hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
格子QCD計算によるカラー閉じ込め機構及びクォークグルーオンプラズマの研究

ゼロ温度での横波グルーオン伝搬関数を非等方格子で計算することで、等方格子に比べてスケーリングの破れが小さくなることを示した。さらに横波伝搬関数は赤外極限で抑制されており、位置空間の伝搬関数は2[fm]以上ではゼロになることを示した。これにグルーオンがハドロンのスケールを超えて伝搬できないことを示唆しており、グルーオンが閉じ込められていることを示している。さらに伝搬関数を有限温度で計算することで、横波グルーオンは非閉じ込め相でも赤外領域で抑制されていることを示した。これはQGPが閉じ込めから解放されたクオークやグルーオンからできているという従来の描像からは説明できない結果である。またこの結果はZwanzigerによって提案されていた「fundamental region gas」を支持するものであり、非閉じ込め相でもグルーオンの動力学は非摂動的であることを示唆している。またQCD真空の性質を明らかにするためにエンタングルメントエントロピーを格子QCD計算で求めた。その結果エンタングルメントエントロピーは系を2つに分けたときに一方の領域の大きさともに増大し、あるところから飽和することがわかった。これはQCD真空が有限の相関長をもっていることを示しており、ゲージ不変な相関長の存在を意味している。また有限温度でのエンタングルメントエントロピーは熱的エントロピーの寄与を含んでおり、その寄与を差し引くとゼロ温度の場合と同じ振る舞いをすることを示した。この結果は非閉じ込め相でも系が有限の相関長をもっていること、さらにその相関長が閉じ込め相でのものと変わらないことを示唆している。ゴースト伝搬関数に関しては、赤外領域で単極よりも強く発散することが示された。この結果は、これまでに我々が明らかにしてきたカラークーロンポテンシャルが閉じ込めポテンシャルになるという結果とも無矛盾な結果となっている。この計算結果から、カラー閉じ込めにおいてゴーストという非物理的な自由度が重要な役割を担っていることがわかる。これはカラー閉じ込め機構を解明する上で大変重要な結果であり、過去の研究で議論されてきたカラー閉じ込めのシナリオにおいて重要な自由度とされてきたものが、ゴーストのようなゲージ固定に関わる部分から生じる可能性を示唆している。グルーオン伝搬関数に関しては赤外領域で大きく抑制され、500[MeV]を境に減少に転じることが明らかになった。この結果は過去の理論研究で示唆されていたが、これまでの格子QCDシミュレーションではみられなかった。我々はクーロングージという物理的なゲージをとり、さらに大きな格子で計算することで、赤外領域での抑制を明らかにした。これはSU(3)Yang-Mills理論において初めて示されたものであり、グルーオンの閉じ込めを示唆する結果である。また、ここで計算したグルーオン伝播関数は同時刻での相関関数であり、これが赤外で抑制されるという結果は、有限温度でも同様にグルーオン伝播関数が抑制されている可能性を示唆しており、クォーク・グルーオンプラズマ相を理解する上で有限温度での計算は極めて重要となる。
災害救援のための中高度・長時間滞空型ソーラープレーンに関する研究開発

本研究は災害救援と通信利用を目的として太陽光発電を用いた長時間滞空型無人機システム(UAS)の構築に機体システムに関する要素技術を開発することを目的とします。これまでの研究成果に基づいてH30年度に次の内容を実施し、研究目的を達成しました。今年度に重点的に機体軽量化の研究を行いました。機体設計を全面的に見直した。太陽電池モジュールと機体を同時に設計し、サイジング最適化設計を行った結果は、主翼形状、lifting-body胴体形状、V字尾翼形状、配置関係、総重量など主要諸元を決めました。製作プロセスにおいてはさらに構造軽量化を図って、これまでの研究成果に基づいて適所適材に木材、航空べニア、樹脂、CFRP、などを併用しました。最終的に製作した機体の総重量は2kg未満となり、軽量化に成功しました。性能解析予測と飛行テスト、いずれも本機体は充分な長時間滞空性能を持つことを確認できた。推進システムに関してコンピュータによる性能解析と地上推力テストを実施し、特に本機体に適したモータとプロペラの組み合わせを決定しました。同時にプロペラ設計を試み、推進性能を確認しました。太陽電池モジュールに関して地上テストを行い、単独性能と推進システムの組み合わせ性能を計測しました。獲得した詳細なデータに基づいてパワーマネジメントシステムを調整し、電力システム効率の改善を行いました。MPPTについて経費節約のため、市販製品を導入し、パワーマネジメントシステムに組み込みました。本研究は太陽光エネルギーを動力源とするソーラープレーンの研究を先行的に行い、機体設計、飛行制御、材料、太陽光発電、通信などの多分野技術を統合する無人機システムを開発し、実用化になる基礎技術を提供することを目的とする。1ソーラープレーン最適化設計:過去の経験に基づいて、気象条件の太陽光照度を考慮した上で5号機の機体形状と搭載システムを設計した。搭載する太陽電池を変更したため、現在、機体設計を変更・改良し、6号機の設計を行っている。また、各部の構造重量と搭載システムについて数学モデルを構築し、設計に利用した。2軽量化機体製作:高いエネルギー変化率と軽量化のソーラーセルを調査し、3種類の材料を調査、性能を比較した結果、実エネルギー変換率28%となる太陽電池パネルを設計した。また、複数の構造材料と製作法を検討し、部品試作及び強度テストを行った。5号機の全備重量は同じ平面投影面積の4号機に比べ、0.5kg減の3.3kgとなった。3パワー制御システム:太陽電池の発電性能について地上テストを行い、電力出力性能と動力システムの動作を確認できた。また電力管理システムの開発に着手し、試作を行ったが、まだ充分な機能を満たしておらず、現在設計を改良しいる。4飛行テスト:2016年10月に製作した5号機の飛行テストを実施し、水平飛行、旋回、上昇、降下などを確認できた。機体の飛行性能と発電・出力のデータを採集し、データ解析を行った。各性能が良好であることを確認できた。5成果発表:国内会議口頭発表2回、国際会議発表1回全体的に順調に進展している。機体設計と製作を行い、軽量化に成功している。基本性能について地上テストと飛行テストを行った。しかし、やや遅れている状況でもある。当初の申請予算より、交付された経費が大幅に削減され、太陽電池の購入に資金が不足したため、やむ得ず、機体設計を変更することになり、再設計に時間がかかっている。また、外部協力者は約半年間に入院したため、代わりにものがすぐに見つからず、6号機の製作と飛行が遅れている。6月から再開する予定です。本研究は災害救援と通信利用を目的として太陽光発電を用いた長時間滞空型無人機システム(UAS)の構築に必要な機体システムに関する技術を開発することを目的とします。H29年度に次の内容を実施し、研究を進めました。1機体の空力最適化設計:1機目を製作して飛行テストを実施した結果、飛行性能を改良するために、機体の再設計が必要であることが分かりました。数値流体力学(CFD)より詳細な空力性能を解析し、設計全体を見直し、2機目の設計を行いました。また、従来よりソーラープレーンが低速で飛行するため、プロペラを新しく設計することを試みました。空力性能を含めて、各部重量推算と発電力・消費電力推算の数学モデルを構築し、機体最適設計を行いました。2軽量化機体製作:構造設計を見直し、各部品の試作を行い、極力に軽量化を図りました。太陽電池モジュールの設計を見直し、外部企業に製作を依頼しました。再設計した機体は搭載重量を変更せず、サイズを縮小し、3.3kgから2.5kgに軽量化することを目指しています。3パワー制御システム:太陽電池モジュールとリチウムポリマーバッテリーと推進系を含めたシステムの全体を設計しました。ソーラー電池モジュールの出力を制御する最大電力点追従装置MPPTを導入し、発電性能の向上を図りました。また、昇降圧による電力の損失を最大限に抑制するように回路を調整しました。4成果発表:1.「諏訪圏工業メッセ2017」出展。2.「大学知財群活用プラットフォーム(PUiP)新技術説明会」成果発表。当初は2機の機体設計開発を計画しており、1機目の機体を製作し飛行テストを実施したところ飛行性能を改良するため機体の設計を大幅に変更する必要が生じたました。より詳細な空力設計を行い、2機目を全面的に設計を見直しました。

