hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
意識障害患者の機能予後の改善を目指す生体リズム調整看護プログラム

意識障害患者の機能予後の改善を目指す生体リズム調整看護プログラムを構築するために必要な基礎的知見を収集した。結果、生体リズムへの影響因子(独立変数)として年齢・性別・疾患の重症度・物理的環境要素・発症前のADL・既往歴が抽出され、Outcome指標として意識レベル・認知機能が抽出された。また、生体リズムを整えるためのターゲットとしてAcrophaseに着目する重要性を確認した。生命危機に瀕した重篤な状態にある患者であっても、発症後ある一定期間、少なくとも発症後3439時間には24時間周期のスペクトルが存在することから、超急性期から概日リズム再獲得を目指した看護プログラムを探究する意義が示唆された。本研究の目的は、脳血管疾患の急性期にある患者の概日リズム(以下、CR)を健康レベルに変化させ得る看護ケア技術を開発し、最終的に意識障害を遷延化させず機能予後を高めるCR調整看護ケアプログラムを探求することにあり、意識障害患者に対する看護の体系化、ひいては看護科学の発展に寄与することを目指す。本年度は、介入研究に向けて本学及び協力医療機関倫理審査委員会の承認を得て以下の準備を進めた。1.既存文献結果をサブストラクションの手法を用いて整理し、結果分析の際の独立変数とOutcome指標を抽出した。結果、独立変数として年齢・性別・疾患の重症度・物理的環境要素・発症前のADL・既往歴が抽出され、Outcome指標として意識レベル・認知機能が抽出された。本研究における妥当性についての検討を更に継続する予定である。3.基礎的データとしての脳血管疾患急性期患者のCR関連データの収集に向けての準備を進めた。順次条件を満たした患者についてのデータ収集を進める予定である。次年度以降は、基礎的データを継続するとともに、介入研究に向けてのプロトコール作成にあたる予定である。本研究の目的は、脳血管疾患の急性期にある患者の概日リズム(以下、CR)を健康レベルに変化させ得るCR調整看護ケアプログラムを探求することにある。本年度は、介入研究に向けて脳血管障害を呈し急性期にある患者の生体リズムの詳細分析を行った。1.脳内出血発症34時間後から発症後13日目で死亡にいたるまでの間、48時間連続1分間隔で心電図(R-R間隔)を測定した。得られた連続データは、(1)発症34時間後から死亡にいたるまでの全体、(2)一般的な病態経過を考慮した「3日目まで」、「3日目7日目」、「7日目END」、の期間に区分し、それぞれの連続データについて最大エントロピー法(MEM)によるスペクトル解析と非線形最小二乗法(LSM)によるあてはめ解析を行った。結果、i)いずれの期間でも、Mesorはほぼ一定かつAmplitudeは0.92.9と平坦で著しいリズムの消失が確認された、ii)その中でも特に「3日目7日目」の周期リズムは98.2時間と他の期間と著しく異なっていた。2.上記1-ii)の結果を受け、概日リズム消失の時期を特定するために、データを発症34時間後から1時間ずつずらした24時間毎の連続データに区分し、詳細分析を行った。結果、発症後39時間以内においては24時間周期のスペクトルが存在するものの、発症後40時間以降24時間周期のスペクトルが消失していることを確認した。3.次年度以降の介入研究プロトコール作成にあたっては、(1)介入時期は24時間周期の存在する可能性が高い少なくとも発症後40時間以内(2日以内)に開始することが望ましい、(2)対象者個別の周期リズムを捉えての看護介入の開始がその成果の可否に影響を与える可能性がある、(3)発症後2日以内は生命危機の状態にもあるため、特にこの時期は非侵襲的かつ安全性が科学的に担保された看護介入を検討する必要がある、の3点が示唆された。本年度は、介入研究を目指すとともに、脳血管障害を呈し急性期にある患者の生体リズムを表現すべくデータ収集にあたった。1.家族より承諾の得られた脳血管障害急性期にある患者4名(意識レベルJapan Coma ScaleI-20II-20)について、48時間連続1分間隔で心電図(R-R間隔)を測定した。得られた連続データは最大エントロピー法(MEM)によるスペクトル解析と非線形最小二乗法(LSM)によるあてはめ解析を行った。結果、i)意識レベルに関係なく、発症に近い時期はいずれの患者においても、変化の少ないMesorおよびAmplitudeを示していた、ii)周期リズムは2040時間と様々であったが、いずれの患者においても、顕著ではないながらも24時間を示すパワースペクトラム密度(PSD)は消失せずに維持されていた。

2.各種感覚刺激を提供するための介入研究プロトコールを作成し、介入の実施に向けてプレテストを開始した。プレテスト結果を踏まえ、今後は提供する看護技術およびその手順と方法について修正していく予定である。看護介入で「患者の生体リズムを24時間に近いリズムに近づける」ためには、刺激の周期性が重要な要素となる。刺激の周期性を確保する手段についての検討は最も重要な検討課題の点の1つである。選定条件に合致した患者の入院事例が非常に少ない。24年度が最終年度であるため、記入しない。1.1事例について詳細分析した結果を学会及び論文整理し、急性期患者の概日リズム消失時期を捉える重要性について発表していく。2.研究目的達成に影響を及ぼさない範囲で患者選定条件を緩和し、データ収集し、予備介入実施後、本介入実施へと移行していく。
GTR法を応用したridge-augmentation

本研究は、GTR法の概念を応用し、創傷部における歯槽骨再生のスペースを確保するために生体内吸収性コラーゲン膜にwound-stabilizerとしてTBCアパタイトピンを併用したridge-augmentationの有用性について検索した。本研究に用いたコラーゲン膜は生体親和性:GTR法におけるbarrier membraneとしての有用性の点からridge-augmentationに応用する材料として妥当と考えられ、TBCアパタイトピンは、組織親和性や骨伝導能にすぐれていると考えられる。本研究において、病理組織学的に対照群と実験群の再生した歯槽骨外形を比較すると、対照群は実験群に比較して歯槽頂部幅径は著しく小さく、また骨欠損部の新生骨も幼若であった。組織計測の結果は、歯槽骨の幅径ならびに面積ともに実験群は対照群と比較して有意に高い値を示した。コラーゲン膜ならびにTBCアパタイトピンは、生体適合性に優れ、周囲組織の置換再生がスムーズに行われた。以上の事より今回使用した吸収性材料は、骨欠損部のridge-augmentationにおいて有用である事が明らかとなった。
生体試料中の有機フッ素系化合物の微量分析法の構築とヒト暴露量の評価

