断を生み出す前頭葉の神経回路の活動を光刺激で操作する。特に、前頭葉ー線条体の神経投射を選択的に操作することで、前頭葉の活動が線状体の価値判断に関わる活動を引き起こす仕組みを明らかとする。この目的を達成するために、光操作を行う当該脳領域の神経細胞活動を、マカクザルの脳から記録した。光遺伝学の技術を用いると、脳の活動を極めて短い時間で操作できるため、記憶や判断などのごく短い間に生じる脳の活動を操作することが可能となる。しかし、実験動物の中で最もヒトに近い脳を備えたマカクザルでは、光遺伝学の適用例が極めて限られている。神経細胞に光受容体遺伝子を導入・発現させることで、脳活動を光刺激で操作することを可能とするが、技術の進歩が速くどの段階の技術を用いいるのか判断が必要であった。そのため、本年度はその検討を行った。計画2年目の平成31年度に実験を行う予定である。現在、2頭の動物から取得した実験データの解析を進めている。核磁気共鳴装置を用いて脳活動を記録するための脳部位の同定を行い、記録した細胞の大まかな位置も同定した。現在、その解析結果をもとに、ウィルスを注入し実験を開始するための準備を進めているところである。平成30年度は、本研究計画の開始1年目として、光遺伝学を適用するための準備と検討を行った。来年度の初めに、本検討に基づいて機器を購入し、実験を進めることで予定通りに実験の進展が得られると期待される。以下にその詳細を述べる。平成30年度は、研究計画の進展を評価する上で非常に重要な年であった。計画の初年度として、萌芽的な研究の方向を決定するための準備を終了できた。この検討を十分に行えたことで、これから実験設備のセットアップを終了し、実験計画が本当に妥当なのか検証するための初期データを取得することができる。H31年度の前半に実験を開始する予定で準備を進めており、今後、実験成果に繋がる実験データが得られることが期待される。従って、計画の2年目にあたる来年度に、計画の達成に必要なデータについての検討を行うことが可能となる。こられの理由から、本計画はおおむね順調に進展していると評価できる。計画1年目の本年度は、予定通り実験の準備を進めることができた。この状況を継続し、研究の初期データを確実に取得する。同時に、光操作を行う当該脳領域から記録した神経細胞活動をデータ解析を推し進め、新たな研究成果を生み出す挑戦を続ける。計画がうまく前進している現状を踏まえ、更に本研究を発展させる。そのために、次の2点を来年度の目標とする。1.本年度の準備と検討に応じて、初期に実験のセットアップを終了し、実験を開始する。2.初期データの検討を行い、実験内容をブラッシュアップする。来年度は計画3年の2年目にあたるため、成果に直結する実験結果を取得する。ウィルスの注入と光操作を実施し、本実験を軌道に乗せる。

平成30年度は、研究計画の進展を評価する上で非常に重要な年であった。計画の初年度として、萌芽的な研究の方向を決定するための準備を終了できた。この検討を十分に行えたことで、これから実験設備のセットアップを終了し、実験計画が本当に妥当なのか検証するための初期データを取得することができる。H31年度の前半に実験を開始する予定で準備を進めており、今後、実験成果に繋がる実験データが得られることが期待される。従って、計画の2年目にあたる来年度に、計画の達成に必要なデータについての検討を行うことが可能となる。こられの理由から、本計画はおおむね順調に進展していると評価できる。計画1年目の本年度は、予定通り実験の準備を進めることができた。この状況を継続し、研究の初期データを確実に取得する。同時に、光操作を行う当該脳領域から記録した神経細胞活動をデータ解析を推し進め、新たな研究成果を生み出す挑戦を続ける。計画がうまく前進している現状を踏まえ、更に本研究を発展させる。そのために、次の2点を来年度の目標とする。1.本年度の準備と検討に応じて、初期に実験のセットアップを終了し、実験を開始する。2.初期データの検討を行い、実験内容をブラッシュアップする。来年度は計画3年の2年目にあたるため、成果に直結する実験結果を取得する。ウィルスの注入と光操作を実施し、本実験を軌道に乗せる。今年度は、慎重に実験条件の検討を行ったため、機器の購入を来年度に伸ばした。来年度に、次年度使用額を用いて、選定した機器を購入し、実験を進める予定である。
