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金属―絶縁体転移的な電気抵抗変化を示すBi合金・絶縁体コンポジット材料の開発

従来のPTCRセラミックスとは全く動作原理の異なる「金属-絶縁体転移型PTCR材料:Bi-絶縁体コンポジット」の「温度感応型電流制限素子」への応用に向けて実験的検討を重ねた.この材料は,絶縁体マトリックス中に分散したBi微粒子が構成する金属ネットワークの温度変化に伴う可逆的自己修復過程を利用するものである.PTCR特性メカニズムの解明と素子化の検討のため,2種類の新規電流制御素子のプロトタイプを作成した.また,既存のPTCR材料のマイクロ波過熱による性能改善の検討も並行して進めた.主な結果を以下に要約する.(1)Bi・ポリイミドコンポジットは昇降温過程で室温抵抗率が増加する等の問題点があった為,ガラス微粉末を絶縁体に用いたところ,繰返し昇降温に対して1Ωcm程度の低い室温抵抗率を保持し,Biの融点以上の高温で10^6Ωcmを上回る抵抗率を示した.(2)Biの導電パスがサブミクロンオーダであるとする状況証拠に基き,PTCR特性のメカニズムとして「Biによる導電性ネットワークモデル」を提案した.また,抵抗率-温度特性に見られるヒステリシスがBi微粒子の凝固過程によるものとして説明できる.(3)Bi-Sn合金・ガラスコンポジットでは抵抗転移温度がBaTiO_3並に低下したが,その抵抗率温度特性は半導体的であり,抵抗変化は小さい.(4)チューブラ型及びスパッタパタン型のPTCR素子プロトタイプを作成した.両素子ともに,ミクロンサイズあるいはそれ以下のBiをガラスマトリックス中に封入することが,PTCR特性の発現において重要な因子である.(5)マイクロ波加熱プロセスによってBaTiO_3系PTCR材料の作成を試みた結果,同材料の室温抵抗の低下を実現し,性能改善の可能性を示した,しかしながら,そのPTCR特性はBi・ガラスコンポジットのそれを下回る.従来のPTCRセラミックスとは全く動作原理の異なる「金属-絶縁体転移型PTCR材料:Bi-絶縁体コンポジット」の「温度感応型電流制限素子」への応用に向けて実験的検討を重ねた.この材料は,絶縁体マトリックス中に分散したBi微粒子が構成する金属ネットワークの温度変化に伴う可逆的自己修復過程を利用するものである.PTCR特性メカニズムの解明と素子化の検討のため,2種類の新規電流制御素子のプロトタイプを作成した.また,既存のPTCR材料のマイクロ波過熱による性能改善の検討も並行して進めた.主な結果を以下に要約する.(1)Bi・ポリイミドコンポジットは昇降温過程で室温抵抗率が増加する等の問題点があった為,ガラス微粉末を絶縁体に用いたところ,繰返し昇降温に対して1Ωcm程度の低い室温抵抗率を保持し,Biの融点以上の高温で10^6Ωcmを上回る抵抗率を示した.(2)Biの導電パスがサブミクロンオーダであるとする状況証拠に基き,PTCR特性のメカニズムとして「Biによる導電性ネットワークモデル」を提案した.また,抵抗率-温度特性に見られるヒステリシスがBi微粒子の凝固過程によるものとして説明できる.(3)Bi-Sn合金・ガラスコンポジットでは抵抗転移温度がBaTiO_3並に低下したが,その抵抗率温度特性は半導体的であり,抵抗変化は小さい.(4)チューブラ型及びスパッタパタン型のPTCR素子プロトタイプを作成した.両素子ともに,ミクロンサイズあるいはそれ以下のBiをガラスマトリックス中に封入することが,PTCR特性の発現において重要な因子である.(5)マイクロ波加熱プロセスによってBaTiO_3系PTCR材料の作成を試みた結果,同材料の室温抵抗の低下を実現し,性能改善の可能性を示した,しかしながら,そのPTCR特性はBi・ガラスコンポジットのそれを下回る.室温抵抗が低く、抵抗ジャンプ幅が大きい新規コンポジット系PTCR材料の開発を目的としている。本年度は特に、(1)コンポジット材料におけるPTCR特性発現機構の解明と(2)最適構成材料の選定基準の解明に重点をおき、実験的検討を進めた。また、既存PTCR材料のマイクロ波加熱による性能改善研究も並行して進めた。主な結果を要約すると以下の通りである。(1)コンポジット材料を構成する電気絶縁体を種々変えて合成したが、いずれの材料でもPTCR特性の発現が可能であった。ただし、特性の安定性の面ではガラス材料が最適であった。(2)コンポジット材料の抵抗ジャンプ時の組織観察から、抵抗ジャンプはBi合金の融解時に生じる体積収縮に伴う導電パスの切断によることが明らかとなった。(3)コンポジット材料における抵抗ジャンプ特性のヒステリシス性は、分散したBi微粒子の融点と凝固点との違いに起因していることが明らかとなった。これらの結果は、平成11年度開催の学会で発表するとともに、論文としても投稿している。(4) BaTiO_3系PTCR材料に対するマイクロ波加熱プロセスの効果を調べた。マイクロ波加熱によりPTCR材料の室温抵抗低下を実現でき、性能改善が可能である。この結果は、学会講演のほかに論文としても印刷されている。BiガラスコンポジットPTCR材料(特許出願済み)の実用化に向けて、(1)繰り返し昇降温に対する性能劣化の改善、(2)電極形成技術の確立、(3)抵抗ジャンプ温度の低温化の3点を調べた。また、(4)新規PTCR材料の動作機構の解明も進めた。その結果、以下のことが明らかとなった。1)コンポジット体の成型プロセスで室温成型を採用してきたが、新たに衝撃圧を用いて成型した後に高温処理をすると、繰り返し昇降温に対する性能劣化が起こらないことを新たに見出した。