生体試料中の有機フッ素系化合物(PFCs)の微量分析法の構築とヒト暴露量の評価を目的に、平成17年度平成19年度まで以下の課題を検討した。平成17年度:ヒト血漿中のPFCs測定のため、カラムスイッチング-LC-MS/MS法を用いた分析法を構築し、母体血及び臍帯血分析へ適用した。分析法は高感度かつ高選択的であり、ヒト血清中のPFCs濃度をモニタリングするに十分な感度を有していた。さらに、母体血と臍帯血中において、一部のPFCsで濃度の比例関係が確認され、母体から臍帯血を通じてPFCsの移行が明らかとなった。平成18年度:ヒト血清中に高頻度・高濃度で検出されるPFCsの暴露源の解明として、ハウスダスト試料に着目し、超臨界流体抽出(SFE)-LC-MS/MS法による分析法を構築した。前処理にSFEを用いた分析法は、感度及び再現性において満足できる堅牢な分析法であった。実試料へ適用したところ、ハウスダスト中には他の環境資料に比べ、非常に高濃度にPFCsが検出されることが明らかとなり、ヒト暴露源の一つであると示唆された。平成19年度:平成17年度に臍帯血を介した母体から胎児へのPFCsの移行を報告した。臍帯血と共に、母乳も母体から乳児への化学物質の移行経路であると考え、母乳の分析も実施した。分析法には固相抽出-LC-MS/MS法を採用した。ヒト母乳の分析へ適用したところ、母体血中濃度と母乳中でPFCs濃度に比例関係が確認され、母乳は母体から乳児へのPFCsの移行経路であると示唆された。有機フッ素系化合物(PFCs)の中でもPFOS及びPFOAを測定対象物質とし、血液中に残留することから、ヒト生体試料として血液を分析対象として新規分析法を開発した。分析法には多検体試料の分析も視野に入れるため、ハイスループットでかつ簡単・迅速手法であることと、高感度と高精度が要求されることからカラムスイッチング-LC/MS法を構築した。本システムは、血液試料に除タンパクを兼ねた内標準溶液を添加した後、直接分析を行うことにより、Extractionカラムでトラップし、バルブを切り替え、分析用カラムで分離した後、MSへ導入する方式である。その結果、従来の方法よりも前処理時間、分析作業労働、溶媒量等が軽減化された。また、測定には、MSを利用しているため、化学物質の保持時間に合わせて、質量数での評価が可能である。これにより、分析値の信頼性も格段に向上した。定量分析においては内標準物質(安定同位体)を利用した補正を採用した。本分析法の正確性を評価するため、2005年8月にカナダ・トロントで開催されたPFCs国際精度管理プロジェクトに参画した。この国際プロジェクトでは、測定対象試料として標準試料、環境試料及び生体試料があり、それぞれの試料のPFCs濃度を測定することで測定値の評価を行った。標準試料と生体試料(血漿及び全血試料)の測定に参画した。参加した血漿(18機関参加)及び全血試料(11機関参加)のPFOS及びPFOAに関する我々の測定結果は、全ての試料においてZ-スコアの範囲内に入っており、本分析法が高い精度を有することを確認した。これらの成果は、日本薬学会第125年会(東京)、FLUORS(2005)(Toront)、DIOXIN(2005)(Toront)、第66回分析化学討論会(北見)で発表した。本年度は、この分析法を駆使して平成10年度から厚生労働科学研究で相互に主任研究者及び分担研究者として共同研究を推進してきた東海大学産婦人科系部門グループと連携して基礎研究をスタートさせる。

有機フッ素系化合物(PFCs)は,利便性の高さから我々の日常生活用品に広く使用されている.PFCsは一般に分解し難く,長期にわたり生活環境に残留することが報告されている.また,実験動物に対して,催奇形性,甲状腺ホルモンかく乱作用及び発ガン作用が報告されていることから,新たな環境汚染物質としてヒトへの影響が懸念されている.そのため,ヒト暴露評価に関する研究が,望まれている.そこで,本研究においては,PFCsのヒト暴露評価を目的とし,母体血や臍帯血などのヒト生体試料の分析法を構築した.また,これまで我々の研究において,PFCsのひとつであるPFOSが,母体血から臍帯血に移行すると分かっており,母乳への移行も懸念されたため,母乳中PFCsの分析法も開発した.母体血などの血液試料は,前処理にオンライン固相抽出である,カラムスイッチング法を用い,分析法の簡便化を図った.また,母乳中のPFCsは非常に低濃度であり,高倍率な濃縮を必要としたため,カートリッジカラムを用いた固相抽出(SPE)を行った.PFCsの測定には高速液体クロマトグラフィー/タンデム質量分析法(LC-MS/MS)を採用し,高精度かつ高感度な分析法を構築した.また,母体血,臍帯血および母乳中のPFCs濃度を比較し,暴露状況および移行性を検討した.血液試料は,前年度に報告したカラムスイッチング-LC-MS/MS法を用いて,定量した.SFE-LC-MS/MSを用いることで,母乳中のPFCs測定が可能になった.本分析法を母乳試料X検体に適用したところ,すべての検体からPFCsが検出された.また,母体血中PFCs濃度と母乳中濃度を比較したところ,母体から母乳への移行が確認されたことより,子どもが臍帯血につづき,母乳によってもPFCsに暴露されると考えられる.前年度までの研究で検出率の高かったパーフルオロオクタンスルホン酸(PFOS)およびパーフルオロオクタン酸(PFOA)について,母乳の分析法を構築し,実試料分析へと適用した。母体血中濃度との相関性を確認したところ,臍帯血への移行と同様の傾向が見られた(H17年度研究)。すなわち,回帰式は一次方程式を示し,PFOSではy=0.0084x+0.0168(r=0.84),PFOAではy=0.0325x+0.0075(r=0.87)となった。母乳中においても,PFOSよりもPFOAの移行率がより高いと考えられた。これらの結果よりPFCsは母体血から臍帯血および母乳中に一定の割合で移行し,子どもへと暴露している示唆された。さらに,母乳栄養による乳児のPFCs暴露量を推定した。母乳量や授乳期間は論文を参考に設定した。具体的には,授乳期間は1年間,一日の母乳摂取量は26週までを800mL,27週から39週までを500mL,40週以降を400mLと仮定している。その結果,母乳栄養による乳児のPFCs暴露量は,PFOSで約15μg,PFOAでは約20μg程度であると推定された。他方,臍帯血中のPFCs濃度から,新生児の血液中に含まれるPFCsの総量を母乳中と比較したところ,母乳栄養中に分泌されるPFCsの量がより多いと考えられた。母乳中のPFCs濃度は,臍帯血中の濃度と比較するとごく微量であるが,母乳は乳児が大量に摂取するものであることから,乳児は,母乳栄養により臍帯血を経由した暴露よりも多くのPFCsを暴露している可能性が示唆された。これらのことから,母体から子どもへの移行によるPFCs暴露を評価するためには,臍帯血だけでなく,母乳によるPFCs暴露についても考慮する必要があると考えられる。
ヒト前立腺癌のホルモン不応性獲得におけるセロトニンの役割と新たな治療標的の可能性