紙上建築としてのソヴィエト建築史 : イワン・レオニドフの建築プロジェクト研究

平成23度は、主として次の3つの成果を収めることができた。1.ロシア構成主義建築家レオニドフの作品研究に関わる成果平成23年度には、東京大学大学院総合文化研究科に博士論文『天体建築論--イワン・レオニドフとソヴィエト建築』を提出し、受理された。同論文は、世界的にもはじめてレオニドフの創作思想を深く掘り下げて論じたものとなっており、わけても、レオニドフの前期作品をマスメディアや交通といった非場所的な運動を前提とした建築としてとらえ直した点、これまで単なる幻想的なスケッチとみなされてきた彼の後期作品を、生物学者ヘッケルの根源形態の理念などから解き明かした点などは、これまでのレオニドフおよびロシア構成主義建築運動に対する理解を更新する、注目すべき成果であったと考える。同論文は平成24年度中の出版を準備している。2.社会主義リアリズム建築研究に関わる成果「社会主義リアリズム」と呼ばれる全体主義的な様式の誕生の背景について、1930年代にソヴィエト建築界において提唱された「建築の有機化」というスローガンを手がかりに考察を行い、レオニドフら構成主義建築家らの一元論的建築理論に対する、社会主義リアリズムの二元論を明らかにした。その際には、当時の建築雑誌等のメディア上の言説と実際の建築作品を相互連関させながら読解していくという方法論を用いたが、このような手法はソヴィエト建築研究の分野では未だ先例がなく、建築作品を広く社会的、特にメディア論的な文脈の中で見直すという点でも、意義深いものであったと考える。なお同論文は、『ロシア語ロシア文学研究』第44号に掲載予定である。3.現代ロシア建築文化の紹介上述の成果に加え、ソ連崩壊前後のロシア建築文化をソヴィエト建築史の観点から紹介する書籍の執筆や、ロシア・東欧学会における講演などを行った。平成23年度は修士課程より継続してきたイワン・レオニドブの作品研究を博士論文として完成させることができた。また加えて、1930年代後半にソヴィエト建築界が全体主義化してゆき、レオニドフら構成主義建築家がそこから徐々に排斥されていく過程の文化的背景についても、分析・考察することができた。今後はこれまでの研究成果を下敷きに、1930年代後半から50年代にかけて遂行されたモスクワの再開発計画「新モスクワ」計画を研究対象として取りあげる。この計画を通して、特に「社会主義リアリズム」とよばれる全体主義的な様式がその権威を確立していった過程を、建築雑誌や報道、あるいは映画などのマスメディアの中における建築像から調査していきたいと考えている。平成21年度は、主として博士論文の執筆と完成に焦点を絞った研究活動を行った。その際中心的課題となったのが、1930年代以降のソヴェエト・ロシア建築において、社会主義リアリズムと呼ばれる全体主義的文化システムがどのような経緯を経てヘゲモニーを確立することになったのかという問いである。この問いに答えるために、当時行われたいくつかの大規模建築プロジェクトを多角的に検討することを試みた。その中でも特筆すべき成果は、特に以下の点にあると考える。193136年までの間に、モスクワの中心部ではソヴィエト・パレスを筆頭とする巨大建築物の設計競技が相次いで行われた。本研究は、レーニン主義の台頭とこれらの建築物に反映されたレーニン・イメージの変質に注目することによって、彼の後継者スターリンによる建築的モニュメントを介した権力表象とその正統化の戦略を、新しい角度から描き出した。30年代後半に計画されたクリミア半島の開発に関する調査では、「古典」「ナロード(人民・民族)」「自然」といった社会主義リアリズムの重要な概念が、モスクワという中心に対するクリミア半島という周辺的トポスにおいて、どのようなかたちで解釈され、そこにどのような差異が生まれることになったのかを考察した。この時期の周辺地域の開発事業に関しては先行研究も少なく、社会主義リアリズムの建築実践における中央一周辺の偏差を調べるという点でも、目新しい試みであったと言えるであろう。