その結果、本材料の実用化に向けての最大の障壁がクリアされた。2)材料製造プロセスの簡略化は製造コスト低減の観点からも重要であり、Biガラスコンポジットと電極の一括形成技術の開発を行った。その結果、成型プロセスで同時に電極形成をする手法を新たに開発し、その有効性を確認した。3)Bi金属を低融点金属(In、Snなど)と合金化して、抵抗ジャンプ温度の低温化を試みた。抵抗ジャンプ温度の低温化は実現できたものの、InあるいはSnとガラスの反応により伝導特性が半導体的になる等の問題も残り、この点が今後の課題となった。4)示差熱分析、電子顕微鏡観察などを併用して、BiガラスコンポジットのPTCR特性(金属・絶縁体転移的電気抵抗変化)のメカニズムを調べたところ、我々が提案してきた「金属ネットワーク切断モデル」の妥当性が確認できた。これらの成果の一部は、現在、論文投稿し印刷予定となっている。また、特許出願準備中のものもある。従来のPTCRセラミックスとは全く動作原理の異なる「金属-絶縁体転移型PTCR材料:Bi-絶縁体コンポジット」の「温度感応型電流制限素子」への応用に向けて実験的検討を重ねた.この材料は,絶縁体マトリックス中に分散したBi微粒子が構成する金属ネットワークの温度変化に伴う可逆的自己修復過程を利用するものである.PTCR特性メカニズムの解明と素子化の検討のため,2種類の新規電流制御素子のプロトタイプを作成した.また,既存のPTCR材料のマイクロ波過熱による性能改善の検討も並行して進めた.主な結果を以下に要約する.(1)Bi・ポリイミドコンポジットは昇降温過程で室温抵抗率が増加する等の問題点があった為,ガラス微粉末を絶縁体に用いたところ,繰返し昇降温に対して1Ωcm程度の低い室温抵抗率を保持し,Biの融点以上の高温で10^6Ωcmを上回る抵抗率を示した.(2)Biの導電パスがサブミクロンオーダであるとする状況証拠に基き,PTCR特性のメカニズムとして「Biによる導電性ネットワークモデル」を提案した.また,抵抗率-温度特性に見られるヒステリシスがBi微粒子の凝固過程によるものとして説明できる.(3)Bi-Sn合金・ガラスコンポジットでは抵抗転移温度がBaTiO_3並に低下したが,その抵抗率-温度特性は半導体的であり,抵抗変化は小さい.(4)チューブラ型及びスパッタパタン型のPTCR素子プロトタイプを作成した.両素子ともに,ミクロンサイズあるいはそれ以下のBiをガラスマトリックス中に封入することが,PTCR特性の発現において重要な因子である.(5)マイクロ波加熱プロセスによってBaTiO_3系PTCR材料の作成を試みた結果,同材料の室温抵抗の低下を実現し,性能改善の可能性を示した.しかしながら,そのPTCR特性はBi・ガラスコンポジットのそれを下回る.
気管支肺胞上皮癌線維化巣におけるリンパ管のリモデリング

細気管支肺胞上皮癌の中心部線維化とリンパ管侵襲の関連について、リンパ管の線維化による変化を3次元的に観察した。直線状でつぶれたリンパ管が線維化進行に伴い、分枝頻度が高くなり内腔が開大した。中心部線維化部分では、拡張したリンパ管が癒合し、いくつかの部屋に分かれた槽を呈していた。リンパ管のリモデリングにより、肺癌全体に占めるリンパ管体積が増大し、より腺癌細胞がリンパ管内に入りやすくなるのではないかと推察された。症例として、Type A,B,Cの気管支肺胞上皮癌を5例ずつ収集ができた。通常の3ミクロンの切片にて、D2-40(リンパ管)、CD34(血管)、anti-TF(肺腺癌細胞、2型肺胞上皮細胞)、anti-actin(myobibroblast),エラスチカ染色(弾性繊維)で染色行った。肺リンパ管は、正常の肺胞壁のも毛細血管のネットワークにはなく、やや太い血管、細気管支周囲に存在しており、毛細血管のような細かいネットワークを形成していない。気管支肺胞上皮癌の線維化巣では一部、リンパ管が認められ、個の部位からの転移が考えやすくなる。線維化巣では血管は太く、ネットワークも荒くなっているが、2次元のプレパラートでは接触はみとめられない。現在、これらの症例において、ビブラトームで200ミクロンの厚切り切片を作成し、D2-40染色の条件設定を行っている。トリプシンもしくは電子レンジにおける前処理、染色条件、時間などの設定を行っている。トリプシン処理を行わないと、肺胞内の分泌物がD2-40染色を阻害し、リンパ管が染色されない。正常肺胞の毛細血管はD2-40染色では染色されないので、リンパ管はあまり密なネットワークを形成していない。狭義の間質にリンパ管が存在している。電子レンジの前処理では、肺胞内の分泌物を除くことができず、染色がよくない。肺癌部分のエラスチカ染色では、肺胞構造が収縮している像が認められているので、毛細血管との重染色を試みているが、染色の良い場合と悪い場合があり、一定化していない。昨年度に正常肺組織における、肺胞領域の毛細血管とリンパ管の染色を行った。血管はCD34にて染色し、リンパ管はD2-40にて染色した。リンパ管網は毛細血管のような細かいネットワークを形成しておらず、比較的太い気管支周囲に認められる。早期肺癌症例であるTypeA,B,Cの気管支肺胞上皮癌の染色を行っているが、抗体の浸透が悪いためか染色性の良い部分と悪い部分があり、昨年度認められた染色性の再現性があまりよくない。ただ、線維化部分ではリンパ管のネットワークがどうにか構築されているようである。肺胞置換性に増速している腺癌部分では、肺胞隔壁が肥厚している部分ほどリンパ管が染色される傾向にある。腺癌細胞がリンパ管にと密接に関連している像が認められえればよいと考えて観察しているが、腺癌細胞がリンパ管に密着している像は今のところ認められていない。また、リンパ管内に癌細胞が入っている像も今のところ認められていない。現在、染色性の安定化に向けて、トリプシン処理により癌組織の肺胞内に認められる粘液除去を行い、鮮明な画像を得ることができるように条件も検討している。電子レンジも試みているが、トリプシン処理の方がよい像が得られている。気管支肺胞上皮癌の中心部には線維化あり、弾性繊維が増生しているが、実際にはコラプスに陥っているだけである。線維化の中でのリンパ管増生が主体であるのか、周囲の置換性増殖を示している部分での増生が主体であるのかの検討も行っている。線維化と転移の関連が言われているので重要な点であると考えている。正常肺組織では、リンパ管網は細かいネットワークを形成しておらず、比較的太い気管支周囲に認められており、肺胞領域は虚脱しており、認められない可能性がある。昨年は、気管支肺胞上皮癌症例において、D2-40染色を行ったが、抗体の浸透が悪いためか染色性の良い部分と悪い部分があり、昨年度認められた染色性の再現性があまりよくなかったが、前処理に電子レンジを取り入れるようになってから染色性が向上した。線維化の強い中心部分では染色しにくいと考えられたが、同部でも良好な染色性が得られている。本年度は主に、野口分類におけるtypeC肺腺癌について検討した。1.中心部の線維化部分、2.肺胞置換型を示す浸潤部で線維化に近い部分、3、肺胞置換型で最外部分に分けて、リンパ管構造についてレーザー共焦点顕微鏡を用いて3次元的に観察した。線維化部分では、リンパ管密度は虚脱に陥った肺胞領域全体を加味しても高く、リンパ管は拡張していた。線維化部分での、リンパのうっ滞が、今までつぶれていたリンパ管を拡張させ、リンパ管密度を上げていることを示唆した。

リンパ管内に癌細胞は見つからなかったが、このリンパ管の拡張により癌細胞がよりリンパ管侵襲を起こしやすくなっていることが示唆された。肺胞置換型部分では線維化巣に近い肥厚した肺胞隔壁部分でリンパ管の密度および拡張が、癌の最外層より強く認められるようになっている。癌部分ではリンパ管は粗い網目構造をとっており、つぶれたリンパ管が拡張し、このような構造になることが示唆された。
量子閉じ込め励起子系の超短光パルス応答理論の研究