機体サイズの変更に合わせて太陽電池モジュールの設計も見直しました。機体の再設計に時間が予想以上に掛かりました。その結果、計画全体が遅れるようになりました。現在2機目の設計が終わり、部品の試作を行っています。これから機体を製作する同時に、搭載システムの地上テストを実施します。秋頃に飛行試験を予定しています。本研究は災害救援と通信利用を目的として太陽光発電を用いた長時間滞空型無人機システム(UAS)の構築に機体システムに関する要素技術を開発することを目的とします。これまでの研究成果に基づいてH30年度に次の内容を実施し、研究目的を達成しました。今年度に重点的に機体軽量化の研究を行いました。機体設計を全面的に見直した。太陽電池モジュールと機体を同時に設計し、サイジング最適化設計を行った結果は、主翼形状、lifting-body胴体形状、V字尾翼形状、配置関係、総重量など主要諸元を決めました。製作プロセスにおいてはさらに構造軽量化を図って、これまでの研究成果に基づいて適所適材に木材、航空べニア、樹脂、CFRP、などを併用しました。最終的に製作した機体の総重量は2kg未満となり、軽量化に成功しました。性能解析予測と飛行テスト、いずれも本機体は充分な長時間滞空性能を持つことを確認できた。推進システムに関してコンピュータによる性能解析と地上推力テストを実施し、特に本機体に適したモータとプロペラの組み合わせを決定しました。同時にプロペラ設計を試み、推進性能を確認しました。太陽電池モジュールに関して地上テストを行い、単独性能と推進システムの組み合わせ性能を計測しました。獲得した詳細なデータに基づいてパワーマネジメントシステムを調整し、電力システム効率の改善を行いました。MPPTについて経費節約のため、市販製品を導入し、パワーマネジメントシステムに組み込みました。今後、6号機の改良設計を進めて、製作を着手し、できるだけ早期に機体を完成して、秋に飛行テストを再開する予定です。経費不足の状況において、多少の計画変更を実施せざるを得ない。太陽電池の選定に妥協案を採用し、またパワー制御システムの新規開発を中止して、可能の範囲内で最適な性能を達成するように努力する。6号機の設計・製作において、さらに空力性能の向上と機体の軽量化を極めて、飛行時に必要パワーを最大限に抑えるよう改良を試みる。低高度の飛行テストデータを利用して高度7kmの飛行性能を推測し、実用性を確かめる。最終年度に機体製作、地上テスト、飛行試験を順次に進めていく予定です。機体製作には軽量化の課題を優先的に考慮し、構造強度を確認したうえで全体の構造を見直し、構造軽量化を最大限に図ります。空力形状に関して、lifting-bodyの胴体設計を大幅に変更したため、飛行性能に影響することが予測されています。コンピュータによるシミュレーションを用いて慎重に飛行性能を検討します。また、太陽光発電を利用するため、発電性能が天気に左右されると思われます。
等質地域への地域区分を行う空間分析法の開発

本研究では、まず、等値線に基づいて地域区分を行う方法を提案した。そして、提案された方法および既存地域区分法方法を、そのさまざまなケースに対して適用し、この適用結果から、いずれの方法が優れるか明らかにすることを試みた。その結果、空間単位数がごく少数の場合、平均的には等値線に基づく方法が、部分地域内部の均質性の点で、他方法を上回った。ただし、空間的自己相関傾向が強い場合、あるいは、空間単位属性が多変量であり、変量間相関関係が弱い場合については、必ずしも等値線に基づく方法が優れないことも示した。以上のように、等値線に基づく方法が優れない場合はあるものの、空間単位数が多くなれば、こうした弱点は目立たなくなるように見受けられることも示した。なお、等値線に基づく地域区分を実行する算法については、今後とも研究すべきいくらかの課題を残した。地理学研究においては、等質地域の概念にもとづいて、一つの地域を区分すること(以下、「地域区分」と呼ぶ)がしばしば行われる。そのため、これまでにも様々な地域区分方法が提案されてきたが、それらによる区分結果は、部分地域が空間的に連坦しない、あるいは、均質性の点で大局的に最適ではない、といった改善の余地を残していた。本研究代表者は、研究開始年度以前に、単変量属性を持つ空間単位の集合のグループ分けによって地域区分を行うとき、均質性の点で大局的最適なグループ分けとなるための必要条件を導いている。本研究は、この必要条件を用いて、従来方法を上回る地域区分方法を開発することを目的としている。平成21年度は、第一に、地域区分方法に関する文献レビューを徹底化し、これまでの研究の限界点を可能な限り正確に見極めることを試みた。そして、このレビュー結果をまとめ、日本都市計画学会の都市計画報告集で公表した。第二に、必要条件に基づいて地域区分を実行するための計算手順の概略を固めた。これについては、日本地理学会の秋季大会において発表した。そこでの質疑・討論の結果から、いくつかの貴重な示唆と今後検討すべき課題を得ている。第三に、必要条件を用いることで、従来方法(の中でも、特に部分地域を均質にすると考えられるもの)よりも、さらに部分地域を均質にする例を見出した。このことからも、研究全体の方向性について、より確かな手応えを得ている。今後は、より一般的な場合においても、必要条件を用いる地域区分方法の優位性があるかどうかを理論的、経験的に確かめていく予定である。平成22年度には、本研究の地理学および地理情報科学上の位置づけをより明確にした上で、この必要条件に基づく地域区分方法を提案する論文をまとめ、日本地理学会の機関誌「地理学評論」に発表した。また、従来まで提案および利用されてきた(空間的連坦性を保証する)地域区分方法のうち、最短経路木(ミニマム・スパニング・ツリー)を用いる方法、および、空間的連坦性を考慮して拡張された階層的クラスター分析法(正確には、その一種)の計算機上への実装を行った。さらに、必要条件に基づく地域区分方法についても、現段階では、ごく小規模な空間データセットに対してのみ動作するものではあるが、計算機上への実装を行った。これまで動作検証した限りでは、作成された計算機プログラムに不具合は見あたらない。これにより、従来方法と研究代表者が提案する地域区分方法を比べたとき、どれが(空間的連坦性を満たした上で)最も均質性の点で最適となるか(あるいは、大局的最適となりうるか)を経験的に検証できる。平成23年度には、この経験的検証から取り組んでいく予定である。単変量属性値を持つ空間単位の集合のグループ分けによって地域区分を行うのであれば、等値線にしたがって区分を行う方法