また、二次大戦前後にモスクワで開催された全連邦農業博覧会の分析では、革命後戦後期にかけてのソ連邦の民族政策と、会場内に建設された各民族共和国のパヴィリオンのデザインの推移の相関を具体的に示し、それを通して「連邦博覧会」という形式がロシアを中心とする連邦統治システムのイメージ形成にどのように寄与したのかを提示することが出来たと考える。22年度は博士論文の執筆を中心に行い、その一部を日本スラヴ人文学会などの場で発表した。そこで主たるテーマとしたのが、1930年代(スターリン時代初期)のソヴィエト・ロシアにおいて、建築ないし実現されなかった建築プロジェクトが、建築文化の全体主義化にどのように影響したか、という問題である。特に当学会での報告及び投稿論文では、スターリン時代の建築において強調された「古典」という概念に注目した。これまで古典建築とは、当然のようにギリシャ・ローマに範をとった新古典主義建築のことを指すと考えられてきた。だが本研究では、この時代の建築をめぐる言説を詳細に分析していく中で、「古典」という言葉で指し示される概念が実は非常に曖昧なものであり、党の政策方針に応じてその解釈が次々に変動していたことを明らかにした.さらに社会主義とイコールで結ばれたこの「古典」概念が、建築空間を通して多様な民族共和国からなるソ連邦を表象する全連邦農業博覧会のような際には、これらの民族建築を統合する共通の土台として機能していたことを指摘した。またスターリン期の研究と並行して、現代ロシアの建築思想や建築活動を紹介することも行った。

現在印刷中の『ユーラシア研究』、23年度に発行予定の『現代ロシア文化論集』に掲載される論文の中では、ソ連崩壊後から2000年代の最初の10年間におけるロシア建築の動向を分析した。ソ連末期から現在に至るまでの現代ロシア建築についての研究は、日本はもとより欧米でもまだほとんど行われていない。したがってロシア建築界の現況を伝え、日露間の建築文化の理解を深めるという意味でも、これらの著作には大きな意義があったと考える。平成23度は、主として次の3つの成果を収めることができた。1.ロシア構成主義建築家レオニドフの作品研究に関わる成果平成23年度には、東京大学大学院総合文化研究科に博士論文『天体建築論--イワン・レオニドフとソヴィエト建築』を提出し、受理された。同論文は、世界的にもはじめてレオニドフの創作思想を深く掘り下げて論じたものとなっており、わけても、レオニドフの前期作品をマスメディアや交通といった非場所的な運動を前提とした建築としてとらえ直した点、これまで単なる幻想的なスケッチとみなされてきた彼の後期作品を、生物学者ヘッケルの根源形態の理念などから解き明かした点などは、これまでのレオニドフおよびロシア構成主義建築運動に対する理解を更新する、注目すべき成果であったと考える。同論文は平成24年度中の出版を準備している。2.社会主義リアリズム建築研究に関わる成果「社会主義リアリズム」と呼ばれる全体主義的な様式の誕生の背景について、1930年代にソヴィエト建築界において提唱された「建築の有機化」というスローガンを手がかりに考察を行い、レオニドフら構成主義建築家らの一元論的建築理論に対する、社会主義リアリズムの二元論を明らかにした。その際には、当時の建築雑誌等のメディア上の言説と実際の建築作品を相互連関させながら読解していくという方法論を用いたが、このような手法はソヴィエト建築研究の分野では未だ先例がなく、建築作品を広く社会的、特にメディア論的な文脈の中で見直すという点でも、意義深いものであったと考える。なお同論文は、『ロシア語ロシア文学研究』第44号に掲載予定である。3.現代ロシア建築文化の紹介上述の成果に加え、ソ連崩壊前後のロシア建築文化をソヴィエト建築史の観点から紹介する書籍の執筆や、ロシア・東欧学会における講演などを行った。平成23年度は修士課程より継続してきたイワン・レオニドブの作品研究を博士論文として完成させることができた。また加えて、1930年代後半にソヴィエト建築界が全体主義化してゆき、レオニドフら構成主義建築家がそこから徐々に排斥されていく過程の文化的背景についても、分析・考察することができた。今後はこれまでの研究成果を下敷きに、1930年代後半から50年代にかけて遂行されたモスクワの再開発計画「新モスクワ」計画を研究対象として取りあげる。この計画を通して、特に「社会主義リアリズム」とよばれる全体主義的な様式がその権威を確立していった過程を、建築雑誌や報道、あるいは映画などのマスメディアの中における建築像から調査していきたいと考えている。