メゾスコピック物質などにおける閉込め電子系の超短光パルス応答を応答電磁場のナノスケール空間構造を取り入れて計算を行うべく以下の特徴を持つ計算手法の構築を行った。・応答の非局所性が正しく取り入れられる(物質の空間分散性が取り入れられる)。・応答電磁場と誘起電流密度のミクロな場所依存性が正しく取り入れられる。・応答電磁場と誘起電流密度の微視的運動がセルフコンシステントに取り入れられる(遅延相互作用が正しく取り入れられる)。・非線形効果が取り入れられる。物質系の密度行列の運動方程式とMaxwell方程式を連立させて数値的に解く方法において、取り入れる電子状態数の縮小、回転波近似、時間軸上での包絡線近似等を考慮することにより、上記計算を実行可能なものにした。上記方法を薄膜における閉込め励起子系に応用した結果、以下の知見が得られた。1.数百fs程度の幅を持つ短パルスであっても共鳴電磁場においてはナノスケールの空間構造が顕著に現れ、線形・非線形何れの領域においても長波長近似で成り立つ選択則が破れることが明らかになった。またこの様な状況においては本研究計画において開発された方法が不可欠であることが認識された。2.短パルスによるナノスケール薄膜中の多重反射効果による内部電場空間分布の実時間変化が初めて明らかになった。3.また上記の実時間変化の様子を反映した形で非線形信号が生じることが分かり、応答電磁場のナノスケール空間構造が非線形信号の時間特性においても重要な役割を果たしていることが明らかになった。またこの時間変化は内部電場の空間構造を無視すると全く記述できないことが分かった。本年度は、これまで開発してきた超短パルス応答の計算方法について以下の拡張、及び改良を試みた。1.背景の誘電率の効果を光のグリーン関数に取り込むことにより、共鳴だけでなく非共鳴準位からの寄与も取り入れる。2.試料サイズが大きくなってきたときの高エネルギー励起準位の寄与を無視する近似的取り扱いにより計算時間の大幅短縮を図る。3.回転波近似を取り入れることにより、密度行列の運動方程式をゆっくりと運動する成分だけの方程式に書き換え、計算精度を向上させる。これらの方法を取り入れた場合の計算をCuCl薄膜をモデルにして行った結果、1については、薄膜の場合において背景の誘導率が正しく取り入れられた計算が可能になり、実験との比較可能な量を計算できるようになった。2、3については、これまで出来なかった、内部電場の共鳴増大が大きく現れる程度の厚い膜厚までの計算が良い近似で可能であることが分かり、パルス応答に対する内部電場のナノスケールの空間分布の影響を議論する準備が整った。またこれらの検討の過程で以下のことを確認した。A.応答場と物質系の運動をセルフコンシステントに計算した場合に取り込まれるはずの励起と輻射幅が確かに計算できており、それのサイズ依存性も定常状態の研究において調べられている場合とコンシステントな結果が得られた。B.内部電波の空間分布がない場合には現れないはずの、輻射場と「薄膜中で閉じ込められた励起子の重心運動の波動関数が奇関数の状態」の結合が巨大化していることを示す信号が得られ、パルス応答においても内部電場のナノスケールの空間分布の影響が重要であることが明らかになった。本年度は、昨年度までに改良を重ねてきた超短パルス応答の計算方法についてさらに以下の改良を行い飛躍的な性能向上を得た。さらに励起子を閉じ込めた薄膜系に対してこの方法を応用した結果、以下のような重要な知見を得た。また、使用しているモデルの正当性を確認する意味もあり、微小共振器で行われている実験結果が確かにこのモデルで再現できること、また四光波混合信号の試料サイズ依存性を同じモデルで定常状態の場合で計算し、パルス計算の結果との比較に備えた。・行った改良本理論計算法においては、誘起電流密度による遅延場の評価が計算技術上最も困難な部分である。

適切に評価できなければ物質系と輻射場の自己無撞着性が損なわれるので、理論の根幹をなす部分であるが、厳密な計算には多大な時間がかかり、また大量のステップを必要とするため長い時間範囲の計算は計算精度を落とす。今年度はこの部分をゆっくりと運動する成分だけが残るように書き下す近似方を見いだし、それに従った計算を行った。・その効果計算時間、精度が飛躍的に向上した。特に計算時間は数千倍速くなった。また計算できる試料サイズ範囲、時間領域ともに圧倒的に拡張され、様々なパラメーター領域での研究が可能になった。・得られた知見多くの知見が得られたが、代表的なものを述べる。短パルスによるナノスケール薄膜中の多重反射効果による内部電場空間分布の実時間変化が初めて明らかになった。またこの実時間変化の様子を反映した形で非線形信号が生じることが分かり、この時間変化は内部電場の空間構造を無視すると全く説明が付かないことが分かった。本年度は、昨年度までに発展させてきたパルス計算法を4光波混合による位相共役信号の計算に適用し、内部電場の空間構造が著しく現れる条件下で位相共役信号がどのような時間特性を示すのかを明らかにした。また、様々な励起子閉じ込め系に対して本方法を適用する準備として周期的に閉じ込められた励起子の線形光学応答、及び単薄膜の4光波混合信号の定常状態での計算を行った。・4光波混合過程への適用入射光に膜に水平方向の小さな波数ベクトル成分を導入し、応答場をフーリエ変換することにより位相共役光に対応するモードを分離する方法を採った。・得られた知見(1)ナノスケール薄膜中では、位相共役信号は基本的に薄膜内での入射波のナノスケールなFabry-Perot干渉の影響を強く受け、応答時間特性にそれを反映した強い構造が現れることが分かった。また、位相共役信号自体も多重干渉を起こし、その効果が入射パルスが通過した後も残ることも明らかになった。これらは励起子の重心運動閉じ込め領域の試料に対するパルス応答の時間特性を支配する重要な因子と考えられ、実験結果を解析する上でも極めて重要な知見である。(2)最近、励起子の重心運動閉じ込め領域の試料からの4光波混合信号に長波長近似の選択則を破った形で閉じ込め準位間のビートが現れることが報告されているが、本方法による計算で確かにそのようなことが起こり得ることを裏付けた。
日本近代文学におけるしぐさの研究