(以下、「等値線法」)によって、従来方法よりも均質な部分地域が見出せると見込まれるという結果を(ここまでの研究で)得てきた。本年度は、空間単位の属性が多変量の場合、まず多変量属性に対して主成分分析を実行し、第一主成分得点の等値線にしたがって地域区分を行うという"拡張された"等値線法について研究を進めてきた。過年度までの研究においても、比較的空間単位数が少数であり、空間単位の属性は単変量である場合に限ってではあるが、等値線法および、先行研究において部分地域の高い均質性を実現すると目されている方法を実行するプログラムを作成・準備してきた。今年度は、多変量属性の場合にも用いうるように、そのプログラムに改変を加え、乱数発生による何パターンものデータへの適用結果より、以下のことを明らかにした。まず、属性が多変量であったとしても、平均的には、等値線法が従来方法よりも、内部の均質性が高い部分地域を見出すことを明らかにした。また、平均的にいって、等値線法は、比較的少数の区分候補を挙げた上で、内部が非常に均質な部分地域を見出す、"効率的な"方法であることも(考案した指標を用いて)明らかにした。さらに、変量間の相関関係が弱い場合には等値線法の従来方法に対する優位性が揺らぐものの、空間単位数が多くなれば、そうした弱点が解消されていくように見受けられるという結果も得た。以上の成果を、日本地理学会の学術大会において発表し、質疑の場において、(本研究課題は最終年度を迎えたが)今後研究を深めてゆく上での貴重な示唆を得た。
分子生物学的手法を用いたイチゴ花芽新規検定法の開発

昨年度から引き続きイチゴにおける花芽分化時に特異的に発現する遺伝子のクローニングを進め、シロイヌナズナを始めとする各植物のFT塩基配列と類似性の高い塩基配列が得られ,これをFaFTと名付けた.またバラのTFL1塩基配列と類似性の高い塩基配列が得られ,これをFaTEL1と名付けた.イチゴを短日夜冷処理区(花芽誘導区)とコントロール区(花芽非誘導区)で栽培し花芽分化の様子を顕微鏡下で確認したところ,短日夜冷処理区では処理後35日に花芽の分化が見られ、コントロール区では35日後では花芽分化は確認されなかった.葉において,短日夜冷処理区では全てのステージでFaFTの発現が確認出来なかったのに対し,コントロール区では全てのステージでFaFTの発現が確認された.また,明条件になって1時間から8時間目まで1時間毎に発現を解析したところ,コントロール区ではどの時間も発現が確認された.さらに短日夜冷処理区では2および8時間目においてFaFTの発現は確認されなかった.FaTFL1は葉・葉柄・クラウンにおいて特に目立った変化は見られなかった.一方クラウンにおけるFaFTは、花芽分化が確認できた短日夜冷処理区の35日目で明らかな発現上昇が見られた。これは、短日夜冷条件下では、クラウンにおいてFaFTの発現が上昇し、花芽分化を引き起こしていることを示唆する結果であった。つまりこのFaFTは花芽分化の指標となりうることが明らかとなったが、発現部位がクラウンであったため、今後は葉において指標となる遺伝子候補を探索する必要がある。イチゴ'とちおとめ'(Fragaria×ananassa)を実験材料として用いて、17時-9時まで、15°Cで遮光の条件で短日夜冷処理を施したイチゴの苗を処理区とし、露地で育てたイチゴの苗をコントロール区とした。それぞれ、処理開始(7月1日および7月27日)後0日、5日、15日、25日、35日の午前11時に葉を採取した。各処理区の各ステージから抽出したtotal RNAに対してDNase処理を行った後、RT-PCRでFaFTの塩基配列を決定し、半定量的RT-PCRにより発現解析を行った。その結果、単離した塩基配列はシロイヌナズナを始めとする各植物のFT塩基配列と類似性が高かく、FaFTと名付けた。短日夜冷処理区では5日、15日、25日、35日の全てのステージにおいてFaFTの発現が確認出来なかったのに対し、コントロール区では0日、15日、25日、35日の全てのステージにおいてFaFTの発現が確認された。またコントロール区の各ステージ間でFaFTの発現に大きな違いは見られなかった。花芽を誘導するはずの短日夜冷処理区でFaFTの発現が確認出来ず、花芽を誘導しないコントロール区でFaFTが発現したことから、今回単離してきたFaFTは塩基配列としてはFTと同じPhosphatidylethanolamine Binding Proteinファミリーに属しながらも花芽分化を抑制するTFL1(terminal flower 1)と同じ機能をしている可能性が考えられる。今後はFaFTのcDNA全長塩基配列を決定し、シロイヌナズナに形質導入をすることにより、FaFTの働きを決定しイチゴの花芽分化に関する情報を得て、新規検定法への応用を試みる予定である。
内皮細胞との相互作用によるがん細胞のアポトーシス誘導機序の解析

(1)内皮細胞によるがん細胞のアポトーシスの機序活性化した血管内皮細胞が白血病細胞と共培養するとアポトーシスをきたすことを示した。またマウスにおいて担がん状態を作成し、腹腔内および皮下腫瘍に対してアポトーシス誘導による抗腫瘍効果を示した。これまでに報告されたTNF, Fasの系は介さずに生じることを示した。抗腫瘍化学療法剤エトポシドとの併用でも増強効果が認められた。血管内皮細胞において、内皮型インターロイキン8遺伝子の発現は、TNF, IL-1αによって調節されていることを示した。インターロイキン8の分解については、アミノペプチダーゼのひとつであるCD13が関与しており、CD13遺伝子導入した白血病細胞を用いて、アポトーシスを検討したところ、酵素活性の増強によりアポトーシスは抑制された。またアミノペプチダーゼ阻害剤によって解除された。CP13が始めから強く発現している白血病細胞では内皮細胞由来インターロイキン8に抵抗性を示したが、アミノペプチダーゼ阻害剤によって解除され、細胞死が誘導できた。今後の治療に有用な所見である。(2)内皮型インターロイキン8の活性部分の同定N末端5ペプチドによってアポトーシス誘導及び抗腫瘍効果を担癌マウスでも示した。活性部分を同定するために合成ペプチドによる研究では、そのうち4残基があれば、アポトーシス誘導活性があることを示した。現在このペプチドの活性についての機構を解析するために結合蛋白の遺伝子クローニングを行っている。
ウサギにおける骨盤内静脈叢および硬膜外静脈叢の血行動態とその生理学的解析

