微小循環領域における酸素分布イメージング双方向顕微鏡システムの開発

1994 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05557007
• 研究機関: 京都府立医科大学
• 研究代表者: 伊藤 俊之 京都府立医科大学, 医学部, 講師 (90168360)
• 研究分担者: 八重樫 和宏 京都府立医科大学, 医学部, 助手 (90254367) ; 森本 武利 京都府立医科大学, 医学部, 教授 (30079694)
• キーワード: 微小循環 / 酸素分圧 / 酸素消費 / ガス輸送 / 拡散現像 / 輸送現像 / 蛍光顕微鏡法 / ビデオ顕微鏡法

研究概要

最近われわれは酸素感受性蛍光色素を固定した薄膜酸素センサーを開発し、ラット腸間膜微小血管床における酸素分布を二次元的に可視化することに成功した。これはセンサー薄膜と腸間膜血管とを極めて近接させ、透過光により微小血管像を、また落射蛍光により微小血管周囲の酸素分布を、ビデオ顕微鏡的に交互に観測・記録するものである。本研究の目的は血管周囲の酸素分圧の分布と微小血流とを同時観測しうる機器を開発することにあり、初年度(平成五年度)には機器の設計と組立を完了した。
今年度は実際に動物実験を行いつつ細部を改良して完成度を高めた。完成した双方向顕微鏡システムは向かい合った二台の顕微鏡(M1、M2)とその中間においた密閉チェンバーから成り、二台を独立に合焦させうる。蛍光観察時にはセンサー薄膜を水銀灯で落射励起し、蛍光像と血流をCCDカメラで双方から同時記録する。一方の蛍光顕微鏡M1はプローブ膜に合焦し、他方の顕微鏡M2は数十μm離れた腸間膜血管に合焦する。二台のカメラはそれぞれ別個のビデオレコーダに接続しており、独立した記録系である。
光学系・器械系の構成の概略は以上のようであるが、現在の問題点を挙げると:
(1)新規設計でなく既製の顕微鏡を流用して製作したため、微調整のための可動部を設けさせるを得なかった。これは便利ではあるが、全体としてはシステムの剛性を損ないやすい。
(2)合焦ノブなどに手が届きにくく、操作に不便さが残るので、合焦機構の電動化などを追加したい。
(3)動物を腹臥位で搭載するので、腸間膜、精巣挙筋などの微小血管床には使用できるが、例えば頬袋などを対象とするには、ステージまわりに多少の改造が必要である。
動物実験においては、毛細血管のみならず細動脈周囲にも酸素濃度勾配が明瞭に認められた。また酸素分圧分布の時間的変化から、腸間膜組織中の酸素拡散係数と酸素消費率を評価することも可能であった。

研究成果

• [文献書誌] T.Itoh etal.: "A closed chamber for intravital microscopy of the rat mesentery under controlled oxygen tension and temperature." Jpn.J.Physiol.43. 847-854 (1993)
• [文献書誌] K.Yaegashi etal.: "A new method to visualize tissue oxygen distribution using fluorescent microscopy." Jpn.J.Physiol.43. S97 (1993)
• [文献書誌] T.Itoh etal.: "Mapping of microscopic distribution of oxygen in the rat mesentery." Jpn.J.Physiol.43. S112 (1993)
• [文献書誌] 伊藤俊之 他: "蛍光法によるマイクロサ-キュレーションの計測" 非破壊生体計測研究連絡会ニュースレター. 16. 25-28 (1993)
• [文献書誌] 上坂龍至 他: "生体組織における酸素輸送過程の二次元計測と解析" 生物物理. 33. S121 (1993)
• [文献書誌] T.Itoh et al.: "In vivo visualization of oxygen transport in microvascular network." Am.J.Physiol.267. H2068-H2078 (1994)
• [文献書誌] T.Itoh etal.: "A novel method to analyze oxygen transport in the rat mesenteric microcirculation In:"Progress in Microcirculation Research",pp.235-238" Pergamon Press, 521 (1994)
• [文献書誌] K.Yaegashi etal.: "Oxygen transport in rat mesenteric microvessels visualized by an oxygen-sensitive membrane.In:"Progress in Microcirculation Research",pp.225-229" Pergamon Press, 521 (1994)