予定通り、明治から昭和にわたる日本近代小説を検討した。1,明治初期から現代にわたる主要作家の代表作に絞り,次の作業を行ったー(1)登場,退場およびクライマックスの場面を主とする女主人公のしぐさと表情さらには服装,小道具,背景,環境等の典型的な場面をカ-ドに取る。(2)男主人公についても同様の作業を行う。(3)必要に応じて,その他の人物も取り上げ,これに関連づける。2,国立国会図書館・日本近代文学会館をはじめとする全国の図書館・研究資料室に実地調査に赴き,極力初出誌・初版本によって作家の表現意識を探るとともに,挿絵等にも当たって当時の時代相を確かめた。重要な資料はカメラおよびビデオにも収めた。3,M・L・ナップ著「人間関係における非言語情報伝達」(1983年,東海大学出版会),リ-ジャ-・ブロズナハン著「しぐさの比較文化ージェスチャ-と日英比較」(1988年,大修館)をはじめとする,比較文化論,しぐさ論,服装・風俗論等の諸文献にあたり,理論的な検討をすると同時に,作品分析の方法を再吟味した。4,「浮雲」「舞姫」「たけくらべ」「照葉狂言」「金色夜叉」「破戒」「田舎教師」「あらくれ」「細雪」「墨東綺〓」「暗夜行路」「或る女」「地獄変」「雪国」「武蔵野夫人」「金閣寺」「砂の女」「万延元年のフットボ-ル」「沓子」等の近代小説の代表作を重点的に分析した。5,上記を検討して,コンピュ-タ-分析の基本的なサンプルを作り,これをもとに全体的な展望を拓こうとしている。写真・ビデオの結果との組合わせも進めている。6,これらの作業から得た直接・間接の成果をもとに,別記のような著書および論文等を発表した。予定通り、明治から大正にわたる日本近代小説を検討した。1.明治初期の戯作文学・翻訳小説から「新思潮」派・三田派におよぶ主要作家の代表作に絞り、次の作業を行った-(1)登場、退場およびクライマックスの場面を主とする女主人公のしぐさと表情さらには服装、小道具、背景、環境等の典型的な場面をカ-ドに取る。(3)必要に応じて、その他の人物も取り上げ、これに関連づける。2.国立国会図書館・日本近代文学館をはじめとする全国の図書館・研究資料室に実地調査に赴き、極力初出誌・初版本によって作家の表現意識を探るとともに、挿絵等にも当たって当時の時代相を確かめた。3.M・L・ナップ著「人間関係における非言語情報伝達」(1983年、東海大学出版会)、リ-ジャ-・ブロズナハン著「しぐさの比較文化-ジェスチャ-と日英比較」(1988年、大修館)をはじめとする、比較文化論、しぐさ論、服装、風俗論等の諸文献にあたり、理論的な検討をすると同時に、作品分析の方法を再吟味した。4.明治から大正にわたる作家の代表作をとりあげて詳細な分析をし、典型作りを試みた。具体的には、二葉亭四迷「浮雲」、森鴎外「舞姫」、樋口一葉「たけくらべ」、泉鏡花「照葉狂言」、尾崎紅葉「金色夜刄」、島崎藤村「破戒」、田山花袋「田舎教師」、徳田秋声「あらくれ」、谷崎潤一郎「細雪」、永井荷風「〓東綺譚」、志賀直哉「暗夜行路」、有島武郎「或る女」、芥川龍之介「地獄変」がそれに当たる。5.上記を検討して、コンピュ-タ-分析の基本的なサンプルを作りつつある。

6.これらの作業から得た直接・間接の成果をもとに、別記のような著書および論文等を発表した。明治から現代にわたる日本近代小説の中,昭和期の88点を分析し,重ねて明治期以来の全200点の作品を再検討した。1,昭和期の主要作家の代表作に絞り,(1)登場,退場およびクライマックスの場面を主とする女主人公のしぐさと表情さらには服装,小道具,背景,環境等の典型的な場面をカ-ドに取る。(2)男主人公についても同様の作業を行う。(3)必要に応じて,その他の人物も取り上げ,これに関連づける。2.国立国会図書館・日本近代文学館をはじめとする全国の図書館・研究資料室に実地調査に赴き,極力初出認・初版本によって作家の表現意識を探るとともに,挿絵等にも当たって当時の時代相を確かめた。重要な資料はカメラおよびビデオにも収めた。3,昭和期の主要作家の代表作を取り上げて詳細な分析をし,典型作りを試みた。具体的には,川端康成「雪国」大岡昇平「武蔵野夫人」三島由紀夫「金閣寺」安部公房「砂の女」野間宏「青年の環」大江健三郎「万延元年のフットボ-ル」古井由吉「沓子」等がそれに当たる。4,上記を検討して,コンピュ-タ-分析の基本的なサンプルを作りつつある。5,これを前年度の作業結果とつき合わせつつ,日本近代におけるしぐさの変遷を全体的に追跡し、写真・ビデオの結果も組合せながら,全体的な展望帯と意義づけを試みている。6,これらの作業から得た直接・間接の成果をもとに,別記のような著書および論文等の発表を行った。
18世紀前半のロシア統治構造の研究-貴族エリート層の社会・文化的分析を中心に-