フ-リエ変換マイクロ波分光法による有機金属分子の高分解能分光

昨年度に引続き、今年度は、分光器の周波数範囲を更に下に広げ、4-18GHzを分光可能にした。また、観測された分子の双極子モ-メントの決定を行なうための電極を製作し、このための高圧電源も整備した。更に、パルスノズルの改良を行ない、ノズルの先端を500°C以上に加熱できるようにした。これらの改良に基づき、水銀を含むファンデアワ-ルス錯体の分光を更に進めた。昨年度は、Hg・Ar、Hg・H_2O、およびHg・OCSのスペクトルの観測に成功したが、今年度は更に、Hg・Kr、Hg・Xe、Hg・CO_2のスペクトルを新たに観測した。水銀と希ガスを含むファンデアワ-ルス錯体として、上記のように一連の分子種が観測できたことで、単にそれらの結合距離といった構造論的な結果だけではなく、ファンデアワ-ルス結合そのものの物理的な機構を精密に理解するのに貴重なデ-タが得られた。また、OCSと類似の分子であるCO_2との錯体も観測でき、これらの錯体の分子間ポテンシャルの決定と比較も可能になった。昨年すでに観測に成功していた、Hg・H_2O錯体の場合、錯体内で水分子が興味深い内部運動をしているのが見いだされた。類似の構造を持つ錯体として、すでに報告のあるAr・H_2Oとの比較が興味深い。上記の内部運動に関連して、更に対称性が高く、特異な内部運動をすると期待される錯体として、CH_4・HClを取り上げ、その分光を行なった。内部運動に起因する3つの状態のスペクトルを観測し、その性格、相対強度などを、群論に基づききれいに説明することができた。パルスノズルとして500°C以上に加熱することができるものが完成したので、水銀以外の金属原子も分光の対象になる。特に、電子スピンの残存する開殻のファンデアワ-ルス錯体は、きわめて興味深いと考えられるが、それらの分光が今後の課題である。本年度は、フーリエ変換型マイクロ波分光器を完成させ、その動作試験を行うことを第一の目標としていた。本援助金により周波数帯域、8-18GHzをカバーする分光器を完成させることができた。研究目標の達成のためにはこの分光器が従来型のシュタルク分光器と比べ、どの程度の感度的な優位性があるかを検討する必要がある。このため硫化カルボニル分子の各種の同位体の回転線を測定し、そのS/N比を調べた。その結果^<18>O^<13>CSという自然存在比が通常の^<16>O^<12>CSの10^<-5>の同位体種が充分なS/N比で観測でき、通常のシュタルク分光法に比べ少なくとも一桁は高感度であることが確かめられた。この結果にもとづき、極めて双極子モーメントの小さいファンデアワールス錯体であるAr...HCCHの回転遷移をマイクロ波帯で初めて観測し、精度の高い分子定数を決定した。金属原子を含む分子の分光の手がかりとして、比較的低温で気化し、取り扱いの容易を水銀原子をとり挙げ、そのファンデァワールス錯体の分光を試みた。水銀原子を含む錯体は水銀光増感反応との関連からも興味を持たれているものである。水銀原子のビームと充分子蒸気圧で生成するため300°C以上に加熱のできるパルスノズルを試作し、使用した。その結果、Hg...OCS、HgO、およびHg...Arの3種の分子(錯体)のスペクトルを観測することができた。Hg...Arは紫外スペクトルが知られていたが、純回転スペクトルは初めて観測されたものである。更にこれは、原子-原子のファンデァワールス錯体としてその純回転スペクトルの観測された初めての例である。他の2分子についてもこれまで分光学的データは全くなく、本研究で始めてその存在を明らかにしたものである。水銀を含むこれらの新分子種の分光の成功は、この分光法の新たな可能性を開いたものと考えられる。今後は、他の金属原子ビームの生成のための新しい工夫も試みる予定である。