仙骨腫瘍にたいする仙骨全摘術においては、止血が困難な骨盤内静脈叢や硬膜外静脈叢からの持続的な出血をきたすことが多い。出血対策として静脈叢の鬱血を回避する方法を実験的に検討した。対象と方法:体重3.0-3.5kgの日本白色家兎を用いた。1)静脈造影;内腸骨静脈の結紮の有無による骨盤内の静脈血行の変化を観察した。(各3羽)。2)血管鋳型作製;碩化剤を加えた造影剤を使用して静脈系の血管鋳型を作製した(n=2)。3)内腸骨静脈圧測定:後殿静脈にカニューレを挿入し、内腸骨静脈圧を測定し、以下の操作による変化を調べた。a)内腸骨静脈の結紮。(N=20)。b)総腸骨動脈分岐部における大動脈の結紮(n=5)。c)人為的に出血させるための碩膜外静脈叢の切断(n=5)。d)骨盤部の挙上(n=5)。結果1)内腸骨静脈結紮(-)群では後殿静脈に注入した造影剤は内腸骨静脈から下大静脈に流れ込んだ。内腸骨静脈結紮(+)群では造影剤は内腸骨静脈から硬膜外静脈叢に流入した。2)内腸骨静脈と硬膜外静脈叢との連絡路は主に第1仙骨孔を通る分節静脈であった。3)全身麻酔下の内腸骨静脈圧は平均7.2±0.2mmHgであった。a)内腸骨静脈の結紮によって内腸骨静脈圧は8.6±0.2mmHgと上昇した。a)に加えて、b)大動脈の結紮は内腸骨静脈圧を8.6±0.1mmHgから7.6±0.2mmHgへと低下させた。a)に加えて、c)硬膜外静脈叢の出血にともない内腸骨静脈圧は8.5±0.3mmHgから7.1±0.1mmHgと低下した。d)内腸骨静脈圧は、頭側を20度下げると8.6±0.3mmHgから5.8±0.1mmHgと低下した。考察:内腸骨静脈の結紮は骨盤内静脈叢の鬱血をひきおこし、その結果、側副血行路を介して硬膜外静脈叢の鬱血をもひきおこすものと考察した。また、動脈の結紮と頭側を下げた体位は内腸骨静脈圧を低下させ、仙骨周囲静脈叢の鬱血を回避するために有用と考えた。(各3羽)。(N=20)。仙骨腫瘍にたいする仙骨全摘手術においては、止血が困難な骨盤内静脈叢や硬膜外静脈叢からの持続的な出血をきたすことが多い。

対象と方法:体重3.0-3.5kgの日本白色家兎を用いた。1)静脈造影;内腸骨静脈の結紮の有無による骨盤内の静脈血行の変化を観察した。(各3羽)。2)血管鋳型作製;硬化剤を加えた造影剤を使用して静脈系の血管鋳型を作製した(n=2)。3)内腸骨静脈圧測定:後殿静脈にカニューレを挿入し、内腸骨静脈圧を測定し、以下の操作による変化を調べた。a)内腸骨静脈の結紮。(N=20)。b)総腸骨動脈分岐部における大動脈の結紮(n=5)。c)人為的に出血させるための硬膜外静脈叢の切断(n=5)。d)骨盤部の拳上(n=5)。結果1)内腸骨静脈結紮(-)群では後殿静脈に注入した造影剤は内腸骨静脈から下大静脈に流れ込んだ。内腸骨静脈結紮(+)群では造影剤は内腸骨静脈から硬膜外静脈叢に流入した。2)内腸骨静脈と硬膜外静脈叢との連絡路は主に第1仙骨孔を通る分節静脈であった。3)全身麻酔下の内腸骨静脈圧は平均7.2±0.2mmHgあった。a)内腸骨静脈の結紮によって内腸骨静脈圧は8.6±0.2mmHgと上昇した。a)に加えて、b)大動脈の結紮は内腸骨静脈圧を8.6±0.1mmHgから7.6±0.2mmHgへと低下させた。a)に加えて、c)硬膜外静脈叢の出血にともない内腸骨静脈圧は8.5±0.3mmHgから7.1±0.1mmHgと低下した。d)内腸骨静脈圧は、頭側を20度下げると8.6±0.3mmHgから5.8±0.1mmHgと低下した。考察:内腸骨静脈の結紮は骨盤内静脈叢の鬱血をひきおこし、その結果、側副血行路を介して硬膜外静脈叢の鬱血をもひきおこすものと考察した。また、動脈の結紮と頭側を下げた体位は内腸骨静脈圧を低下させ、仙骨周囲静脈叢の鬱血を回避するために有用と考えた。仙骨腫瘍にたいする仙骨全摘術においては、止血が困難な骨盤内静脈叢や硬膜外静脈叢からの持続的な出血をきたすことが多い。出血対策として静脈叢の鬱血を回避する方法を実験的に検討した。(各3羽)。(N=20)。d)骨盤部の挙上(n=5)。内腸骨静脈結紮(+)では造影剤は内腸骨静脈から硬膜外静脈叢に流入した。3)全身麻酔下の内腸骨静脈圧は平均7.2±0.2mmHgであった。
老化および糖尿病発症におけるＣ１ｑ誘導性Ｗｎｔシグナルの果たす役割の解明