本年度は、主としてエカチェリーナ1世時代(1725-27年)におけるロシア統治構造の諸相の解明を目的とした研究論文の執筆を中心に研究活動を進め、同論文を完成させた。この中では、1.ロシア国家において初めて女性君主の正式な即位を可能とした、法的・政治的な前提条件の確認、2.エカチェリーナ政府による国内・対外政策の全般的傾向と時期的変遷の整理、3.当時の最上位の高官達による献策が政策決定過程に及ぼした影響の分析を通じての、皇帝権力と貴族エリート層との間の政治的関係の考察、4.当時の勤務層から皇帝宛てに提出された嘆願書の内容および処遇の数量的整理を通じての、ロシア勤務層の日常的な勤務態度や心性の考察、5.18世紀初頭における俸給システム整備の過程に見られる、ロシア政府による財政的苦境への対応のありようの追究、6.皇帝権力の強化に寄与した諸要素の分析(女帝の乏しい統治能力を補完する「寵臣」メーンシコフ公爵の機能、近衛重騎兵隊や皇帝の日常的儀礼による君主権力の「権威」の側面の強化の働きなど)、といった論題を扱った。なお、当該論文の執筆過程において不足の史料や文献の存在が明らかとなったため、2005年11月に2週間ほどモスクワに滞在し、現地の図書館および文書館でそれら文献の調査にも従事した。こうした成果に関しては、今後個別の論文や口頭報告の形で早急に外部に発信する予定である。その他、2004年末に早稲田大学西洋史研究会第45回大会で行った口頭報告を下敷きとしつつ、さらに論旨を整理し情報を追加する形で、ピョートル1世時代(1682-1725年)のロシアにおける国家儀礼の性格に関する雑誌論文も2005年度内に執筆した。本年度は、18世紀ロシア帝国の統治構造について、エカチェリーナ1世時代(1725-1727年)の実態解明を中心に研究活動を進めた。第一に刊行史料の『ロシア帝国法令全書』と『ロシア帝国歴史学協会集成』、さらに以前に現地文書館で収集した法資料を接合して数量的に整理することにより、18世紀初頭のピョートル1世による改革とエカチェリーナ政府による諸政策との間の連続性と相違点の双方を明らかにすることを試みた。従来の研究史においては両時代について断絶が強調されるきらいがあったが、今回の整理によりエカチェリーナ政府によるピョートル改革の基本的な方向性の継承、諸問題点の修正、さらに同政府がロシア帝国の統治システムの整備に果たした意義などの特徴を示せたように思う。この成果については、平成15年7月に東京大学で行われた日本18世紀ロシア研究会第1回研究発表会で口頭報告を行った。第二に当時の勤務層が皇帝政府に寄せた嘆願書を数量的に整理し、政府に対する彼らの要望の内容と用いた論拠を分析することで、彼らの勤務の実態と意識の双方を解明することを試みた。この成果については、同年10月に東京大学で行われたロシア史研究会大会において自由論題報告として発表した。またその後2ヶ月間ロシアに滞在し、不備であった史料の補完や最新の研究動向の把握に努めた。この結果、上記の報告内容に若干の修正を施した後、雑誌論文として投稿し掲載が決まっている。第三に夏期に約3週間、北海道大学に滞在し書庫内で集中的に作業することにより、ロシア革命前に刊行された雑誌等を中心に刊行文献の内容調査に努めた。第四に18世紀ロシア史研究を代表する研究者カメーンスキーの近著を手がかりに、他研究者による成果と比較検討することで、18世紀ロシア帝国を長いタイムスパンで包括的に捉える彼の視点に基本的に賛同しつつ、個々の問題点も指摘する形で書評論文を発表した。本年度は、エカチェリーナ1世時代(1725-27年)におけるロシア統治構造の諸相の解明を目的とした研究論文執筆の準備を中心に、研究活動を進めた。このような本年度における具体的な作業の中では、当時の官界・軍の中で最高権力を保持し実質的な統治機能を担っていたとされる、最高公爵メーンシコフの行動記録の分析が大きな位置を占めている。同記録の内で現存する1726-27年の記事を通じて、国家中枢における人的結合関係、高官の日常的な行動様式、実際的な事務処理へのメーンシコフの関与のありよう、などについて情報の整理に努めた。また上記の行動記録が欠落する1725年の情勢については、当時のロシアに駐在していた各国外交官による記録を渉猟し、ロシア宮廷内の権力構造の解明を進めた。さらに以前よりモスクワのロシア古文書館で収集してきた、メーンシコフ関連の諸史料の読解・整理を通じて、人事や褒賞などの場面を中心に、皇帝政府の法令が実地に適用される過程にも注目した。なお年度内の約3週間のモスクワ滞在により、文書館史料の補充に努めている。その他、早稲田大学西洋史研究会からの依頼に応じ、「ヨーロッパの『王権』」の論題による第45回大会(2004年12月4日)において口頭報告を担当した。そこでは、ピョートル1世時代(1682-1725年)のロシアにおける入市式や婚礼、戴冠式といった国家儀礼の性格について、欧米史学の最新の研究動向を紹介すると共に、改めて原史料にあたって具体的な式次第の内容や特徴の提示も試みている。

同シンポジウムは全世界的な傾向に沿い、「権威」の側面から君主権力の機能を捉え直そうとする企画であり、他報告者や参加者との間の比較史的な観点による議論を通じ、儀礼・表象研究の重要性を再確認することとなった。本年度は、主としてエカチェリーナ1世時代(1725-27年)におけるロシア統治構造の諸相の解明を目的とした研究論文の執筆を中心に研究活動を進め、同論文を完成させた。この中では、1.ロシア国家において初めて女性君主の正式な即位を可能とした、法的・政治的な前提条件の確認、2.エカチェリーナ政府による国内・対外政策の全般的傾向と時期的変遷の整理、3.当時の最上位の高官達による献策が政策決定過程に及ぼした影響の分析を通じての、皇帝権力と貴族エリート層との間の政治的関係の考察、4.当時の勤務層から皇帝宛てに提出された嘆願書の内容および処遇の数量的整理を通じての、ロシア勤務層の日常的な勤務態度や心性の考察、5.18世紀初頭における俸給システム整備の過程に見られる、ロシア政府による財政的苦境への対応のありようの追究、6.皇帝権力の強化に寄与した諸要素の分析(女帝の乏しい統治能力を補完する「寵臣」メーンシコフ公爵の機能、近衛重騎兵隊や皇帝の日常的儀礼による君主権力の「権威」の側面の強化の働きなど)、といった論題を扱った。なお、当該論文の執筆過程において不足の史料や文献の存在が明らかとなったため、2005年11月に2週間ほどモスクワに滞在し、現地の図書館および文書館でそれら文献の調査にも従事した。こうした成果に関しては、今後個別の論文や口頭報告の形で早急に外部に発信する予定である。その他、2004年末に早稲田大学西洋史研究会第45回大会で行った口頭報告を下敷きとしつつ、さらに論旨を整理し情報を追加する形で、ピョートル1世時代(1682-1725年)のロシアにおける国家儀礼の性格に関する雑誌論文も2005年度内に執筆した。
脳と心の性差と社会性発達を考慮した思春期うつの認知行動療法プログラムの開発