類似の構造を持つ錯体として、すでに報告のあるAr・H_2Oとの比較が興味深い。上記の内部運動に関連して、更に対称性が高く、特異な内部運動をすると期待される錯体として、CH_4・HClを取り上げ、その分光を行なった。内部運動に起因する3つの状態のスペクトルを観測し、その性格、相対強度などを、群論に基づききれいに説明することができた。パルスノズルとして500°C以上に加熱することができるものが完成したので、水銀以外の金属原子も分光の対象になる。特に、電子スピンの残存する開殻のファンデアワ-ルス錯体は、きわめて興味深いと考えられるが、それらの分光が今後の課題である。
変成岩ダイヤモンドの生成環境から探る地球表層から深部への新たな窒素循環

本研究では沈み込むスラブにおける窒素循環を明らかにすることを目的とする。特にスラブにおける重要な窒素のリザーバーであり、地球表層物質とされる変成岩ダイヤモンドに着目し、高温高圧実験による研究を進める。変成岩ダイヤモンドの窒素の供給源の候補として、堆積物有機物に着目し、スラブの環境下での化学反応の詳細とそれに伴う窒素含有量の変化を明らかにする。また、高温高圧実験を通じてC-O-H-N流体からのダイヤモンドの生成条件と、窒素の含有量の変化を明らかにすることで、変成岩ダイヤモンドの特徴である高い窒素含有量をもたらす要因を明解明し、変成岩ダイヤモンドの生成環境を検討する。
糖尿病患者の蓄尿・排尿機能障害の早期発見・早期対処法の開発に関する研究

この研究は2年間(平成15年度および平成16年度)の計画であり、平成16年度は以下の研究を実施した。1.研究対象者への研究協力依頼と調査およびデータ収集の実施1)糖尿病治療の目的で療養中(外来通院中および入院中)の中高年女性に、協力依頼・同意を得る手順に沿って、研究目的、方法、倫理的配慮などの説明を実施し、同意が得られた研究対象者に調査票を配布し、排尿行動、2日間の排尿記録の記入等の依頼を実施した。2)上記1)の患者の診療記録から患者の同意を得て、治療内容、血糖のコントロール状況(ヘモブロビンA_<1c>)、糖尿病による神経障害の程度などに関するデータを収集した。3)加齢による変化を比較検討するために、糖尿病でない人で、普通に日常生活をしている関東・東海地方に在住の中高年女性を選定し、研究の目的、方法、倫理的配慮等を文書で説明し、同意が得られた研究対象者に調査票および採尿器具を送付し、排尿行動、2日間の排尿記録の記入等の依頼を実施した。2.糖尿病患者(2日間の排尿記録が終了した者)に、下部尿路検査装置による排尿状態の測定と、超音波膀胱容量測定装置を用いた残尿量測定を実施した。3.得られたデータを整理してコンピューターにインプットし、集計したデータを分析・解釈している。また、調査票の回収率を高めるために、調査への協力を再依頼した。4.糖尿病患者の蓄尿・排尿機能障害を早期に発見する視点、および対処方法を考察した。以上この研究は2年間(平成15年度および平成16年度)を要する計画であり、平成15年度は以下の研究を実施した。1.研究の概念枠組みの作成糖尿病患者の蓄尿・排尿機能障害の進行の特徴をMariann Lavaccaの「システム理論から見た感覚過程」の概念に基づいて「糖尿病性膀胱症患者の排尿過程」を作成した。2.調査用紙の選定・作成および信頼性・妥当性の検討研究の概念枠組みに沿って、尿意、排尿行動、排尿に関する刺激伝導状態(障害)等のデータを収集するための調査用紙の作成(または既存の調査用紙の選定)し、さらに、「膀胱の知覚に影響する要因」に関する情報を収集するための調査票を作成した。3.研究対象者の選定と協力依頼1)糖尿病治療の目的で外来通院中の中高年女性に、協力依頼・同意を得る手順に沿って、研究目的、方法、倫理的配慮などの説明を実施し、同意が得られた研究対象者に調査票を配布し、排尿行動、2日間の排尿記録の記入等の依頼を実施した。