老化に伴い心不全や糖尿病などの老化関連疾患の発症率が増加するが、老化および老化関連疾患の病態生理に関わる分子機構は明らかになっていない。本研究で我々は、病原体から身を守るために重要な役割を果たしている補体分子が、加齢に伴って身体の中で増加し、Wntシグナルを活性化することで骨格筋の再生能を低下させることを見出した。また、肥満・加齢に伴う糖尿病発症にもC1q増加が関係している可能性を見出した。さらに圧負荷による心不全発症にも補体分子が重要である可能性や、心臓でのWntシグナル活性化が心不全の原因となっている可能性を見出した。本年度は、1)ClqによるWntシグナル活性化メカニズムの解明2)ClqによるWntシグナル活性化が老化表現型として出現する骨格筋再生能低下に与える影響の解明。についてさらに詳細な検討を行ない、Cell誌に受理された。具体的には、1-A)補体ClqはClr,Clsと複合体を形成(Cl複合体)、Wntシグナルの共受容体であるLRP5/6の細胞外ドメインを切断することにより細胞内にシグナルを伝達すること。1-B)LRP6の細胞外ドメイン切断断片が血中に観察され、加齢に伴い増加すること。2-B)ClqによるWntシグナル活性化をClr,Clsの内因性インヒビターであるCl-INH、Clsに対する中和抗体を用いて抑制することで老齢マウスの骨格筋障害後の再生能を回復させること。を見出した。また、中枢系メラノコルチンシステム系の変異により肥満と耐糖能低下の表現型を示すAyマウス(C57BL/6バックグラウンド)とClqノックアウトマウスを交配し、得られたマウスに高脂肪食を負荷し糖尿病を誘発したところ、Clqノックアウトマウスでは耐糖能の低下がおこらず、Clqにより惹起されるシグナルが糖尿病発症において促進的な役割を果たしていることが示唆された。ところが、当初の予想と異なり、脂肪組織における遺伝子発現はClqノックアウトマウスでも変化がなく、脂肪組織以外の組織にClqが作用している可能性が示唆された。また、老齢マウスにおける老化促進の表現型には、幹細胞の変化(骨格筋の場合、衛生細胞)ではなく、間質細胞の増殖および活性化の結果起こる「線維化」がより重要な役割を果たしていることが考えられた。Clqコンディショナルノックアウトマウスの作成に成功した。平成25年度には骨格筋再生能低下以外にも加齢に伴って発症率が上昇する疾患(老化関連疾患)においてC1qおよびWntシグナル活性化が果たす役割の解析を進めた。大動脈縮窄術圧負荷を加えることで心不全を誘導するマウスでは心臓におけるC1q, C1r, C1sの各遺伝子およびWisp1, Wisp2. Nkd1, Nkd2といったWntシグナルの標的遺伝子が増加していた。C1qノックアウトマウスにも同様の手術を行ったところ、心肥大から心不全への進行が抑制されていた。また、心筋細胞や血管内皮特異的にWntシグナルを活性化させるモデルマウスを作成したところ、いずれのマウスにおいても進行性の心機能低下および心不全による死亡率の上昇を認めたことから、C1qおよびWntシグナルの活性化が老化関連疾患である心不全の発症もしくは進行に貢献している可能性が示された。野生型マウス、C1qノックアウトマウスおよびC3ノックアウトマウスの寿命および加齢にともなう耐糖能異常の表現型を確認した。C1qノックアウトマウスと野生型マウスの寿命に有意差を認めなかったが、C3ノックアウトマウスは有意に寿命が短縮した。野生型マウスでは加齢に伴い体重の増加率は減少するが、C1qノックアウトマウスでは体重が増加し続けた。また、空腹時血糖については野生型マウス、C1qノックアウトマウス、C3ノックアウトマウスで変化を認めず、加齢に伴う耐糖能異常にC1qは影響を及ぼしていない可能性が考えられた。平成24年度にはC1qによるWntシグナル活性化機構およびC1q誘導性Wntシグナル活性化が骨格筋の再生能低下という老化の表現型に重要な役割を果たしていることをCell誌に報告した。また、骨格筋再生能低下以外にも加齢に伴って発症率が上昇する疾患(老化関連疾患)においてC1qおよびWntシグナル活性化が果たす役割の解析を進めた。大動脈縮窄術圧負荷を加えることで心不全を誘導するマウスでは心臓におけるC1q, C1r, C1sの各遺伝子およびWisp1, Wisp2. Nkd1, Nkd2といったWntシグナルの標的遺伝子が著明に増加していた。C1qノックアウトマウスにも同様の手術を行ったところ、心肥大から心不全への進行が抑制されており、線維化を促進する各種遺伝子の発現上昇が抑制されていたことから、C1qが心不全発症・進行の段階で起こる線維化を促進している可能性が示された。C1qノックアウト

マウスおよびC3ノックアウトマウスを中枢系メラノコルチンシステム系の変異により肥満と耐糖能低下の表現型を示すAyマウス(C57BL/6バックグラウンド)と交配した結果得られるマウスと交配し、耐糖能異常の表現型を確認したところC1qノックアウトマウスのみで耐糖能異常の出現が遅延しており、C1qノックアウトマウスで認められた表現型が古典的補体経路ではなく、C1q誘導性Wntシグナル活性化阻害によるものであることが予想された。ところが、さらに長期間高ショ糖食負荷を加えたところ、全ての遺伝型マウスで血糖値は正常化した。C57BL/6マウスでは高血糖持続状態に対する膵島の代償反応が強く起こるためと考えている。C1qコンディショナルノックアウトマウスとタモキシフェン誘導性に全身でCre/LoxP反応を引き起すことが可能なRosa-CreERTマウスを作成した。老化および糖尿病におけるClq誘導性Wntシグナル活性化が果たす意義を解明するためには、ClqがどのようにしてWntシグナルを活性化するか、さらに老化および糖尿病においてClqがどの組織・細胞にどのような病理的変化を引き起こしているかを明らかにすることが重要である。我々は本年度、糖尿病および老化においてClqが促進的に作用していることを明らかにしたが、その作用点として、糖尿病の場合は脂肪以外の臓器、老化においては線維化が重要な役割を果たしていることを見出した。さらに我々はClq誘導性Wntシグナル活性化の詳細なメカニズムを完全に明らかにした。メカニズムを明らかにすることで、Clq誘導性Wntシグナル活性化をより特異的に阻害できる経路を探索することができると考えられる。また、来年度以降の方針を決定づける研究がされたことから、現在の達成度は概ね順調に進展しているものと考えている。25年度が最終年度であるため、記入しない。加齢により老化の表現型の一つである骨格筋再生能低下がおこるメカニズムにC1q誘導性Wntシグナル活性化が関与していることを解明し、発表した。また加齢に伴って発症率が増加する疾患である心不全や糖尿病といった病態にC1qおよびWntシグナル活性化が関与していることが明らかとなった。これらのメカニズムが明らかになったことから、Wntシグナル活性化あるいはC1q誘導性Wntシグナル活性化を阻害する化合物の投与実験を開始する体制が整備された。計画当初では老化における幹細胞、糖尿病における脂肪組織に対してClq誘導性Wntシグナルがどのような意義を果たしているか検討予定であったが、老化については線維化、糖尿病については脂肪組織以外(経口グルコース負荷テストの結果からは肝臓が最も疑わしい)でClqが何かしらの役割を果たしている可能性が示唆される。線維化は老化に伴って様々な組織で観察される現象であるが、加齢に伴い線維化が増えるメカニズムについては明らかになっていない。今後は老化における線維化がどのようなメカニズムで起こり、Clq誘導性Wntシグナル活性化のもつ線維化促進作用は、老化や老化関連疾患においてどの程度普遍性のある的なものなのかについて検討する。近年、炎症、特に脂肪組織における炎症が糖尿病において果たす役割に注目が集まっているが、耐糖能異常に対し抵抗性であるClqノックアウトマウスにおいて脂肪組織の変化は認められなかった。
サクションと弾性波測定を伴う一軸・三軸試験による原地盤の強度・変形特性の推定法