我々は認知行動療法の疾患特異的なプログラムの開発をしてきたが、うつ病に関しては、年代、性別などによる病態特異的なプログラムが更に効果を発揮すると考えた。動物を用いた研究では、マウスを用いた行動実験で、恐怖反応とその消去に明確な雌雄差があること、治療における社会的交流の有無が治療的差異をもたらすことを明らかにした。臨床的には、高校生に対する質問紙調査によって女子生徒が抑うつや社交不安が男子生徒に比べて重度であることがわかり、新たな思春期女子術病の治療プロトコルを開発した。1昨年度はマウス恐怖条件付けパラダイムを用いたパラダイムで、雌雄による恐怖消去に必要な日数の差を示した。今年度は、社会的交流の治療的差異が恐怖消去学習実験時に存在するかを、同種マウスの存在下に確認した。結果、同種個体の存在は、恐怖消去学習時に恐怖反応を減弱させる一方で、恐怖消去学習の固定は単独条件下と変わらなかった。人の認知行動療法条件下で、恐怖消去学習時に援助者が存在すると消去学習の成果に悪影響が出ることが指摘されている(Craske,2008)。我々の結果は、そのような悪影響は必ずしも生ずるものではなく、適切な援助者の存在で患者にとって心理的障壁の高い曝露療法に導入しやすくできる可能性を示唆すると考えた。2高校1年、2年生950人に調査用紙を配布し、有意に女子がうつ、社交不安が重度であった。女子学生群に関しては、ADISのうつ病の日常機能評価項目スコアが3以下の抑うつ障害なし群(n=155)と4以上の抑うつ障害あり群(n=208)にわけて分析を行ったところ、女子抑うつ障害あり群において、障害の重症度とDSRSCの“遊びにでかけるのが好きだ"の項目に負の相関がみられた。女子抑うつ障害群において、「遊びに出かける」動スケジュールによる行動活性化、ストレスコーピング増強の有効性が示唆された。一方で社交不安障害の個人認知行動療法における有効性に関して男性13名、女性8名を検討したところ、有効性に有意差はなかった。思春期の女子うつ病に対する認知行動療法に独自プログラムを開発した。本研究の目的は、思春期女子うつ病に対する認知行動療法プログラム開発を目的とした挑戦的萌芽研究として、生物心理社会モデルによる統合的なデータ収集を行うことにある。具体的に今年度は、生物モデルとして、マウスを用いた脳の性差とストレス反応の関連性について研究を推進した。このマウスの生物学的なデータから、将来的に、思春期女子うつ病の生物学的研究として、機能的脳画像研究を行う上での基礎的データとなりうる。これまでのマウスの行動実験は、統制しやすさから、オスのマウスが好んで用いられてきたため、メスのマウスの行動実験が、オスとどのように異なるかについての検討データは、非常に乏しい。今回の研究では、メスのマウスが、オスに比べて、ストレス対処行動、特に不安様行動について、恐怖条件付けパラダイムを利用してどのような差を示すかを検討した。結果、恐怖消去過程では、メスでは長いプロセスが必要で、明確な性差が確認された。同時に、発達過程において恐怖記憶の固定や、消去後の再燃は大きく異なっていた(Matsuda et al., in preparation)。このことは暴露療法の適用を考えたとき、恐怖の再燃を防ぐためには思春期という発達時期と性によってその方略を変える必要性を示唆する結果と考えている。また、社会的干渉と呼ばれる他のマウスの存在で恐怖記憶が変化する現象についての性差を検討する中で、現時点ではオスマウスでの検討が終了した。臨床面では、思春期に多く罹患し、うつ病を併発することの多い摂食障害患者に対する認知行動療法を継続して行い、一定の成果を得た。その中で、患者群と健常群での認知機能の差異が近赤外スペクトロスコピーによる計測で明らかになった。動物実験は概ね順調に経過している。患者群に対する質問紙調査、および思春期特有の問題に対する認知行動療法プログラムの確立については、その背景となる生物学的評価が遅れているため、今後進展をはやめる必要がある。動物実験は計画書記載のとおりに進行させる予定である。臨床面では、摂食障害患者群に認められた患者群と健常群での認知機能の差異は認知行動療法プログラム策定に取り入れたいと考えている。他は計画書に沿った進展を考えている。今年度同様、研究に使用する実験用試薬、動物、実験器具などの購入、学会旅行費、論文校正、投稿に用いる予定である。
単色エックス線の物質分析法を用いた放射線治療における全く新たな予後予測法の開発

人工ガーネット検出器を用いたdual energy CTにより初めて可能となった仮想単色X線等価画像による物質分析の手法を用いて、癌の物質組成と血流状態を定量的に評価することで、放射線療法における全く新たな予後予測法としてのdual energy CTの有用性と限界を明らかにすることを目的として検討を行った。その結果、以下の3点を明らかにした。dual energy CTによる物質分別、物質同定、定量化は正確であった。腫瘍サイズが大きくなるにしたがって平均ヨード密度は有意に低下していた。平均ヨード密度が低下している腫瘍では、腫瘍の大きさに関係なく、放射線治療後の局所再発が有意に多かった。デュアルエネルギーCTを用いた物質分析の精度と有用性について、基礎的および臨床的に明らかにすることを目的に今年度も研究を行った。昨年度の研究で明らかとなったビームハードニング効果が測定値に与える影響について、水ファントムを用いて検討を行った。その結果、水のCT値が、水ファントムの配列や個数によって影響を受けていることが明らかとなったが、その誤差はごく僅かであった。続いて、限局型肺腫瘍57例について、デュアルエネルギーCTによる解析を行った。その結果、腫瘍径が3cmを超える腫瘍では、3cm以下と比較し有意にヨード密度が低く、3cmを超える腫瘍では血流低下とそれに基づく低酸素状態が示唆され、放射線抵抗性をある程度予測できる可能性が示唆された。一方、腫瘍内のCT値(平均値)とヨード密度(平均値)にまったく相関がみられなかった。CT値はヨード造影剤のほかに、腫瘍内の水、空気、石灰化などの影響を受けるために、ヨード密度との相関がなかったものと考えられた。したがって、腫瘍の血流評価にはCT値よりもヨード密度のほうが有用であると考えられた。この研究成果を欧文誌に投稿し受理された。一方、肺野の物質分析の結果が、放射線性肺臓炎の予測因子になり得るかについても検討を追加した。放射線性肺臓炎発症群の肺野のヨード密度は非発症群と比較しやや高いものの、症例数が少なかったためか統計学的に有意とは言えなかった。今後も症例を追加して検討を加えたい。デュアルエネルギーCTを用いたモノクロマティックイメージングによる物質分析の精度と有用性について基礎的および臨床的に明らかにすることを目的に今年度の研究を行った。まず、造影剤(ウログラフィン)と蒸留水、無水エタノールと蒸留水の混合液をデュアルエネルギーCTで撮影し、ヨード密度と水密度を求めた。その結果、ウログラフィンを0.1%、0.2%、0.5%含んだ混合液のヨード密度は、各々7.52、12.96、30.92(100ug/cm3)、無水エタノールを20%、40%、60%含んだ混合液の水密度は、各々964.5、907.7、816.1(mg/cm3)であった。以上の結果により、物質の濃度と測定値は比例関係にあることから、デュアルエネルギーCTを用いた物質分析の精度はほぼ正確であることが明らかとなった。しかし、混合液の配置を変えると測定結果に誤差が生じることが分かり、ビームハード二ングによるアーチファクトがデュアルエネルギーCTでも生じているものと考えられた。続いて、限局型肺腫瘍54例について、デュアルエネルギーCTによる解析を行った。その結果、3cm以上の腫瘍は3cm未満の腫瘍と比較しヨード密度が低かったが、腫瘍のCT値とヨード密度に相関を認めなかった。大きな腫瘍では血流の低下により低酸素状態にあるものと考えられた。以上の結果により、従来のCTを用いた造影効果の判定よりもデュアルエネルギーCTを用いたヨード密度の測定値の方が、腫瘍の血流状態をより正確に把握できる可能性が示唆された。デュアルエネルギーCTを用いた物質分析の結果が、悪性腫瘍に対する放射線治療後の予後とどのように関わるのかについて、最終年度は最終解析と総括を行った。症例集積が目標数に達した限局型肺腫瘍について、プライマリーエンドポイントを3年局所制御率、セカンダリーエンドポイントを3年無病生存率として最終解析を行った。対象は、合計93例(男性68例、女性25例)、年齢中央値は76歳、原発性肺癌76例、転移性肺癌26例であった。うち、9例が2個の病変を有していたため、102腫瘍を対象とした。放射線治療は全例定位照射で、総線量の中央値50Gy、分割回数の中央値は5回であった。治療前の評価としてデュアルエネルギー造影CTを実施し、腫瘍全体を関心領域とし、ヨード密度を求めた。その結果、平均ヨード密度の中央値は1.864ml/mlであった。