前立腺癌細胞では、ERβが発現し癌の進展に関与している。一方、5-HT受容体の1つ5-HTR4の前立腺癌細胞での発現も知られている。我々は、術前未治療のヒト前立腺癌検体での5-HTR4の発現状況を検討した。5-HTR4陽性例では陰性例に比べERβの発現度が有意に高かった。癌細胞周囲間質には、肥満細胞が随所に認められた。LNCaP細胞を用いた検討では、癌細胞での5-HTR4発現と5-HTR4のアゴニスト添加によるERβmRNAの発現上昇と癌細胞の遊走能低下が認められた。よって、前立腺癌組織では周囲間質の肥満細胞由来5-HTが、癌細胞の5-HTR4を介してその病態に影響していると考えられた。1.前立腺癌培養細胞での5-HTR4アゴニストによるERβ発現調節:アンドロゲン依存性前立腺癌培養細胞株であるLNCaPを培養し、フェノールレッドフリーかつチャコール処理した牛血清を添加した培養液において、vehicleを加えた対照群と5-HTR4アゴニスト(10nM)を投与した群を各々48時間培養した。その結果、対照群に比し5-HTR4アゴニスト投与群ではERβmRNA発現が有意に上昇するのが確認された。2.前立腺癌培養細胞での5-HTR4アゴニストによる細胞増殖抑制:LNCaPを上記と同条件で培養したところ、対照群に比し5-HTR4アゴニスト投与群では細胞増殖が有意に抑制されるのが確認された。以上から、5-HTR4はアンドロゲン依存性前立腺癌においてステロイド受容体の発現や細胞増殖の調節に重要な役割を果たしていることが確認された。3.肥満細胞株の取得:研究計画の1つに含まれている前立腺癌培養細胞と肥満細胞株との共培養モデルを確立すべく、文献などで適切な肥満細胞株の検索を行った。その結果、本研究ではLAD2が適切な培養細胞株であることが確認された。その後、国内の他施設より肥満細胞株(LAD2)の譲渡を受けた。これにより前立腺癌培養細胞株との共培養実験を行う目途がたった。またLAD2に最適な培養条件についても情報を入手することが出来、必要な試薬等を購入した。なお、実験に必要な器具については既に入手を終えている。2.上記LNCaPと共培養を予定している肥満細胞株の培養条件を検討を行った。共同研究施設よりLAD2細胞の提供を受けた。LAD2細胞の培養は、Stem Cell Factor (SCF)を加えたStemPro-34培養液を用いて行ったが、LAD2細胞数の増加が予想以上に遅く共培養実験に至るまでの細胞数確保は困難であった。その後同施設から新たに追加細胞の提供を受けたところ、初回よりも細胞数の増加が安定し、LNCaP細胞との共培養実験を行うことができる見通しとなった。また、通常別な培養液を用いているLNCaP細胞においても、この培養条件下での細胞維持が可能であることが確認された。条件が整い次第、速やかに両細胞の共培養を開始し、培養液中のサイトカインなどの濃度測定、及び両細胞間で発現に変化のある遺伝子の検索を行うこととする。実験1.外科手術および病理解剖等で得られたヒト前立腺癌組織検体での、癌細胞におけるセロトニン受容体の1つhHTR4の発現程度、および癌組織間質中での肥満細胞浸潤度を形態学的評価および免疫組織化学的手法を用いて検討した。その結果、5HTR4の発現度が、ERβ, 5α-reductase type 1, 2および17βHSD type 5の発現度と正の相関を示した。また、5HTR4陽性例では癌周囲間質での肥満細胞の数が多い傾向がみられた。実験2. RT-PCR法およびWestern blotting analysisにより、前立腺癌培養細胞株での5HTR4の発現の検討を行った。LNCaP, DU-145, PC-3いずれの細胞株でも、5HTR4のmRNAおよびタンパクの発現が確認された。以上から、前立腺癌細胞での5HRT4発現が癌の性質に影響を及ぼしている可能性が示唆された。今後、さらにその機能的役割を調べる意義があると考えられた。免疫組織化学的検索が終了し、前立腺癌培養細胞株単独での実験についても順調に経過しているので、概ね目標は達成されていると考える。ヒト検体を用いた検討が終了し、また培養細胞株での5HTR4発現を証明することができ、さらなる機能的実験に進めることが確認できたため。前立腺癌細胞株と肥満細胞株との共

培養実験を確立し、両細胞間の相互作用モデルを確立することが研究の主体となる予定である。1.前立腺癌培養細胞での5-HTR4アゴニストによる細胞浸潤能の検討を行う。2.前立腺癌培養細胞に対する5-HTR4アゴニストの作用について、関連する応答遺伝子の解明を行う。3.前立腺癌培養細胞株と肥満細胞株との共培養実験を行い、サイトカイン産生など両細胞間の相互作用、癌の微小環境形成について研究を行う。上記の前立腺癌細胞株に、セロトニンやその阻害剤を添加し、細胞の増殖・浸潤能、アポトーシス、アンドロゲン合成・代謝酵素の発現等への影響をMTT assay、invasion assay,apoptosisscreening kit,定量RT-PCR等によって解析する。また同様に、上記細胞株にセロトニンや阻害剤を添加し、培養液中のアンドロゲン濃度の変化をELISAや液体クロマトグラフィー/タンデム型質量分析(LC-MS/MS)によって解析する。また同時に、アンドロゲン合成・代謝酵素の発現や活性への影響について、定量RT-PCR、Western blotting、酵素活性測定で検討する。「該当なし」培養細胞を用いた機能的実験を主体に使用予定。
凍結療法に用いる同軸針の改良による凍結範囲の制御についての研究