本研究は(1)サクションの測定を伴う一軸圧縮試験結果に基づく原位置強度推定法の検討、(2)ベンダーエレメントシステム併用の三軸圧縮試験による原地盤の変形特性の推定方法の検討、の二つのサブテーマからなる。以下に各々についての研究成果の概要を記す。1.サクションの測定を伴う一軸圧縮試験に基づく原位置強度推定法に関する研究粘性土の室内せん断試験として最もよく行われる一軸圧縮試験と並行して供試体のサクションを測ることによって残留有効応力(σ'_r)を知り、これと原位置の有効土被り応力(σ'_r)との比を疑似過圧密比QCR(=σ'_r/σ'_r)とすれば、一軸強度(qu)とσ'_rの比qu/σ'_rQCR関係は両対数グラフ上で直線で表されることが、研究代表者らの従来の研究によって分っている。したがって、この関係を利用すれば試料の乱れの影響を含んだ一軸圧縮強度quを補正して原位量強度を推定出来る。そこで、この方法の適用範囲を確認するとともに、海外の粘性土にまで対象を広げ、補正後のqu/2値と原位置試験から得られた“強度指標"の地盤の深さ方向の変化傾向とを比較した結果、提案法の妥当性と実務上の有用性が確認された。2.原地盤の変形特性の推定方法に関する研究圧密試験の圧密容器および三軸試験装置に組込んだベンダーエレメントシステム(以下、BE)を用いて各種応力下でのせん断波の速度から求めた不撹乱粘土のせん断弾性係数G_<max>と非排水三軸条件下での単調および繰返し試験から得られる弾性係数から算出したG_<max>とがよい対応を示すこと、また、乱れの程度に応じてBEによって測定されるG_<max>は低下するがその値はBE測定時の残留有効応力の大きさに依存していることなどの知見を得た。以上を総合すると、本研究の結果から乱れによる強度/変形係数の低下は見かけ上のものであり、供試体の残留有効応力が把握できれば、これらの変化を統一的に説明し得ることを明らかにするとともに、乱れの影響を受けた測定値を基に、原位置での強度/変形特性を推定可能であることを示した。本研究は(1)サクションの測定を伴う一軸圧縮試験結果に基づく原位置強度推定法の検討、(2)ベンダーエレメントシステム併用の三軸圧箱試験による原地盤の変形特性の推定方法の検討、の二つのサブテーマからなる。(1)サクションの測定を伴う一軸圧縮試験に基づく原位置強度推定法に関する研究粘性土の室内せん断試験として最もよく行われる一軸圧縮試験の前に供試体のサクションを測ることによって残留有効応力(σ′_r)を知り、これと原位置の有効土被り応力(σ′_r)との比を疑似過圧密比QCR(=σ′_v/σ′_r)とすれば、一軸強度(qu)とσ′_rの比qu/σ′_vQCR関係は両対数グラフ上で直線で表されることが、研究代表者らの従来の研究によって分っている。

したがって、この関係を利用すれば試料の乱れの影響を含んだ一軸圧縮強度quを補正して原位置強度を推定出来る。そこで、この方法の適用範囲を確認するとともに、海外の粘性土にまで対象を広げ、補正後のqu/2値と原位置試験から得られた“強度指標"の地盤の深さ方向の変化傾向とを比較したところ、提案法の妥当性が確認された。(2)原地盤の変形特性の推定方法に関する研究圧密試験の圧密容器および三軸試験装置に組込んだベンダーエレメントシステム(以下、BE)を用いて各種応力下でのせん断波の速度から求めた不撹乱粘土のせん断弾性係数G_<max>と非排水三軸条件下での単調および繰返し試験から得られる弾性係数から算出したG_<max>とがよい対応を示すこと、また、乱れの程度に応じてBEによって測定されるG_<max>は低下するがその値はBE測定時の残留有効応力の大きさに依存していることなどの知見を得た。以上を総合すると、乱れによる強度/変形係数の低下は見かけ上のものであり、供試体の残留有効応力が把持できれば、これらの変化を統一的に説明し得るとの見通しが得られた。本研究は(1)サクションの測定を伴う一軸圧縮試験結果に基づく原位置強度推定法の検討、(2)ベンダーエレメントシステム併用の三軸圧縮試験による原地盤の変形特性の推定方法の検討、の二つのサブテーマからなる。以下に各々についての研究成果の概要を記す。1.サクションの測定を伴う一軸圧縮試験に基づく原位置強度推定法に関する研究粘性土の室内せん断試験として最もよく行われる一軸圧縮試験と並行して供試体のサクションを測ることによって残留有効応力(σ'_r)を知り、これと原位置の有効土被り応力(σ'_v)との比を疑似過圧密比QCR(=σ'_v/σ'_r)とすれば、一軸強度(qu)とσ'_rの比qu/σ'_rQCR関係は両対数グラフ上で直線で表されることが、研究代表者らの従来の研究によって分っている。そこで、この方法の適用範囲を確認するとともに、海外の粘性土にまで対象を広げ、補正後のqu/2値と原位置試験から得られた“強度指標"の地盤の深さ方向の変化傾向とを比較した結果、提案法の妥当性と実務上の有用性が確認された。2.原地盤の変形特性の推定方法に関する研究圧密試験の圧密容器および三軸試験装置に組込んだベンダーエレメントシステム(以下、BE)を用いて各種応力下でのせん断波の速度から求めた不撹乱粘土のせん断弾性係数G_<max>と非排水三軸条件下での単調および繰返し試験から得られる弾性係数から算出したG_<max>とがよい対応を示すこと、また、乱れの程度に応じてBEによって測定されるG_<max>は低下するがその値はBE測定時の残留有効応力の大きさに依存していることなどの知見を得た。以上を総合すると、本研究の結果から乱れによる強度/変形係数の低下は見かけ上のものであり、供試体の残留有効応力が把握できれば、これらの変化を統一的に説明し得ることを明らかにするとともに、乱れの影響を受けた測定値を基に、原位置での強度/変形特性を推定可能であることを示した。
バイオシリカ由来タンパク質を介した無機材料とバイオ分子を結ぶための基盤技術開発