2)糖尿病患者の蓄尿・排尿機能の変化と、加齢による変化を比較検討するために、糖尿病でない人で、普通に日常生活をしている東京都内在住の中高年女性を選定し、研究の目的、方法、倫理的配慮等を説明し、同意が得られた研究対象者に調査票を配布し、排尿行動、2日間の排尿記録の記入等の依頼を実施した。4.糖尿病患者(2日間の排尿記録が終了した者)に、下部尿路検査装置による排尿状態の測定と、超音波膀胱容量測定装置を用いた残尿量測定を実施した。5.全研究対象者の調査・測定が終了した時点(平成16年7月の予定)でデータを分析・解釈するために、得られたデータを整理し、コンピューターにインプットしている。以上この研究は2年間(平成15年度および平成16年度)の計画であり、平成16年度は以下の研究を実施した。以上
組織培養による生体軟組織の力学的適応現象の解明

力学的負荷に対する生体軟組織の応答を綿密に調べるために,腱・靱帯と血管それぞれを長期間培養できる装置を開発した.これらを用いることによって,生体軟組織の適応と再構築の現象をin vitroで詳細に観察し,そのメカニズムを明らかにする研究が可能になった.また,ポリフェノールの一種であるヘスペリジンをin vivoで家兎に長期間投与すると,大腿動脈の収縮特性が変化することが明らかになったので,開発した血管培養装置を用いることにより,そのメカニズムの解明が可能になった.力学的負荷に対する生体軟組織の応答を綿密に調べるために,腱・靱帯と血管それぞれを長期間培養できる装置を開発した.これらを用いることによって,生体軟組織の適応と再構築の現象をin vitroで詳細に観察し,そのメカニズムを明らかにする研究が可能になった.また,ポリフェノールの一種であるヘスペリジンをin vivoで家兎に長期間投与すると,大腿動脈の収縮特性が変化することが明らかになったので,開発した血管培養装置を用いることにより,そのメカニズムの解明が可能になった.本研究では形態や機能が互いに大きく異なる心臓と血管,腱・靭帯を取り上げ,生体内でしか観察されていない力学的負荷によって引き起こされる組織のリモデリングを,摘出した臓器や組織を用いて,in vitroで発生させる。この手法により,体内で組織に作用しているホルモンなどの種々の液性因子や神経活動の影響を完全に除外して,力学的な負荷がおよぼす効果のみを検討する。本年度では組織培養装置の作製を進めている。腱・靱帯を長期培養する装置では,細長く切り裂いた組織をガラス製試験管内にて細胞培養液を用いて培養する。試験管内において組織の両端をチャックで把持し,片側に重りを取り付けて反対側を試験管に取り付けることにより,長期にわたって一定の力学的負荷を組織に与える。一方,心臓を培養する装置は大動脈にカニューレを,血管培養装置は血管の両端にカニューレを装着し,血管内腔に培養液を加圧しながら循環させるため,腱・靱帯の培養装置に比べて複雑である。特に内圧と流量が一定になるように,培養液を加圧する程度とポンプ回転数あるいは末梢抵抗を制御することが難しく,その方法の模索を続けている。そのため腱・靱帯の培養装置については現在試作段階にあるが,心臓・血管の培養装置については作成に必要な器具を揃えるのにとどまり,本年度中に試作に着手することができなかった。今後は心臓・血管組織の培養装置についても試作し,実験動物より摘出した組織に力学的負荷を与えて培養する予定である。本研究では形態や機能が互いに大きく異なる心臓と血管,腱・靭帯を取り上げ,力学的負荷によって引き起こされる組織リモデリングの現象を,摘出した臓器や組織を用いて,in vitroで実現する。本年度は組織培養装置の設計・作製を進めた。腱・靱帯を長期培養する装置では,細長く切り裂いた組織の両端をチャックで把持し,試験管内において片側に重りを取り付けて反対側を試験管に取り付けることにより,長期にわたって一定の力学的負荷を組織に与えられる装置を試作した。また,血管培養装置については血管内腔に培養液を一定の内圧と流量で循環することができる装置を試作した。設定した内圧と流量になるようにマスフローコントローラを使用し、2個のピエゾバルブの開度を自動制御する方法を使用した。