中央値を基準として高ヨード密度群、低ヨード密度群の2群に分けて比較した結果、高ヨード密度群では、腫瘍サイズの小さいもの、および生物学的実効線量(BED)がやや少ない症例がやや多く含まれていた。高ヨード密度群と低ヨード密度群の3年局所制御率、および3年無病生存率は、各々、100%、79.2%(P=0.024)、87.0%、49.0%(P=0.024)であった。背景因子に偏りが見られたため、腫瘍径とBEDについてサブグループ解析を行ったところ、腫瘍径3cm以下、およびBED100Gy以下の群において、有意差が保たれていた。以上の結果から、低ヨード密度を示す腫瘍は局所再発、遠隔再発を有意に来しやすく、その原因として、腫瘍内の低ヨード密度、すなわち血流の低下が腫瘍内の低酸素状態をもたらし、放射線抵抗性を示したものと考えられた。したがって、ヨードを指標としたデュアルエネルギーCTによる物質分析は、放射線治療の予後予測に役立ち、今後の治療戦略を考える上でも有用なツールである。放射線科学プライマリーエンドポイントを局所制御、セカンダリーエンドポイントを領域制御として、頭頚部癌と肺癌各々100例について中間解析を行う予定であったが、肺癌の症例集積数は目標に達したものの、頭頸部癌はやや遅れている。観察期間がまだ短いため、分析結果と予後との相関関係がまだ明らかではないが、腫瘍サイズとヨード密度との相関について肺癌で検討した論文が欧文誌に受理された。デュアルエネルギーCTを用いて複数の検体を同時に撮影する場合、検体の配置によってはビームハード二ングによる測定値の誤差が生じることが分かったため、検体の配置と測定値の関係について、追加の基礎的実験が必要である。また、切除不能進行肺癌と進行頭頚部癌を各々100例を目標に症例集積を行っているが、紹介患者数の減少のため頭頚部癌の症例集積がやや遅れている。肺癌についてはおおむね順調に進んでいる。引き続き頭頸部癌の症例集積と経過観察を継続し、腫瘍の血流状態と放射線の効果との関連性を明らかにしたい。また、デュアルエネルギーCTの特徴のひとつでもある金属アーチファクトの除去が、放射線治療計画や前立腺癌シード治療後の術後線量評価に有用かどうかについても検討を加えたい。検体の配置と測定値の誤差について、基礎的実験を追加する。基礎的実験では水密度とヨード密度に着目して精度の検証を進めてきたが、その他の物質についてもデュアルエネルギーCTで解析が可能かどうかを検討する。引き続き肺癌と頭頚部癌の症例集積を重ね、腫瘍の血流状態と放射線の治療効果との関連性を明らかにしたい。また、高エネルギーの単色エックス線等価画像を用いると金属アーチファクトの少ない画像が得られるので、歯冠のアーチファクトの軽減が頭頚部癌の放射線治療計画に有用かどうかを人体ファントム等で検討したい。統計解析ソフトを購入する予定であったが、最新のヴァージョンを入手するため、次年度に持ち越した。SPSS解析ソフトの最新版を購入する予定である。該当なし
脊髄損傷における神経再生因子の同定と網羅的遺伝子解析

培養脊髄神経細胞を用いてメカニカルストレスに対するDNAマイクロアレイを用いた遺伝子発現解析を行った。細胞の機械的ストレスには、培養細胞に周期的牽引負荷を与えることができる細胞伸縮装置FX-3000TM-Flexercell Strain Unitを使用した。培養脊髄細胞は妊娠SDラットの胎生15日目の胎仔より採取し、3目間培養後機械的ストレスを加えた。機械的ストレスは1秒間伸展/弛緩(最大12%牽引)を継続的に加えた。遺伝子解析はRNA抽出後、GeneChip Rat Genome230 2.0により、クラスタリング解析、Gene ontology(GO)頻度解析、Pathway解析(KEGG解析)を行った後、特定の目的遺伝子に対しはPTPCRでの発現量を解析した。フィルタリングにより、23506のプローブセットを抽出、発現率2以上、発現差200以上をみたすものを、ストレスにより変動ありとし、3421のプローブセットを更に抽出した。クラスタリング解析では遺伝子発現パターンにより6つのグループに分割された。発現時間により緩徐にsignal値が上昇するものグループにおいてGO解析では"apoptosis"に属する44遺伝子が、"response to stimulus"に属する17遺伝子が抽出された。Pathway解析ではMAPK signahngの有意な変動が確認され、PT-PCRでも、PDGFR、G12、CACN、trkA/B、FGFR、Raf1、MKP、HGK、JIP3、HSP72、GADD45、GADD153のmRNAの増加を確認し得た。脊髄ヘメカニカルストレスは、膜損傷、軸索損傷、ニューロン伝達障害、異なった転写因子の発現、グリアの神経栄養因子関連産生を生じさせると考えられるが、ニューロン自身もまた遺伝子パターンを変化させ、その生存維持に応答していると推察された。マイクロアレイ法による胎仔ラット、成ラット脊髄切断モデル、および成ラット完全損傷不全損傷モデルにおける脊髄内全遺伝子発現に対するクラスター解析、Gene ontology頻度解析、Pathway頻度解析を行い、差異がみられた遺伝子に対するRT-PCRによる半定量解析と組織学的局在を調べた。各動物モデルの脊髄RNA抽出後、GeneChip Rat Genome 230 2.0により、クラスタリング解析、Gene ontology (GO)頻度解析、Pathway解析(KEGG解析)を行った後、特定の目的遺伝子に対してはPT-PCRでの発現量を解析した。発現時間により緩徐にsignal値が上昇するグループにおいてのGO解析では、"apoptosis"に属する44遺伝子が、"response to stimulus"に属する17遺伝子が抽出された。Pathway解析ではMAPK signalingの有意な変動が確認された。GO解析では、“apoptosis"に属する44遺伝子が、“response to stimulus"に属する17遺伝子が抽出された。既知遺伝子との発現解析との比較検討のため、DNAマイクロアレイと同様のサンプルを用いたマイクロビーズ(Megaclone法)を用いたMegasort解析、MPSS解析の実施を予定していたが、委託業者がこの解析を取り止めたため行えていない。24年度が最終年度であるため、記入しない。脊髄損傷のみならず、慢性脊髄圧迫モデルにおける遺伝子解析や、それに基づいた組織学的検討も行う予定である。
生きたままの腸管神経を覗く