海綿動物カイロウドウケツのシリカ骨格タンパク質グラシンは,シリカナノ粒子表面に特異的に結合する.本研究では,グラシンのシリカナノ粒子への結合機構を解明するとともに,結合・溶出条件の最適化を行う.また,産業上有用な無機材料への結合能についても検討を行う.これらの結果を総合して,グラシンを介した組換えタンパク質とシリカ等無機材料との複合化についての基盤技術を確立することを目的とする.この技術は,酵素やセンサータンパク質のシリカ等無機材料への固定化,有機分子と無機材料の性質を融合した新規ナノ材料やバイオエレクトロニクス材料等の開発に道を拓くと期待される.海綿動物カイロウドウケツのシリカ骨格タンパク質グラシンは,シリカナノ粒子表面に特異的に結合する.本研究では,グラシンのシリカナノ粒子への結合機構を解明するとともに,結合・溶出条件の最適化を行う.また,産業上有用な無機材料への結合能についても検討を行う.これらの結果を総合して,グラシンを介した組換えタンパク質とシリカ等無機材料との複合化についての基盤技術を確立することを目的とする.この技術は,酵素やセンサータンパク質のシリカ等無機材料への固定化,有機分子と無機材料の性質を融合した新規ナノ材料やバイオエレクトロニクス材料等の開発に道を拓くと期待される.
光触媒におけるマイクロ波特殊効果の直接因子の解明

光触媒へ紫外線と同時にマイクロ波を照射することで、触媒活性が促進することを発見した。本手法を用いることで多くのモデル汚染物質の分解が促進することを報告してきた。本申請研究ではマイクロ波効果(非熱効果)が与える光触媒反応の促進において、その直接因子を検討した。光触媒結晶構造内における不純物や酸素欠損に着目し、マイクロ波効果を検討した。さまざまな実験より、結晶の歪みの大きさに比例してマイクロ波効果が発生することが分かった。本申請研究では、マイクロ波(および紫外線)を光触媒へ照射しながら表面フォノン(格子振動)および電子励起状態のin situ観測を行うことができる分析装置を新規開発し、それらの観測結果から、マイクロ波が光触媒へ与える影響因子を追求することを目的とする。TiO2の試料調整として、マイクロ波効果が強く現れるデグサP-25とマイクロ波効果がない石原産業製ST-01を用いた。また、これらのTiO2へ窒素ドープや酸素欠損の処理も行った。マイクロ波と紫外線を同時にサンプルへ照射しながら市販の顕微ラマン分光光度計で測定できるユニットを試作した。試作には電磁界シミュレーターを用いた理論計算も取り入れた。マイクロ波および紫外線照射を同時照射しながらST-01のラマンピークをその場観察するとピーク強度が大きく変化した。これは、TiO2結晶格子の振動がマイクロ波によって誘発されるためである。しかし、酸素欠損や窒素ドープを行ったST-01を用いるとピーク強度の変化量は減少した。一方、P-25は酸素欠損や窒素ドープの有無にかかわらず、ピーク強度の変化は観測されなかった。さらに、これらの強度変化は酸素欠損や窒素ドープに伴うTiO2の結晶歪みにマイクロ波効果の応答性が現れることを突き止めた。次に、マイクロ波照射による光触媒内部の電子移動速度を検討した。マイクロ波導波管内に光触媒を塗布した石英板を入れ過渡吸収分光計でTiO2の電子移動速度を測定した。マイクロ波は磁場成分と電場成分を分離し各々サンプルへ照射した。マイクロ波を照射しながら光触媒内の電子移動速度を測定した結果、マイクロ波照射がないTiO2サンプルと同じスペクトルが観測された。これらの結果からマイクロ波は光触媒反応における電子移動速度を促進するわけではなく、結晶歪みに対してマイクロ波効果が発現し、そこから光触媒活性が向上することが分かった。平成23年度は(1)実験で用いるTiO2の合成、(2)マイクロ波照射下でのラマン分光測定ができる装置の試作、(3)この装置を用いた測定を行った。TiO2の試料調整ではマイクロ波効果が強く現れるTiO2(デグサP-25)や、マイクロ波を照射しても既存の熱と同じ効果しか現れないTiO2(石原産業製ST-01)の酸素の欠損や窒素のドープを行った。TiO2サンプルに酸素欠損を形成するため、水素雰囲気化で加熱焼成を行った。通常、TiO2を加熱水素還元しても、空気中の酸素により酸素欠損が消失するが、最適な温度と加熱時間により、反応後も構造を持続させることに成功した。市販の顕微ラマン分光光度計にマイクロ波と紫外線を同時に照射できるユニットを開発した。マイクロ波の波長は12.24cm(2.45GHz)であり、顕微ラマン分光光度計のステージのサイズより大きい。そこで、金属製のサンプル台にマイクロ波のアンテナを接続したユニットを開発し、この問題を解決した。アンテナやステージの最適化は電磁界シミュレーターを用いて計算した。マイクロ波/紫外線同時照射型顕微ラマン分光光度計を用いて各TiO2紛体の格子振動スペクトルを観測した。ST-01のラマンピークは、マイクロ波および紫外線照射を同時照射すると、その強度が急激に変化した。また、窒素をドープしても強度変化は同様に観測された。この強度の変化はTiO2の結晶格子の振動に由来することが予想され、結晶内の格子振動がマイクロ波によって誘発されることが示された。すなわち、マイクロ波エネルギーはTiO2の結晶振動に消費されることから、単にTiO2の加熱が進行しそれ以上の効果は期待できない。一方、マイクロ波効果が表れるTiO2(P-25)は、マイクロ波による格子振動が発生せず、マイクロ波が光触媒反応においても別の効果を引き出していると考えられる。平成23年度の研究では、TiO2の試料調整、ラマン分光機の試作、分析を行うことが目的である。当初の予定通り平成23年度内に、これら全ての項目が完了している。加えて、分析データからも光触媒活性に対するマイクロ波の非熱効果が観測され予想以上の結果を得ることができた。しかし、本実験のスタート時には、申請者の職場移動や震災の影響もあり、必ずとも順調とは言えなかった。しかし、6月後半以降からは、様々な問題を克服し、研究体制を整え、本申請研究に遂行した。

