hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
CCDカメラを用いた恒星の高精度大量測光による星間物質の研究

もう一つの結果は、2次元画像検出素子を恒星の測光観測に用いることの有効性に着目して、加藤、平田が激変星や新星のCCD測光観測を行ったことである。人間が介在することによる時間のロスを極力抑えて効率良くデ-タ取得、デ-タ解析ができるシステムを作り上げることにより、数10秒の時間分解能で大量のデ-タを得た。その結果、激変星に関してはSU UMa型矮新星についてのサ-ベイにより信頼性の高い候補星リストを作成し6個の新しいSU UMa型矮新星を発見し、既知の4個についても周期を新たに決定しなおした。また、それらの光度曲線によりス-パ-アウトバ-スト時に出現するス-パ-ハンプ現象を正確に捉えホットスポット説では説明出ないことをしめした。平成2年度は、交付申請書の研究実施計画に述べたように大宇陀観測所の液体窒素冷却CCDカメラを用いて暗黒星雲を観測し、得られたデ-タを京都大学に伝送してリアルタイムでスタ-カウントを行うシステムを構築して肉眼によるスタ-カウントよりも遥かに精度が良くかつ大量の星間雲の内部構造に関するデ-タを得る目的で研究を進め、ほぼ所期の目標に達した。まづ、科研費で購入したパソコンおよび高速モデムボ-ドを用い画像デ-タの伝送実験を行った。大宇陀観測所のCCDカメラで取得した約500キロバイトのバイナリ-画像デ-タを約11キロbpsで送れることがわかり、NTT公衆回線を用いた普通のモデムによる転送レ-ト(2.4キロbps)を大幅に上回ることが確かめられた。これにより、約100キロメ-タ-離れた大宇陀観測所で得られた画像デ-タをほぼリアルタイムで京大に伝送し、我々が開発したCCD画像デ-タ処理システムと融合して使用することによりスタ-カウントデ-タのリモ-ト処理ができるようになった。また、観測現場にいない共同研究者との間で観測デ-タの確認や観測計画遂行の打ち合せが楽に行えるようになり、観測の効率化の点でも大きな進歩が得られた。比較デ-タのひとつである赤外線衛星(IRAS)の画像デ-タ(12、25、60、100ミクロンの全天デ-タ約2ギガバイト)をSUNワ-クステ-ション(科学研究費補助金・一般A01420002にて導入)にインスト-ルした画像処理システム(IRAF)で処理できる環境を整えたので、我々の観測で得られた吸収物質分布デ-タをLANを通してワ-クステ-ションに転送してデ-タの比較を高速で行うことができるようになった。この研究は、従来の写真を用いた観測で得られるデ-タよりも高精度でかつ大量のデ-タを観測で得て処理する必要があることから、まづ観測デ-タ取得装置、デ-タ転送システム、デ-タ処理システムの開発、整備から手掛けることとなった。1991年度には、観測所に導入されたパソコンと従来の望遠鏡システムを接続して、観測システムを強化することをおこなった。これは、CCDカメラから大量に出力されるデ-タを如何に効率よく取り込んで処理を進めるかが、60cmクラスの望遠鏡でそのマシンタイムをフルに生かして世界に通用する観測を実行出来るかのポイントと考えられたからである。このために、望遠鏡の制御プログラム、CCDカメラの観測プログラムのバ-ジョンアップ、さらにCCD高速測光観測プログラム、観測星図表示天体検索プログラムの開発、自動測光整約プログラムの開発、天文用画像デ-タ処理プログラムのバ-ジョンアップを行った。
アンプリコンベクターを用いた顔面神経麻痺の新たな治療の開発

肝細胞増殖因子を組み込んだHSVアンプリコンベクターは現在作成中である。次にBell麻痺と糖尿病の関係を調べるため、以下の実験を行った。ストレプトゾトシン(STZ)を投与して糖尿病を誘導したところ、糖尿病マウスの耳介を擦過した場合のみ、HSV-1の再活性を認め、顔面神経麻痺を認めた。HSV-1 DNAを顔面神経麻痺マウスの顔面神経より検出し、HSV-1カプシドを膝神経節付近に観察した。以上の結果より、糖尿病によりT細胞が減少し、宿主の免疫低下によりHSV-1の再活性化が引き起こされやすくなり、顔面神経麻痺を発症したと考えられた。我々はHSV-1による顔面神経麻痺モデルを作製し、HSVの神経親和性と神経傷害性について検討してきた。また一方で、HSVの神経親和性を逆利用して、肝細胞増殖因子(HGF)をHSVベクターで遺伝子導入し、障害された顔面神経の麻痺回復を促進させる研究を行ってきた(Gene Therapy, 2011)。アンプリコンベクターはHSVの外殻を持ち、内部にHSVのゲノム長と同じだけ繰り返された遺伝子を有する。アンプリコンベクターを用いれば、HSVと同様の感染性を有し、複数のHGFを遺伝子導入でき、顔面神経麻痺の治癒が一層促進されると考えた。現在までに、HSVの複製開始点とパッケージングシグナルを有し、過去様々な論文で使用実績のあるHSVアンプリコンプラスミドが得られた。今後は、アンプコンプラスミドにHGFを挿入したアンプリコンプラスミドを作成する。その後、プラスミドをクローニングして、そのプラスミドとHSVを共感染させることによりアンプリコンベクターが得る。目的のアンプリコンベクターが得られたら、HGFの分泌能を確認しつつ、顔面神経麻痺モデルマウスに適用して、治療効果を調べる予定である。HSVアンプリコンベクターの使用に実績のある名古屋大学大学院医学系研究科微生物免疫学分野ウイルス学教室と共同研究を行った。彼らの使用するアンプリコンプラスミドpCGHXを用いた。導入する遺伝子については、当教室で実績のある肝細胞増殖因子(HGF)と細胞増殖を促すと製薬化されている塩基性繊維芽細胞増殖因子(bFGF)を使用した。まずはマウス由来のHGF、bFGFを得るために肝臓などからPCRを用いて目標遺伝子の抽出を試みた。得られた遺伝子をクローニングして、遺伝子を抽出してPCRを行い高純度のDNAを得ようとしたが、安定したDNAが得られなかったため断念した。そこで市販されているDNAに着目し、Invivogen社より販売されているmouse HGF、mouse bFGFを購入した。DNAを購入し、シークエンスを検討したところ、制限酵素で切断できる箇所がアンプリコンプラスミドと一致しないことが判明した。そこで、現在遺伝子に修飾を加え、切断箇所を作成しているところである。同時に顔面神経麻痺モデルマウスを作成した。顔面神経本幹を露出し、モスキート鉗子で圧迫することにより顔面神経麻痺モデルマウスの作成に成功した。徐放性ハイドロゲルに色々な成長因子(bFGF、HGF、GDNF、NGF)を加え、損傷した神経上に留置したところ、顔面神経麻痺の回復が促進された。顔面神経の組織切片を作成し、有髄神経を数えたところ、この効果が組織学的にも確認された。顔面神経麻痺Emptyvectorが得られたため、マウスHGFのcDNAを作成しているところである。マウスHGFのcDNAが得られたらアンプリコンベクターに組み込み、cloningして最適なアンプリコンベクターを作成する予定である。アンプリコンベクターの作成が遅れているため、消耗品に余剰が生じたため。
自由手書きされた重ね書き文字の分離と認識処理の実現