本研究は、凍結療法の際に凍結範囲の拡大を得るための、展開構造熱伝導同軸針・指向性熱伝導同軸針を開発し、実効性を検証することを目的としている。展開型同軸針として6本の0.28mm径の銅製側枝付きステンレス同軸針を作成したが、実効性のある展開構造同軸針の作成は困難であることが示された。先端が屈曲した形状記憶性を有する1.2mm径のニチノール管内に0.8mm径の銅線を入れた側枝からなる指向性熱伝導同軸針を作成し、in vivoの実験において肺・肝に安全に穿刺することが可能であること、ファントム実験において側枝側が33%の凍結範囲の拡大を示すことが確認された。我々の研究グループでは、肺悪性腫瘍に対する凍結療法の基礎実験および臨床を行っており、血管への近接が無く、十分な凍結範囲を得られた症例において、良好な治療成績を上げてきた。本研究においては、十分な凍結範囲を得るために、一本の凍結端子による凍結範囲の拡大を得ることを目的としている。平成26年度では銅(熱伝導率402 W/m・K)と真鍮(熱伝導率119 W/m・K)の同軸針を作成し、ゼラチンファントムでの温度計測を行った。Endocare社製CRYOCAREと2.4mm径凍結端子を用い、600秒の凍結を行ったところ、銅同軸針では30×64mmのice ballを形成し、真鍮同軸針では32×64mmのice ballを形成した。予備実験で使用した側枝付き同軸針は、同軸針に対して垂直に側枝を作成し、半田で固定した形状であり、経皮穿刺が不可能な形状であったため、経皮穿刺可能な形状として銅製同軸針に側孔を作成し、側孔より先端の曲がった針金状の金属(銅)を入れる形態の側枝付き同軸針を試作した。側枝がついた銅同軸針では34×64mmの偏心性に広がるice ballを形成し、同軸針から12mmの距離においた温度センサーでの計測では、側枝先端部から2.5mmの距離にあるセンサーは、側枝の無い側のセンサーより5.14°Cの温度低下が示された。我々の研究グループでは、肺悪性腫瘍・骨軟部悪性腫瘍に対する凍結療法の基礎実験および臨床を行っている。血管の近接が無く十分な凍結範囲が得られた症例において、良好な治療成績を上げてきた。Endocare社製CRYOCARE 2.4mm径凍結端子を用い、600秒の凍結を行ったところ、銅同軸針では30×64mmのice ballを作成し、真鍮同軸針では32×64mmのice ballを作成した。予備実験で使用した側枝付き同軸針は、同軸針に対して垂直に側枝を作成し、半田で固定した形状であり、経皮穿刺が不可能な形状であったため、経皮穿刺可能な形状として銅製同軸針に側孔を作成し側孔より先端の曲がった0.55mm径の針金状の金属(銅)を入れる形態の側枝付き同軸針を試作した。側枝がついた銅同軸針で豚肺に対して600秒の凍結を行ったところ34×64mmの偏心性に広がるice ballを形成し、同軸針から12mmの距離においた温度センサーでの計測では、側枝先端部から2.5mmの距離にあるセンサーは、側枝の無い側のセンサーより5.1°Cの温度低下が示唆された。平成27年度では0.28mm径の銅製6本側枝付きステンレス同軸針を作成し、ゼリーファントムでの凍結実験を行った。凍結端子の先端部より1cm、2cmの位置に側枝がある同軸針で600秒間の凍結を行ったところ、28.5cc、30.1ccであり、展開針無しのControl(29.7cc)とおおむね変化無かった。平成27年度の実験計画では、太さ・形態を変えてゼリーファントム実験を行い、CTにて計測を行い側枝形状を決定する予定であった。従来の3mm凍結端子を挿入するために用いていた8G同軸針(4.2mm径)の太さであれば、肺内に安全に経皮穿刺が可能と予測されるため8G同軸針の内腔に6本入る太さとして側枝の太さは0.3mm以下とした。0.28mm径の銅製側枝を6本つけた同軸針を作成し、ゼリーファントム内で600秒間の凍結を行ったが凍結範囲の拡大は得られなかった。生体内で偏心性の凍結範囲が確認された側枝は0.55mm径で、0.28mm径の3.9倍の太さを有しており、十分な熱伝導を行いえたと判断されたが、0.28mm径では十分な熱伝導が得られなかったと判断された。展開型凍結針の至適形状については検討の余地を残す。

平成27年度に行った実験では0.28mm径の銅製6本側枝付きステンレス同軸針を作成し、ゼリーファントムでの凍結実験を行った。凍結端子の先端部より1cm、2cmの位置に側枝がある同軸針で600秒間の凍結を行ったところ、28.5cc、30.1ccであり、展開針無しのcontrol(29.7cc)とおおむね変化無かった。予備実験で使用した側枝付き同軸針は、同軸針に対して垂直に側枝を作成し、半田で固定した形状であり、経皮穿刺が不可能な形状であったため、経皮穿刺可能な形状として銅製同軸針に側孔を作成し、側孔より先端の曲がった0.55mm径の針金状の金属(銅)を入れる形態の側枝付き同軸針を試作した。側枝がついた銅同軸針で豚杯に対して600秒の凍結を行ったところ34×64mmの偏心性に広がるice ballを作成し、同軸針から12mmの距離においた温度センサーでの計測では、側枝先端部から2.5mmの距離にあるセンサーは、側枝の無い側のセンサーより5.1°Cの温度低下が示唆された。平成28年度では側枝を円形から扁平な形状に加工し、断面積を3倍にすることにより、さらに熱伝導の向上を図った針を作成し、ゼリーファントムでの凍結実験を行った。600秒間の凍結で、凍結範囲は側枝側15.9mm、反対側13.5mmと凍結範囲の偏在性の拡張が得られた。平成27年度までの実験計画では、太さ・形態を変えてゼリーファントム実験を行い、CTにて計測を行い側枝形状を決定する予定であった。従来の3mm凍結端子を挿入するために用いていた8G同軸針(4.2mm径)の太さであれば、肺内に安全に経皮穿刺が可能と予測されるため8G同軸針の内腔に6本入る太さとして側枝の太さは0.3mm以下とした。0.28mm径の銅製側枝を6本つけた同軸針を作成し、ゼリーファントム内での600秒間の凍結を行ったが凍結範囲の拡大は得られなかった。生体内で偏心性の凍結範囲が確認された側枝は0.55mm径で、0.28mm径の3.9倍の太さを有しており、十分な熱伝導を行い得たと判断されたが、0.28mm径では十分な熱伝導が得られなかったと判断された。さらなる熱伝導の向上を図り、展開針の有効性を増すために、均一な円形の断面形状では展開針の断面積に限界があるため、先端部側と手前側の太さを不均一にし、扁平な形状でさらに断面積を増した側枝を作成し、凍結実験を行い良好な凍結範囲の制御を得ることが出来た。我々の研究グループでは、肺悪性腫瘍・骨軟部悪性腫瘍に対する凍結療法の基礎実験および臨床を行っている。本研究においては、一本の凍結端子による凍結範囲の拡大を得ることを目的としている。指向性熱伝導同軸針の予備実験として作成した同軸針は経皮穿刺が不可能な形状であったため、本研究において経皮穿刺可能な形状として銅製同軸針に側孔を作成し、側孔より先端の曲がった0.55mm径の針金状の金属(銅)を入れる形態の側枝付き同軸針を試作した。側枝がついた銅同軸針で豚肺に対して600秒の凍結を行ったところ偏心性に広がるice ballを作成し、同軸針から12mmの距離においた温度センサーでの計測では、側枝近傍にあるセンサーは、側枝の無い側のセンサーより5.1°Cの温度低下を示した。外径1.2mm(内径0.9mm)の形状記憶性を有するニチノールチューブに0.8mm径の銅線を入れて、先端が屈曲した側枝を制作し、5mmステンレス同軸針内に2本の側枝と2.4mm径の凍結端子を入れることにより、経皮穿刺可能な指向性熱伝導同軸針システムを作成した。作成された同軸針システムは豚におけるin vivoの実験において、肺・肝に安全に穿刺することが可能であった。ゼリーファントム実験において、側枝側は対側に対して13%の凍結範囲の拡大を示した。展開構造熱伝導同軸針については経皮穿刺不能な0.28mm径の銅製6本側枝付きステンレス同軸針を作成し、ゼリーファントムでの凍結実験を行った。
ＣＴ像からの高精度腸管抽出に基づくクローン病診断支援システムの開発