本研究では、神経が光るトランスジェニックマウス(以下TGマウス)を使い、2光子励起顕微鏡(2PM)による正常な腸壁内神経のin vivo(生体内)イメージングにまず成功した。ついで、この2PMを用いてin vivoイメージングを同様に行い、腸管切離吻合モデルマウスにおける吻合部の損傷腸壁内神経の再生・新生過程を明らかにした。さらに、神経再生・新生過程を制御・促進する因子(低分子化合物:5-HT4受容体刺激薬)を特定し、腸壁内神経の再生が消化管機能・排便機能の改善効果をもたらすであろうことを明らかにした。これまでリハビリテーション分野ではほとんど着手されていない、画期的な研究である。本研究では、神経が光るトランスジェニックマウス(以下TGマウス)を使い、2光子励起顕微鏡による腸壁内神経のin vivo(生体内)イメージングに成功した。この手法を用いて損傷腸壁内神経の腸壁内神経の再生(新生)過程を明らかにし、神経再生・新生過程を制御・促進する因子(低分子化合物:5-HT4受容体刺激薬等)を特定し、腸壁内神経の再生が消化管機能・排便機能の改善効果をもたらすことを明らかにした。この研究は、腸壁内神経障害によって起こる消化管機能・排便機能障害を根本的に治療する方法を開発する基礎研究で、これまでリハビリテーション分野ではほとんど着手されていない画期的な研究である。今回申請者は、2光子励起顕微鏡にという画期的なテクノロジーを用いて、これまでの摘出腸管の免疫染色では得ることのできない生きたままでのin vivo(非侵襲)腸壁内神経イメージングを成功させ、さらには5-HT4受容体刺激薬、クエン酸モサプリド(MOS)が腸壁内神経の再生・新生促進作用を有するということを生きたままの神経細胞の観察によって明らかにした。具体的には、自然科学研究機構生理学研究所の鍋倉教室よりTGマウスの供与を受け、切離吻合モデルマウスを作成し、MOSを飲水投与しながら1ー2週間飼育後、腸管のin vivoイメージングを行い、腸壁内神経の再生・新生過程を時系列的に追跡した。さらに、神経活動に応じて強く光るTGマウスの腸管神経のin vivoカルシウムイメージングにも挑戦した。様々なラインのマウスを用いて、腸壁内神経細胞が光るラインを探した。その結果、C57BL/6・Thy1-G6-2A-mCherryが、アウエルバッハ神経細胞は緑色蛍光を示し、マイスナー神経細胞は赤色蛍光を示した。しかし、様々な刺激をしても蛍光強度が高まるという反応は得られなかったので、今後の更なる検討が必要である。本研究の目的は、神経が光るトランスジェニックマウス(以下TGマウス)を使い、新しいテクノロジーである2光子励起顕微鏡による腸壁内神経のin vivo(生体内)イメージングに成功することであった。この手法を用いて損傷腸壁内神経あるいは老齢モデルマウスの腸壁内神経の再生(新生)過程を明らかにし、最終的には神経活動に応じて神経が光るTGマウスを用いたin vivoイメージングにて神経再生・新生過程を制御・促進する因子(低分子化合物:5-HT4受容体刺激薬等)を特定し、腸壁内神経の再生が消化管機能・排便機能の改善効果をもたらすことを明らかにする。本研究は、腸壁内神経障害によって起こる消化管機能・排便機能障害を根本的に治療する方法を開発する基礎研究で、これまでリハビリテーション分野ではほとんど着手されていない、画期的な研究である。申請者のグループでは、すでに、直腸切離吻合モデルにて5-HT4受容体刺激薬が損傷した壁内神経の再生・新生を促進し、排便機能障害を速やかに回復させることを示している(クエン酸モサプリド用途特許第5089556号;Neurogastroenterol. Motil. 22: 806-814, 2010)。申請者は、通常の方法では観察できない腸管切離吻合術後の組織修復過程で生じた肥厚組織における5-HT4受容体刺激薬の腸壁内神経系の再生・新生過程の促進作用を、神経の光るTGマウスと2光子励起顕微鏡によるin vivo(生体内)イメージングを行うことにより成功させた。この成果は論文として発表した(PLoS ONE)。神経の光るTGマウスの腸管切離吻合モデルで、クエン酸モサプリドを1ー2週間飲水にて投与して、2光子励起顕微鏡によるin vivo(生体内)イメージングを行うと、吻合部の表面に近いところにまとまった神経細胞の固まりを光る細胞群として観察できた。申請者は、通常の方法では観察できない腸管切離吻合術後の組織修復過程で生じた肥厚組織における5-HT4受容体刺激薬の腸壁内神経系の再生・新生過程の促進作用を、神経の光るトランスジェニックマウス(TGマウス)と2光子励起顕微鏡によるin vivo(生体内)イメージングを行うことにより成功させた。

この成果は論文として発表した(PLoS ONE)。しかし、残念ながら、GFPによる蛍光は2光子顕微鏡で観察できたが、腸管を伸展してもその蛍光強度は変わらず、神経活動の変化を測定することはできなかった。この研究は本来次年度に進めるものであったので、全体としては、概ね順調に研究は進展していると言える。埼玉大学中井教授が作成する神経活動に応じて神経が光る別のラインのTGマウスを入手でき次第、in vivoイメージングによる生理実験法を確立する。910nmの波長で吻合部より肛門側で遺伝子組換え型蛍光カルシウムプローブ(Genetically encoding calcium indicators; GECIs)の反応をまず、無傷のマウスで、測定する。ついで、腸管内に挿入したバルーンを測光部位に影響を及ぼさないように水を注入して伸展するか、粘膜の電気刺激を行う。刺激により光る神経の蛍光強度が上昇する反応を捉えることができるか予備実験を行う。予備実験が成功したら、GECIsのTGマウスで腸管切離吻合モデルを作成し、クエン酸モサプリド10-100 microMを飲水投与する。2週間の飼育期間後、吻合部をチャンバーに確実に固定した後に、in vivoイメージングを行い、吻合部より口側部位の腸管を刺激して、再生・新生神経が反応するかどうかを調べる。さらに、GECIsのTGマウスの作成が上手くいかない場合には、オレゴングリーンBAPTA-AMなどのCa2+インディケーターを腸管に打ち込んで神経に取り込ませて測定する予定である。これらの実験がうまく行かなかったときには、神経幹細胞移植の実験を試行し、腸管切離吻合部位に新神経細胞が2光子顕微鏡で検出できるかどうか試みる。本研究課題を遂行するために必要な経費は、消耗品費と旅費等である。1)実験動物費として、マウス1匹2,500円x 80匹で200,000円/年となる。25年度で200,000円となる。糖尿病モデルマウスや老齢マウスをこのマウスから準備する。2)次に免疫染色をするための5種類の抗体は高価であり、25年度分で500,000円を計上する。3)また、実験用の薬品(麻酔薬、筋弛緩薬、マーキング色素を含む)は、25年度で500,000円を計上する。4) 24-25年度に亘って手術に必要な注射器、カテーテル、縫合糸など100,000円/年とオスモポンプやスポンゼル等薬剤を投与するのに必要な消耗品費として250,000円/年を計上する。(小計350,000円)5)生理研、埼玉大学への出張時の宿泊費として200,000円/年を計上する。交通費として200,000円/年を計上する。調査・資料収集のための旅費として、100,000円/年を計上する。(小計500,000円)6)論文投稿料として100,000円/年を計上する。1)ー6)を合計すると2,150,000円となる。