今後は実験動物より摘出した腱・靱帯・血管の組織に力学的負荷を与えて培養し,培養中の力学条件が組織の力学的特性におよぼす影響を検討する予定である。血管培養装置によりヘスペリジン(ビタミンP)の長期投与の効果を検討するための予備実験として,本年度では家兎に16週間ヘスペリジンを摂取させたときの大腿動脈の力学的特性の変化を検討した。その結果,大腿動脈の見かけの硬さ(スティフネスパラメータ)は変化せず,ノルエピネフリンによる血管収縮がヘスペリジンの投与により抑制されることがわかった。この手法により,体内で組織に作用しているホルモンなどの種々の液性因子や神経活動の影響を完全に除外して,力学的な負荷がおよぼす効果のみを検討することを目的とした。本年度は昨年度に引き続き,組織培養装置の設計・作製を進めた。血管培養装置についてはマスフローコントローラとピエゾバルブを使用し、血管内腔に培養液を一定の内圧と流量で循環することができる装置を試作した。試作した培養装置の性能を検証し、100mmHgの内圧を誤差2%以内で、5mL/minの流量を誤差4%以内で、7日間維持できることがわかった。さらに家兎より摘出した総頸動脈を装置に取り付け、上記の一定流量・一定圧力の条件で、細菌によるコンタミネーションを起こさずに動脈内に培養液を7日間灌流し続けることができた。年度初めの予定では当年度では腱・靱帯を長期培養する装置の改良を予定していなかったが,昨年度に試作した装置には不具合があることがわかったため,当年度において大幅に改良し,3種類の培養装置を新たに試作した。前年度の試作機に類似して重りを腱試料に取り付けて一定の力学的負荷を与えられる装置を2種類,力学的負荷を与えての培養中に力学的特性を測定できるように引張試験機に培養装置を取り付けた装置を1種類試作した。

そして家兎膝蓋腱より切り出した0.3mm幅の試料13本の培養を前者2種類の試作機で3通りの力学的負荷条件で培養を試みたが,7本の試料が培養中に伸びて破断してしまい、培養に成功しなかった。後者の試作機での培養には至らなかった。また、本年度予定していた糖転移ヘスペリジンの代謝物が大腿動脈の力学的特性におよぼす影響の検討については実施に至らなかった。
口腔腫瘍におけるパールカン遺伝子スプライシング様式の意義

本研究課題は、申請者が発見した二つのパールカン・スプライシング亜型の細胞特異的、細胞増殖過程特異的に発現する可能性を探り、生体内での生理学的ならびに病理学的意義の解明につなげるものである。パールカンドメインIとIIの間に新規エクソンが挿入される第一スプライシング亜型では、そのエクソン部分の17アミノ酸の配列においてヒトとマウスで二つのアミノ酸が異なっている、今回、新たにヒトとマウスの新規エクソン部分のポリペプチド鎖全長を合成し、それぞれ二羽のウサギに免疫しポリクローナル抗体を作製した。これらの抗体をもちいて、スプライシング亜型の組織および細胞内局在様式を免疫組織化学的に解析するとともに、免疫沈降法とウェスタンブロット法を組み合わせ生化学的にスプライシング亜型の発現を解析した。以前に作製した抗体で得られた染色結果と同様に主に基底膜に認められる野生型とは異なり、第一亜型では毛細血管に特異的な染色パタンが確認された。また、軟骨組織では軟骨小腔に特異的な染色が認められた。さらに、これらの抗体をもちいたマウス各臓器における第一亜型のタンパク質発現の解析では、400kDa以上の分子量をもち野生型と同じ挙動を示すバンドが確認され、その発現量がRT-PCRによるmRNA発現の解析結果とよく一致することが示された。また、軟骨組織をもちいてスプライシング亜型のin-situハイブリダイゼーションを行った。結果は免疫組織化学的解析の結果と一致し、スプライシング亜型のmRNAは軟骨細胞に特異的に発現することが示された。
血流速度ベクトル空間分布計測のための超音波三次元ドプラ法の開発