CT像から複雑な大腸及び小腸の形状を認識し、クローン病によって発生した潰瘍などを自動検出する手法を開発した。腸の形状を仮想化内視鏡像、断面像などで選択的に可視化した。また、複雑な管腔臓器である腸の表示に適した仮想展開像を可視化に用いて、腸の形状をシステム利用者が容易に把握可能とした。これらの機能を実装したクローン病支援診断システムを開発し、従来のクローン病診断における患者及び医師の負担を軽減する新たな診断手法の一つを切り開いた。本システムの医師による評価を行い、診断に有用であることを確認した。CT像に基づく小腸及び大腸におけるクローン病の診断支援システム開発を目的とし、平成25年度は腸管の構造再構築法の開発、診断支援システムの開発を行った。平成25年度に行った以下の項目の研究実績について述べる。【潰瘍及び狭窄自動検出手法の開発】クローン病によって発生する潰瘍を自動検出する手法の開発を行った。腸壁の厚みや局所濃淡構造解析を用いることで、潰瘍の自動検出を可能とした。【腸管の構造再構築手法の開発】腸管自動抽出手法によって抽出された腸管領域は、腸の閉塞によって複数の領域へと断片化されていた。そのため、断片化された腸管領域の位置関係、方向から、腸管領域の接続関係を再構築する手法を作成した。【クローン病CADシステムの開発】これまで開発した腸管の抽出手法、潰瘍検出手法を持つクローン病CADシステムの開発を行った。また、腸管を3次元表示することで直観的に腸管の構造を把握可能とした。CT像に基づく小腸及び大腸におけるクローン病の診断支援システム開発を目的とし、平成24年度はシステム開発の基礎となる腸管抽出手法、可視化手法の研究を行った。また、平成25年度の研究計画に含まれる潰瘍自動検出手法の実現の実現に向けた研究も行った。平成24年度の研究実施計画として定めた以下の項目の研究実績について述べる。【腸管自動抽出手法の開発】CT像から小腸及び大腸を自動的に抽出する手法を開発した。この手法では、小腸及び大腸内の空気領域と残渣領域の位置関係及びCT値に基づき、小腸及び大腸の全体を抽出することとした。また、残渣領域を空気領域のCT値へと置き換え、仮想的に腸管内を洗浄する手法の開発を進めた。【選択的可視化手法の開発】複雑な形状の腸管の形状を容易に把握可能とすることを目指し、腸管の表示手法について検討した。腸管の壁面のみを可視化することで腸管の形状を表現できるため、CT像上の空気と体組織の接触部分のみを選択的に可視化することで腸管を表示する。この表示法が腸管形状の直感的理解に有用であるか検討した。【潰瘍及び狭窄自動検出手法の開発】クローン病によって発生する病変である潰瘍を検出するため、局所濃淡構造解析による検出手法が有用であるか検討した。実際に潰瘍が存在するCT像に対して、この検出手法の有用性を調べた。CT像に基づく小腸及び大腸におけるクローン病の診断支援システム開発を目的とし、平成26年度は以下の項目の開発を行った。【腸管の構造再構築法の性能向上】断片化されて抽出される腸管領域を再構築し、腸管の形状を復元する手法の精度向上を図った。前年度に腸管の再構築法を開発したが、処理時間が長く実用的ではなかった。今年度は処理時間を短縮し、より複雑な構造を持つ腸管も再構築可能とした。【クローン病CADシステムの開発】これまで開発した手法を持ち、腸や病変の形状・位置を医師に提示可能なシステムの開発を行った。腸や周辺組織の仮想化内視鏡像、仮想展開像、腸管に沿った断面像、任意断面像、外形像を表示可能とした。【診断結果情報出力機能の開発】クローン病CADシステムで得られる腸や病変の形状・位置をコンピュータ上、タブレット端末上、紙面上で提示可能とした。サーバ上でクローン病CADシステムを動作させ、ネットワーク経由でクライアント端末上にCADシステムの情報を表示させ、遠隔地からでも診断情報を参照可能とした。タブレット端末からもCADシステムの3次元画像の視点位置・視線方向を変更可能とした。医用画像処理平成25年度の研究実施計画として定めた以下の各項目についての達成度を述べる。【潰瘍及び狭窄自動検出手法の開発】CT像に対して腸壁の厚みや局所濃淡構造解析の結果を統合し、潰瘍を高精度に検出する手法を実現した。【腸管の構造再構築手法の開発】本課題は研究実施計画には含まれていないが、クローン病CADシステムを開発する上で必要であるため、研究を行った。腸管自動抽出手法によって与えられた、断片化された腸管領域を自動的に連結し、元の腸管の構造を復元する手法を作成した。

【クローン病CADシステムの開発】腸管の構造解析、潰瘍の検出を実行し、それらの結果をユーザに提示するCADシステムを開発した。3次元表示を用いて直観的に分かりやすい表示を生成することとした。上記のようにクローン病CADシステムの開発を行った。また、当初の計画にない腸管の構造再構築が必要とされたため、これについての研究を行い、良好な成果を得た。そのため、当初の計画以上に研究が進展していると言える。研究の目的を達成するため、平成24年度の研究実施計画として定めた以下の各項目についての達成度を述べる。【腸管自動抽出手法の開発】CT像に含まれる小腸及び大腸内の空気領域だけでなく、残渣領域まで自動抽出する手法を開発した。また、残渣領域を空気領域に近いCT値に置換することで仮想的に残渣を除去することも可能とした。【選択的可視化手法の開発】CT像に含まれる様々な体組織の中で、空気と体組織の接触部分のみを可視化することで、腸壁の形状を分かりやすく表示する可視化手法を作成した。この可視化手法は高速に画像を描画可能であり、ユーザの操作に応じて任意の視点位置から見た画像を生成できる。【潰瘍及び狭窄自動検出手法の開発】平成25年度の研究実施計画である本項目の基礎的な検討を行った。潰瘍検出に局所濃淡構造解析手法が利用可能であるかどうかを、実際の潰瘍症例のCT像を用いて検討した。その結果、本手法が潰瘍の一部を検出可能であることが分かった。上記のように、今後のクローン病CADシステム開発に必須の各手法の開発を行っており、当初の計画以上に研究が進展していると言える。今後はクローン病CADシステムの機能充実、診断結果情報出力機能の開発を行う予定である。各研究課題について以下に説明する。【クローン病CADシステムの開発】腸管の狭窄を提示する機能を開発する。また、腸管の構造や病変を3次元表示だけでなく仮想展開像や断面表示により提示可能とする。本システムにより、医師の診断時の病変発見率向上、診断時間短縮を目指す。【診断結果情報出力機能の開発】クローン病CADシステムによる診断結果情報を、コンピュータだけでなくタブレット、紙面などの様々な媒体上で提示する。各媒体に適した提示法を検討し、より医師の理解が容易な提示法を採用する。クローン病CADシステムによる診断結果情報はネットワーク経由で他のコンピュータに送受信可能とする。今後は潰瘍及び狭窄自動検出手法の開発、クローン病CADシステムの開発、診断結果情報出力機能の開発を行う予定である。各研究課題についての詳細を以下に説明する。【潰瘍及び狭窄自動検出手法の開発】局所濃淡構造解析手法により潰瘍の一部が検出可能であるため、これを利用して潰瘍の全体を高精度に検出することを目指す。また、腸管の太さと腸壁肥厚の度合いを評価し、腸管の狭窄を検出することを目指す。【クローン病CADシステムの開発】本研究で開発する各要素技術を実装したクローン病CADシステムを開発する。腸管外形の3次元形状可視化に加え、腸内の仮想化内視鏡像、仮想展開像、断面像なども表示可能とする。
コモンズにおける資源管理ルールの再構築

