研究発表

ミミズ巨大軸索での興奮電位伝播速度が，体壁への頻回刺激によりどのように変化するかを腹髄神経節の頭側と尾側の断端をサクション電極で吸引し，興奮電位を外部誘導することにより調べた。頻回刺激の頻度により興奮電位伝播速度が徐々に遅くなるという新たな知見を得た。

開発した同軸型小型一酸化窒素電極について，その選択性，線形性，検出限界について検討したところ，窒素酸化物イオンに対する選択性が高く，またサブマイクロモル濃度の一酸化窒素濃度の測定が可能であることが分った。

内部照射型バイオリアクタ外側に種々の反射剤を取り付け，光合成効率について検討した。銀反射材と蛍光染料を塗布した反射材をこのバイオリアクタに取り付け，酸素発生速度を測ったところ，反射光エネルギ当たりの酸素発生速度は1.7倍になることが分った。これは蛍光反射材により光合成に利用されない緑色光が光合成に有益な赤色光に波長シフトしたためである。

様々な凍結条件で赤血球懸濁液を凍結させ，そのさいの有効熱物性値と凍結状態との関連を調べた。細胞内外の氷晶形成量の減少を有効温度伝導率の低下としてとらえることができた。また走査型電子顕微鏡で観察した細胞内凍結の状態は有効温度伝導率変化としてとらえられることを明らかにした。

気道形状が高頻度振動換気時のガス輸送に及ぼす影響を調べるために，複数の非対称分岐からなる気道モデルを用いて流れの様子を調べた。流れと局所ガス輸送効率との関連性について，２次流れの強度が右気管支側より左気管支側の気道で大きな値になり，この２次流れの局在性が正弦波振動流でのガス輸送効率の不均一性に対応することを示した。

培養内皮細胞に流れを負荷した時の細胞内カルシウム動態について蛍光色素カルシウムグリーン１と共焦点レーザ顕微鏡を併用して調べた。十字型の流路を用いて同じ方向に２度流れを加えると，細胞内カルシウム応答する細胞数も応答頻度も減少した。しかし２度目に加える流れの方向を90°変えると，応答細胞数と応答頻度の減少は同じ方向に加えた場合の減少と比べて小さかった。このことは内皮細胞は流れ方向を認識し，短時間の間その方向に対してのカルシウム応答性を抑制するような短期記憶メカニズムを持つものと考えた。

流れによるせん断応力がミトコンドリアのATP産生能に与える影響を調べるために，ミトコンドリア膜電位を蛍光色素JC-1により染色し，低せん断と高せん断を負荷した。低せん断負荷により膜電位差は大きくなり，また高せん断応力により小さくなることが分った。

培養血管内皮細胞形態を模擬した三角関数モデルを光造形法により作製した。そのモデルを流路内に置き，モデル周りの流れ場を計測することにより，壁せん断応力を見積もった。またこの結果を数値計算から求めたものと比較検討した結果，本方法により培養血管細胞周りの微小流れ場を計測することが可能であることが分かった。

対称単分岐モデルを用いて，分岐部における振動流中の軸方向ガス輸送を数値解析により調べた。発達した曲がり管内流れでは有効拡散係数の急激な上昇が見られた。また最大速度領域は２次流れにより側壁に沿って移動することも分った。

コオロギ感覚神経細胞に直接風刺激を与えた際に，介在神経細胞の樹状突起上で生じる細胞内カルシウム応答を可視化した。左右方向からの風刺激に伴って介在神経細胞のカルシウム濃度は特異的な上昇を示した。この細胞内カルシウム応答と興奮電位発生には遅れをあったことから，カルシウム応答を増幅するようなメカニズムが介在神経細胞内部には存在するものと思われる。

ミミズ腹髄神経節に膜電位感受性蛍光色素RH414を負荷し，直接神経細胞に電気刺激を与えた場合と体壁表面に力学的な刺激を与えた場合とでの神経細胞興奮を可視化した。刺激に伴って巨大軸索を伝播する興奮電位を確認した。

一酸化窒素を選択的に測定可能な微小ＮＯ電極を開発した。この電極はポーラログラフィを原理としており，電極先端径が10μm程度と小さいため，生体内で細胞間情報伝達物質として放出される一酸化窒素を測定するのに利用できる。

複数の非対称分岐管からなる気道ガスモデルを用いて，正弦波振動流における局所ガス輸送効率を測定したところ，局所的な流れの状態に依存して局所ガス輸送効率は変化し，また軸方向・各気道間で顕著な差があることが明らかになった。

内皮細胞は血流によりせん断応力を受けている。せん断応力により内皮細胞の形態は変化するが，形態変化とせん断応力との関係については明らかにされていない。そこで培養血管内皮細胞形態を光造形法により作製し，そのモデルを流路内に置くことにより，モデル周りの流れ場を計測し，壁せん断応力を見積るという手法を提案した。