現在、医療計測に幅広く用いられているドプラ血流計は、プローブ方向の成分しか表示できないため、実際とは異なる見かけ速度分布を示し、誤解を招く恐れがある、本研究ではこの様な状態のブレークスルーとして三次元速度ベクトルを実時間で測定可能とする手法を提案した。1.本手法は、近い将来、実用化が期待される二次元アレイプローブの活用を想定し、ドプラ法の原理を三次元に拡張し、対称に配置された複数の受信振動からの信号を並列に処理することで、空間内の任意の点における速度ベクトルの直交する三成分を得ることができる。また、現在の装置で用いられている技術の拡張として、実用化が容易という利点がある。2.本手法を装置として実現する際に制約条件として考えられる、開口面の大きさ、送受信点の配置などが、測定感度や精度に及ぼす影響を理論的考察と音場のシミュレーションにより評価した。また、円形プローブを組み合わせ、二次元アレイプローブに等価的な送受信系を用いた基礎実験装置により、ゴム管内を流れる水流の速度を測定し、設定値との誤差を評価した。3.さらに、空間内の三次元的な流れを、術者が把握し易い形で表示する手法を提案し、流れの分布モデルを用いて視認性の高さを検証した以上により、提案した三次元血流速度ベクトルの計測法を実現化する場合の標準的な仕様と、考慮すべき問題点、さらに実用化の可能性について示すことができた。現在、血流計測で用いられているドプラ断層法が、一断面内での視線方向の血流速度を表示するのに対し、本研究では三次元空間内の任意の点において、血流の三次元速度ベクトルをリアルタイムで測定し、その分布状態を医師が認識容易な形式で表示するシステムの開発を目的としている。このため、初年度においては以下のような項目について検討した。1.三次元速度ベクトル計測法の基礎理論の検討超音波計測の利点である実時間性を保ち、臨床用装置としての実用化が容易となることを重視した。このため、超音波送受信のプローブとしては格子状に細分割された二次元アレイ状の振動子を想定した。さらに電子スキャンと電子フォーカス機能により、アレイ上での送信点および受信点の選択、および焦点の方向と距離は任意に設定できるものとした。次に、この二次元アレイ送受信系の特徴を生かしてドプラ法の原理を三次元に拡張し、リアルタイムで速度ベクトルの直交する3成分の測定が実現できる手法を考案した。2.測定システムにおける各パラメータ等が測定精度に及ぼす影響の検討アレイ素子のピッチ、送受信の開口面の大きさ、送受信点の配置など測定システムの各パラメータおよび減衰によるS/N比の低下などが、測定点の空間分解能や速度の測定誤差に及ぼす影響を、理論的考察およびシミュレーションにより評価した。これらは概ね当初の計画に沿っており、初年度の研究目標は達成できたものと考える。本年度は、前年度行った測定法に関する理論的な検討結果をもとに、以下の事項について検討した。1.速度ベクトル空間分布の表示法の検討血流の測定結果は、速度ベクトルの3成分を、測定点に対応する三次元空間内の分布として表示する必要がある。このため、流れの状態を医師などが把握し易い形で表示することも、臨床応用の際は重要になる。ここでは、三次元空間内に指定された任意の断面について、断面上の成分を図形的にまた、断面に垂直な成分を色で表現する手法を考案した。さらに幾つかの模擬的な流れパターンに対して、視認性の高さを検証した。2.基礎実験システムによる検討本研究で提案した手法は、二次元アレイ状の超音波振動子を用いることを前提としている。しかし、現状ではまだ二次元アレイ振動子の市販品はなく、新たに製作する場合、その駆動系も併せると、予想よりも多くの時間と費用を必要とすることが判明した。このため、固定焦点の単一円板からなる超音波プローブを5つ組み合わせて、送受信系を構成した。これは、測定点が与えられた場合の、アレイ面内における送信および受信の振動子素子の組合せに対応している。また、水中や組織ファントム内に置かれたシリコンチューブ内に微小気泡を含む水を環流させ、疑似血流を作成した。

数MHzの振動子を用い、流速や送受信用振動子の位置関係を様々に変えて、気泡からの散乱波を受信し、速度ベクトルの算出を試みた。その結果、高いS/N比が得られる場合、十分な精度で血流ベクトルの計測が可能で、分解能などの実験値は論的解析結果に対応すること、また測定精度は振動子面から血管までの介在組織による減衰に依存することが示された。以上により、当初の研究目的は概ね達成されたと思われる。