本年度は、島根県大田市の三瓶牧野・熊本県の阿蘇牧野・高知県の柏島という調査対象地域における実態調査のとりまとめと比較検討作業をふまえて、社会学的コモンズ論および経済学分野におけるコモンズ論の検討、ならびに法学における入会権論、とくに日本における法学的入会権論の源流である中田薫の入会権論や戦後における川島武宜の入会権論などを検討し、新たなコモンズ論構築の可能性について検討した。その結果、一方では、それぞれのフィールドで伝統的な入会集団は衰退し組織的にも形骸化しているが、他方では、地域の自然を保全しようとする新たな活動が展開されている地域も多く、その場合には旧入会権者だけではなく、地域の住民や都市市民などもボランティアとして大きな役割を果たしており、コモンズの管理主体に大きな変動が生じていることが明らかとなった。このような実態的変化とコモンズの再生を理論的に展望するためには、農耕という生産のための共同性を基礎として成立する地縁的共同体をもその一部として含みうる新しい共同性の基礎を設定する必要があると考えられる。その新しい共同性とその成立条件をどのように考えるかが重要な問題であるが、我々は、主に地域に居住する人々の「生活」における関係性を」を基礎に構成しうる可能性があるのではないかと考えている。今後、この観点からさらなる理論の構築を進め、その成果を出版する方向で企画を検討している。本年度は、高知県柏島において地先水面の入会利用およびダイビング等の観光利用の実態、島根県三瓶および熊本県阿蘇において牧野入会の実態について、共同調査とそれによって確認された実態に関する検討会を行い、別途平行して最近のコモンズ論および法社会学における入会権理論に関する研究会も行った。さらに研究分担者単独でも、高橋佳孝氏(近畿中国四国農業センター研究員)は、阿蘇群阿蘇町・一の宮町・熊本大学農学部および北海道稚内市・北海道大学において、牧野管理・利用の新技術と自然との共生に関する実態調査と研究交流を行い、飯国芳明氏は、本共同研究のフィールドである三瓶牧野の入会と環境保全の問題について広島大学において研究報告を行っている。以上のような本年度の研究によって、各調査フィールドにおける土地空間の利用実態が次第に明らかになってきだだけでなく、ある意味で当然のことであるが、各地域によって、伝統的入会集団の変容に大きな違いがあることが確認できた。すなわち、柏島のようにかなり強固に伝統的な入会集団が維持されている地域と、三瓶のように伝統的な入会集団が形式的には維持されているもののその衰退が激しくその実態が変化している地域(さらに小集落ごとにも違いが見られるが)、また阿蘇のように伝統的な入会集団の内部から内発的な変化と新たな発展が生じている地域などの違いが見られる。そしてそのような違いが、各地域における土地空間利用のコントロールのあり方にも大きな違いをもたらしてることが確認できた。また理論的な面では、最近精力的に展開されているコモンズ論について、そこにおける「公」「共」「私」という分析枠組みの有効性を明らかにするためには、近代における「公」と「私」の概念をどのようなものとして理解するか、それとの関連でコモンズ論のキー概念である「共」の概念がいかなる内容を有するかという点がなお曖昧であり、我々としても、これを地域の土地空間利用とそれを規定する地域社会や集団のあり方を分析するための道具概念として利用するにはより社会科学的で厳密な概念規定を要するという点が確認された。なお次年度は、以上の知見をベースに、調査フィールドにおける資源管理ルールの内容を詳細かつ具体的に調査するとともに、そこにおける資源管理ルールを環境との調和などの現代的課題に即して再構築する可能性を探るため、20世紀にコモンズのオープンスペース化が進んだイギリスの実態調査、およびコモンズ論や入会権理論の批判的検討も進める予定である。以上のような前年度と本年度の研究によって、柏島(高知)、三瓶(島根)、阿蘇(熊本)、塩塚(徳島)という各調査フィールドそれぞれにおいて、コモンズの現状には大きな違いが見られることが明らかとなったが、阿蘇を除いては、利用実態や管理組織のあり方など様々の点に違いが見られるものの、全般的に地域におけるコモンズの管理主体の弱体化と利用・管理のレベル低下とそれにともなう自然の荒廃が確認され、コモンズの再生の必要性と困難性が確認された。

このような現実を踏まえた理論面での研究では、コモンズ論と呼ばれる一連の議論についても、コモンズの概念に共通性はなく、それが社会関係であるのか自然実態を指すのか、ローカルなものを指すのかグローバルなものを含めるかなどの違いがあり、また法的な意味での所有関係の問題とより実体的な人間と自然の物質代謝関係を示す所有の問題との概念規定上の混乱も見られること、したがって、本研究の目的である地域における環境適合的な土地利用の実現という観点から社会学や経済学におけるコモンズ論の主要な研究を個別的に精密な批判的分析を要することが確認された。また法学的な入会権論についても、それらは戦後に進行した入会権の解体といわれる状況を前提に家族経営的農業を補完するものとしての林野の入会利用を保障することを課題としていたことから、環境的公的な土地利用や資源の持続的利用といった現代的問題意識の下にその有効性や問題点を再検討する必要性があることが確認された。なお次年度は、以上のような課題を意識しつつ、調査フィールドにおける資源管理ルールの内容を類型的に整理し、地域における共同体的土地空間利用の実態を把握するとともに、そこにおける資源管理ルールを環境との調和などの現代的課題に即して再構築する可能性を探るため、コモンズ論や入会権理論など既存の理論に関する批判的検討を中心に進め、さらに共同研究として新たな理論形成のための理論的枠組みを模索していく予定である。本年度は、島根県大田市の三瓶牧野・熊本県の阿蘇牧野・高知県の柏島という本研究の実態調査のとりまとめと比較検討作業をふまえて、社会学的コモンズ論および経済学分野におけるコモンズ論の検討、ならびに法学における入会権論、とりわけ日本における法学的入会権論の源流である中田薫の入会権論や戦後における川島武宜の入会権論などを検討し、あらたなコモンズ論構築の可能性について分析した。その結果、それぞれのフィールドで伝統的な入会集団は衰退し組織的にも形骸化しているにもかかわらず、地域の自然を保全しようとする新たな活動が展開されている地域も多く、その場合には旧入会権者だけではなく、地域の住民や都市市民などもボランティアとして大きな役割を果たしており、コモンズの管理主体に大きな変動が生じていることが明らかとなった。このような実態的変化を理論化するためには、農耕という生産のための共同性を基礎として成立する地縁的共同体ではない新しい共同性の基礎を設定する必要があること、その新しい共同性は主に地域に居住する人々の「生活」における関係性を」を基礎に構成しうる可能瀬があるのではないかと考えられること、が明らかとなった。今後、この観点からさらなる理論の構築を進めることになると思われる。
四肢の再生メカニズムの解明:なぜ、手は手になり、足は足になるのか?