当初、他に例がないことからTiO2の酸素欠損の生成に長期間を要したが、ラマン分光光度計の試作も並行して行ったため、12月に光触媒の調製が完了した時点で、スムーズに分析に移ることができた。本研究の課題である、光触媒の調製と装置の試作が年内にすべて終わったため、実験の遂行も1月には完了し、2月には解析やデータ整理をすることができた。また、本研究で用いる触媒、実験手法、分析法は新規的なものが多いため、それらを利用した論文も定期的に発表することができた。平成24年度は過渡吸収分光計を用い、マイクロ波照射による様々な光触媒の電子状態の変化を検討する。マイクロ波照射装置は、平成21・22年度科研費で開発したマイクロ波の磁場と電場を分ける装置を基本として、過渡吸収分光法に合わせて新規に製作する。平成23年度に準備した光触媒を使用し、マイクロ波の磁場、電場、両方を照射しながら分光測定を行う。分析によって得られるスペクトル形状の変化は、マイクロ波による影響に加え、マイクロ波による光触媒の加熱の影響も考えられる。そのため、放射温度計に加えマイクロ波の干渉を受けない光ファイバー製の特殊温度計を用い、光触媒の温度変化を二重にモニターする。マイクロ波加熱と同じ温度条件をヒーター加熱で光触媒サンプルに与え、マイクロ波効果と熱的効果における光触媒の電子励起状態の変化を比較する。光触媒に対するマイクロ波として磁場および電場の効果があることが、私たちの選考研究から分かっており、光触媒内部の電子移動に対して、電場、磁場、熱効果がどのように影響しているかを明らかにする。また、各光触媒における誘電因子(誘電率、誘電損失、誘電損失角)や電気導電率・抵抗率の変化を計測し、スペクトル観測から得られたデータと比較検討することで、電子励起状態に変化を促すマイクロ波主成分を明確にする。今後は、23年度に行ったラマン分光光度計および平成24年度行う予定の過渡吸収分光計のデータをリンクさせ、マイクロ波が光触媒に作用する直接因子を明らかにする。本研究費の大半は初年度で検討するマイクロ波装置に使用したため、平成24年度は主に装置部品、試薬やガス類などの消耗品、旅費等に使用する予定である。特に、平成24年度も装置の試作を行う予定であるが、使用予定の過渡吸収分光計やマイクロ波照射装置は既存の装置を改造して使用することを予定している。
マトリジェルを用いた血管腫腫新生モデルマウスの造形超音波診断

血管新生された肝腫瘍の腫瘍血管を映像化する手法を開発し、公表した(RSNA 2003-89th Scientific Assembly and Annual Meeting 2003,11-12)。造影超音波を用いる方法で、微小気泡が静注され肝動脈に到達するとき、リアルタイムの低音圧影像法で映像する。用いる影像法は位相に反転した2つのパルス波を送受することにより、気泡からの信号よりS/N良く映像化するphase inversion harmonicという手法を用いた。さらに、高音圧で肝臓や腫瘍を還流する微小気泡を数フレームの高音圧送信で消失せしめ、その後に再潅流してくる微小気泡を映像化するreplenishment imagingという手法を導入した。さらに、その際ピクセル毎の最高輝度を保持し重ねて行く手法Micro FlowImagingを開発した。これらの映像手法を用いてウサギに移植されたVX2腫瘍の腫瘍血管の映像化を行った。造影された腫瘍血管は、100μm径の微小血管まで連続性が良く造影された。また、造影される血流のパラメータを映像化するparametric imageを得た。これにより還流速度、血管床の占める割合といった血流パラメータが半定量的に評価できた。腫瘍の新生血管は以下の特徴を有し、それを映像化し評価することによって臨床の診断、治療評価に応用できると思われた。新生血管の特徴は、1)血管の空間的な分布が不均一であること、2)新生された腫瘍血管は、口径不整、屈曲蛇行などの形態的な異常が著しいこと、3)流速や血管床の割合などが増加することも低下することもあること、4)血流パラメータの空間的な分布が不均一であること、などである。これらの形態的異常とパラメータの異常とを、組織の血管新生の病理学的な所見と対比検討した、新生した血管が多い場合には、流速パラメータと血管床パラメータと相関していた(2004 AIUM Annual Convention.2004.6.20-22.Arizona)。腫瘍性疾患の血管新生と超音波造影所見との対比検討がなされ、臨床応用への道が拓けた。肝臓における悪性腫瘍の血管新生を調べるため、VX2腫瘍を正常ウサギの肝臓に移植し用いた。微細な血管新生の形態的特徴と、血流動態のパラメータを調べるため、造影超音波を用いた。用いた超音波造影剤は、次世代造影剤であるSonoVue, Definity, Sonzoidを用いた。新生血管を観察するために、新しい造影モードを用いた。低音圧ハーモニックイメージ法で観察し、短時間の高音圧でスキャン面内の気泡をすべて崩壊せしめた後、再び低音圧ハーモニック法で新たな気泡を含む血液によって再循環する様子を観察した。本法をreplenishment imagingと呼ぶ。さらに、そのreplenishment imagingの際に、画像を構成する画素に最大の信号が来た場合にそれをmax foldすることによって、細い血管の連続的な描画が可能となる。本法をMicro Flow Imaging(MFI)と呼ぶ。さらに、再灌流する気泡充盈速度と、充盈後プラトーに達した信号レベルを腫瘍血流のパラメーターとしてそれらを映像化した。これらの手法を用いて、VX2の腫瘍内の新生血管を描出し、その形態的変化や血流動態を検討した。

その結果、1)200μm以下の細い腫瘍血管の分布が不均一である、2)腫瘍血管は、口径不整・屈曲蛇行などの形態異常が見られる、3)流速の分布が不均一である、などの特徴が見られた。以上の研究結果は、2003年11月30日に米国シカゴで開催された、第89回北米放射線学会において発表した。血管新生された肝腫瘍の腫瘍血管を映像化する手法を開発し、公表した(RSNA 2003-89th Scientific Assembly and Annual Meeting 2003.11-12)。造影超音波を用いる方法で、微小気泡が静注され肝動脈に到達するとき、リアルタイムの低音圧影像法で映像する。用いる影像法は位相を反転した2つのパルス波を送受することにより、気泡からの信号をよりS/N良く映像化するphase inversion harmonicという手法を用いた。さらに、高音圧で肝臓や腫瘍を環流する微小気泡を数フレームの高音圧送信で消失せしめ、その後に再潅流してくる微小気泡を映像化するreplenishment imagingという手法を導入した。さらに、その際ピクセル毎の最高輝度を保持し重ねて行く手法Micro FlowImagingを開発した。これらの映像手法を用いてウサギに移植されたVX2腫瘍の腫瘍血管の映像化を行った。造影された腫瘍血管は、100μm径の微小血管まで連続性が良く造影された。また、造影される血流のパラメータを映像化するparametric imageを得た。これにより、環流速度、血管床の占める割合といった血流パラメータが半定量的に評価できた。腫瘍の新生血管は以下の特徴を有し、それを映像化し評価することによって、臨床の診断、治療評価に応用できると思われた。新生血管の特徴は、1)血管の空間的な分布が不均一であること、2)新生された腫瘍血管は、口径不整、屈曲蛇行などの形態的な異常が著しいこと、3)流速や血管床の割合などが増加することも低下することもあること、4)血流パラメータの空間的な分布が不均一であること、などである。これらの形態的異常とパラメータの異常とを、組織の血管新生の病理学的な所見と対比検討した。新生した血管が多い場合には、流速パラメータと血管床パラメータと相関していた(2004 AIUM Annual Convention. 2004.6.20-22・Arizona)。腫瘍性疾患の血管新生と超音波造影所見との対比検討がなされ、臨床応用への道が拓けた。