四肢再生医療の開発のための基礎研究として、切断四肢が再生する有尾両生類をモデルに用い、なぜ手(前肢)からは手が、足(後肢)からは足が再生するのかということについて、その決定因子を解明しようと試みた。一連の実験からTbx5という遺伝子が再生四肢の前肢決定因子になっている可能性が示唆された。しかしながら、後肢に関しては未だ不明のままとなっているので、今後さらなる解析が必要であると考えられた。有尾両生類の一種であるアホロートルを用いて、切断された四肢の再生メカニズムの分子機構を解明することを試みてきた。本研究では、マウスやニワトリの四肢発生過程で、前・後肢の決定に関与するPitx1, Tbx5, Tbx4に着目し、アホロートルにおいてこれらの遺伝子のクローニングを行い,四肢再生過程ならびに発生過程における発現パターンについて、解析を行った。Pitx1については,発生後肢にのみ発現していたが,再生過程では前肢および後肢のいずれにおいても発現が認められた。このことから、四肢再生過程でPitx1は、発生過程においては、後肢のパターン決定に関与するが、再生過程では後肢のパターン決定には関与しないものと考えられた。Tbx5ならびにTbx4についてはぞれぞれ、発生過程において前・後肢いずれにも発現していたことから、発生過程においては前・後肢のパターン決定には関与していないものと考えられた。一方、再生過程において、Tbx5は前肢にのみ、またTbx4は後肢にのみ発現が認められたところから、再生過程では、それぞれ前・後肢の決定に関与していると考えられた。Tbx5を発現するベクターを後肢にエレクトロポレーションにて導入後に切断すると,前肢類似の再生体ができることからも、再生過程において、Tbx5は前肢のパターン決定因子である可能性が示唆された。Tbx4発現ベクターを前肢に導入する実験を現在試みている。本研究では、マウスやニワトリの四肢発生過程で、前・後肢の決定に関与するPitx1,Tbx5,Tbx4に着目し、アホロートルにおいてこれらの遺伝子のクローニングを行い,四肢再生過程ならびに発生過程における発現パターンについて、解析を行った。これまでの研究結果において、Pitx1については,発生過程においては、後肢のパターン決定に関与するが、再生過程では後肢のパターン決定には関与しないものと考えられた。さらに、Pitx1を発現するベクターを前・後肢にエレクトロポレーションにて導入・切断すると,正常な再生四肢が得られた。このことからも、Pitx1については,再生過程では後肢のパターン決定には関与しないことが確認された。Tbxについては、再生過程においてTbx5は前肢にのみ、またTbx4は後肢にのみ発現が認められたところから、再生過程では、それぞれ前・後肢の決定に関与していると考えられた。Tbx5を発現するベクターを後肢にエレクトロポレーションにて導入後に切断すると、そこから生じる再生体には、前肢に類似したものから、完全な正常後肢にいたるまで、さまざまなバリエーションが認められた。それゆえ、再生過程における後肢のパターン決定に関しては、Tbx5の濃度に依存するのではないかと考えられた。Tbx4発現ベクターを前肢に導入する実験を現在試みているが、後肢に類似した再生体を得ることができていない。本研究では、マウスやニワトリの四肢発生過程で、前・後肢の決定に関与するTbx5,Tbx4に着目し、アホロートルにおいてこれらの遺伝子のクローニングを行い,四肢再生過程における発現パターンについて解析し、さらにこれらの遺伝子の四肢再生過程における機能を解析するため、再生四肢に強制発現させる実験を行った。これまでの研究結果において、Tbxについては、再生過程においてTbx5は前肢にのみ、またTbx4は後肢にのみ発現が認められたところから、再生過程では、それぞれ前・後肢の決定に関与していると考えられた。形成された骨のパターンを精査すると、第4指と第5指とが癒合する傾向が認められ、第4・5遠位列足根骨のみ癒合する場合から、手根骨に加え中足骨底での第4・5中足骨の癒合、第4・5中足骨体での癒合、さらには第4・5指が完全に癒合して1本の指となるものが認められた。これらのバリエーションが生じた理由として、Tbx5の濃度によるのではないかと考えられた。Tbx4発現ベクターを前肢に導入する実験を試みたが、最終的には残念ながら後肢に類似した再生体を得ることはできなかった。発現ベクターの機能状態を再検討する必要があると考えられた。

Tbx4発現ベクターを前肢に導入する実験を現在試みているが、後肢に類似した再生体を得ることが未だできていない。24年度が最終年度であるため、記入しない。我々は、Tbx4が再生四肢における後肢のパターン決定因子と考えているが、実際にはこの仮説の正誤について再検討する必要があると思われる。さらに、発現ベクターの再確認など、実験系の再検討も必要と考えられる。
ヒトiPS細胞を用いた、膠原病の末梢循環障害における血管内皮細胞の機能解析

膠原病における末梢循環障害の発症機序は未だに不明であるが、過去の報告から血管内皮細胞に異常を来している可能性がある。しかしながらこれまでは、患者から血管内皮細胞を直接分離・培養し解析することは、困難であった。今回、我々は膠原病患者における血管内皮細胞の機能を解析し、膠原病患者における末梢循環障害の病態を明らかにすることを目的として、患者皮膚線維芽細胞からiPS細胞を作製し、iPS細胞から血管内皮細胞(iET細胞)を誘導することを考えた。まずは本研究に同意の得られた良性皮膚腫瘍切除時の皮膚生検の検体の一部から、皮膚線維芽細胞を単離し、piggybac transposon systemを利用した方法によってiPS細胞を樹立し、iET細胞へ分化させるプロトコールを確立した。フローサイトメトリでタンパクレベル、RT-PCRによってRNAレベルで血管内皮細胞の表面マーカであるCD31の発現を確認した。またiET細胞が、血管内皮様の管腔構造を形成することをtube forming assayにおいても確認した。現在、本研究に同意の得られた強皮症の症例でも、同様の方法を用いて皮膚生検の検体の一部から、皮膚線維芽細胞を単離し、iPS細胞を作製した上で、iET細胞を誘導しており、健常人と強皮症の症例からのiET細胞を用いて、その遺伝子発現などについて比較検討を行い、膠原病の末梢循環障害の発症機序解明に向けて研究を進めていく予定である。症例のサンプルの収集に予想以上に時間を要している。またiPS細胞の樹立、血管内皮細胞への分化のプロトコールの確立にも予想以上に時間を必要としたため。ヒトの皮膚生検組織の皮膚線維芽細胞からiPS細胞を作製し、血管内皮細胞を誘導するプロトコールは確立しており、引き続き症例を収集し、研究を推進する。
遍歴フラストレーション系における多軌道効果に起因する新奇物性の探索と解明

平成25年度、報告者は、以下にあげる二つの課題に取り組み、研究成果を、13に記述された通り、学会、論文発表という形でまとめた。1.高価数Cr酸化物の核磁気共鳴(NMR)法による研究高価数のクロムイオンを含む酸化物は、クロムと酸素の強い軌道混成のために、強磁性や金属絶縁体転移といった特徴的な物性現象が現れる。本年度、報告者は、高価数のクロムを含む酸化物NaCr_2O_4とK_2Cr_8O_<16>のNMR法による物性研究を実施した。研究の結果、これらの酸化物のクロムの3d電子の間には、多軌道効果によって、強磁性的な相互作用と反強磁性的な相互作用が同時に働くことを明らかにした。さらに、NaCr_2O_4は、傾角反強磁性が実現し、傾いたスピンが作る強磁性成分を打ち消すように、磁区構造を形成することが明らかになった。この磁区構造は磁場印加によって消失し、反強磁性体としては珍しい巨大な磁気抵抗効果を引き起こす。また、K_2Cr_8O_<16>は、CrとOの軌道混成が、電子系の持つ一次元性の手助けをすることが明らかとなった。この結果は、高価数をとるCr酸化物が、幾何学的に特徴のある格子系を舞台に、興味深い物性を発現する可能性があることを示唆しており、今後、更なる物質開発の進展が期待される。2. LiV_2O_4の圧力実験LiV_2O_4に見られる重い電子的な挙動の起源を解明することを目指して、この物質の物性の圧力効果を調べた。従来の到達圧力(5GPa)をはるかに上回る9.8GPaまでの圧力印加に成功し、絶縁体相における系の非磁性化を明らかにした。また、^<51>V核のNMR測定の結果、圧力の増加に伴い、反強磁性的なスピン揺らぎが強く抑制されることが明らかになった。これらの圧力効果は、常圧下における重い電子的振る舞いの起源に迫るうえで、重要な手がかりを与えることが期待される。2つの高価数Cr酸化物を比較することで、一連の系を統一的に理解するために必要となる、高価数遷移金属酸化物に特有の性質を見出した。また、圧力下実験においては、到達圧力、および、実験の成功確率が向上し、これまで、測定が困難とされてきた^<51>V核のNMR測定を実施し、磁気揺らぎに関する新たな知見を獲得した。報告者は、LiV_2O_4の圧力実験を中心に、今後の研究展開を計画している。まず、磁気揺らぎの圧力依存性を明らかにするために必要となる^<51>V核の核スピン格子緩和率測定を行なう。次に、LiV_2O_4の局所亀子状態の圧力効果の解明を目指し、単結晶試料を用いた実験を行ない、ナイトシフトや核スピン格子緩和率の異方性を明らかにする。また、金属相を完全に抑制するためには、15GPa以上の圧力を印加する必要があるため、到達圧力を、さらに上げることを目指し、装置改良に取り組む。改良装置を利用して、非磁性絶縁体相の磁性をより詳しく調べる。また、圧力効果が期待される新物質が見つかり次第、新物質の物性研究を開始する予定である。平成24年度、報告者は、以下にあげる二つの課題に取り組み、研究成果を、13に記述された通り、学会、論文発表という形でまとめた。本年度、報告者は、高価数のクロムを含むCrO_2の単結晶薄膜、および、新たに合成された酸化物NaCr_2O_4のNMR法による物性研究を展開し、高価数クロム酸化物における新奇物性の探索と、普遍的な知見の獲得を目指した。LiV_2O_4に見られる重い電子的な挙動の起源を解明することを目指して、この物質の物性の圧力効果を調べた。従来の到達圧力(5GPa)をはるかに上回る9GPaまでの圧力印加に成功し、高圧下で^7Li核のMR実験を行なった。実験の結果、LiV_2O_4は、1.5GPaを境に、重い電子的な振る舞いを示さなくなることや、圧力の増加に伴い、強磁性的なスピン揺らぎが、反強磁性的なスピン揺らぎに打ち勝っていくことが明らかになった。

1.高価数Cr酸化物の核磁気共鳴(NMR)法による研究高価数のクロムイオンを含む酸化物は、クロムと酸素の強い軌道混成のために、強磁性や金属絶縁体転移といった特徴的な物性現象が現れる。本年度、報告者は、高価数のクロムを含む酸化物NaCr_2O_4とK_2Cr_8O_<16>のNMR法による物性研究を実施した。研究の結果、これらの酸化物のクロムの3d電子の間には、多軌道効果によって、強磁性的な相互作用と反強磁性的な相互作用が同時に働くことを明らかにした。さらに、NaCr_2O_4は、傾角反強磁性が実現し、傾いたスピンが作る強磁性成分を打ち消すように、磁区構造を形成することが明らかになった。この磁区構造は磁場印加によって消失し、反強磁性体としては珍しい巨大な磁気抵抗効果を引き起こす。また、K_2Cr_8O_<16>は、CrとOの軌道混成が、電子系の持つ一次元性の手助けをすることが明らかとなった。この結果は、高価数をとるCr酸化物が、幾何学的に特徴のある格子系を舞台に、興味深い物性を発現する可能性があることを示唆しており、今後、更なる物質開発の進展が期待される。LiV_2O_4に見られる重い電子的な挙動の起源を解明することを目指して、この物質の物性の圧力効果を調べた。従来の到達圧力(5GPa)をはるかに上回る9.8GPaまでの圧力印加に成功し、絶縁体相における系の非磁性化を明らかにした。また、^<51>V核のNMR測定の結果、圧力の増加に伴い、反強磁性的なスピン揺らぎが強く抑制されることが明らかになった。これらの圧力効果は、常圧下における重い電子的振る舞いの起源に迫るうえで、重要な手がかりを与えることが期待される。物質開発の進展、圧力下物性測定技術の向上により、本研究を進めるうえで重要な知見の獲得が期待できる研究対象の拡大や、圧力実験の成功確率の向上、簡単化が進み、研究が予想以上に進展した。2つの高価数Cr酸化物を比較することで、一連の系を統一的に理解するために必要となる、高価数遷移金属酸化物に特有の性質を見出した。また、圧力下実験においては、到達圧力、および、実験の成功確率が向上し、これまで、測定が困難とされてきた^<51>V核のNMR測定を実施し、磁気揺らぎに関する新たな知見を獲得した。報告者は、LiV_2O_4の圧力実験を中心に、今後の研究展開を計画している。まずは、到達圧力を、さらに上げることを目指し、装置改良に取り組む。次に、非磁性サイト^7Li核だけではなく、磁性サイト^<51>V核のNMR測定を行ない、LiV_2O_4の局所電子状態の圧力効果の解明を目指す。また、圧力効果が期待される新物質が見つかり次第、新物質の物性研究を開始する予定である。まず、磁気揺らぎの圧力依存性を明らかにするために必要となる^<51>V核の核スピン格子緩和率測定を行なう。次に、LiV_2O_4の局所亀子状態の圧力効果の解明を目指し、単結晶試料を用いた実験を行ない、ナイトシフトや核スピン格子緩和率の異方性を明らかにする。また、金属相を完全に抑制するためには、15GPa以上の圧力を印加する必要があるため、到達圧力を、さらに上げることを目指し、装置改良に取り組む。改良装置を利用して、非磁性絶縁体相の磁性をより詳しく調べる。