本研究の目的は,自由手書きされた重ね書き文字の分離と認識処理の実現である.研究成果として,模擬答案データセットの構築ならびに認識辞書(採点記号パターン「〇,△,×,チェック」,部分点「0」「9)」パターンの作成,採点記号の分離抽出手法の提案と提案手法に対する性能評価,手書きされた採点記号と数字認識精度の検証,採点ミス発見支援システムの試作等があげられる.今後の課題は,重畳文字の分離精度の向上である.本研究は,背景上パターンと文字パターンが融合された重ね書き文字に対して,この「自由手書きされた重ね書き文字の分離と認識処理の実現」が目的であった.この処理の実現に向けて,重なりあう両文字を個別に分離して認識する手法を提案するとともに,提案手法を利用した「採点ミス発見支援システム」を開発し,提案手法の有効性と実用性を明らかにする予定である.この重ね書き文字に対する文字同士の分離と認識処理の実現に向けて,先の制約IからIIIの緩和させる研究課題として,課題Iとして,文字パターンと背景領域の分離と文字パターン切出し,課題IIとして,文字パターンの文字同士の分離抽出【単一文字と重畳文字パターンの選別】,課題IIIとして,文字パターンの認識と非文字・誤分離パターンの棄却をあげ,H27年度は,以下の2つの研究テーマとして,1模擬答案データセット構築ならびに辞書パターンの作成(高精度な認識処理実現に向けた辞書パターンの収集,2採点記号と数字の切出しと重ね書き文字を個別文字に分離させる手法の提案と性能評価(課題Iの文字パターンの特定(文字切出し)と課題IIの文字パターン分離手法の提案)を実施した.1については,本研究費の謝金によって,5名の実験協力者によって模擬答案の採点記号として用いられる4つの採点記号(○,△,×,/)を各500パターン×5名分,部分点である(0から9)を各10パターン×5名分を取得し,データセットを構築した.また,このデータセットを用いてニューラルネットワークによって学習辞書パターンを作成した.次に,2については,2名の実験協力者によって作成した模擬採点済み答案画像各10枚に対して,色情報を用いた採点記号の切り出し手法によって分離抽出実験を実施した.結果として,175個の採点記号パターンを100%抽出することができた.これまでのところ,当初計画していた研究課題について順調に進捗しているといえる.また,その研究成果についても論文として採択されていることから,研究成果の面からも順調といえる.重ね書き文字は,文字同士の一部の文字線が互いに接触している文字,文字の上からさらに文字が書かれた文字,背景上パターンと文字パターンが融合された文字の呼称である.本研究は,この「自由手書きされた重ね書き文字の分離と認識処理の実現」が目的である.この重ね書き文字に対する文字同士の分離と認識処理の実現に向けて,課題Iとして,文字パターンと背景領域の分離と文字パターン切出し,課題IIとして,文字パターンの文字同士の分離抽出【単一文字と重畳文字パターンの選別】,課題IIIとして,文字パターンの認識と非文字・誤分離パターンの棄却,に取り組んでいる.これらの課題に対する研究計画として,1模擬答案データセット構築ならびに辞書パターンの作成,2採点記号と数字の切出しと重ね書き文字を個別文字に分離させる手法の提案と性能評価,3分離した採点記号と部分点に対する認識性能評価と棄却判定の実現,4上記の成果を実装した「採点ミス発見システム」を開発と実用性の評価,を遂行中である.平成28年度までに,4つの研究計画の大まかな成果が得られ,4の「採点ミス発見システム」の前身ともいえる「採点ミス発見支援システム」のプロトタイプを開発した.このシステムにおいては,被験者2名に対する研究成果を得ていた.平成28年度においては,このシステムの汎用性向上のために,被験者やデータ収集のために被験者を10名に増やすとともに,処理の見直し等によるシステムの精度向上を実施した.いままでのところ,当初計画していた計画課題について順調に進捗しているといえる.また,その研究成果についても口頭発表を実施していることから研究成果の面からも順調といえる.近年,入試における採点ミスが社会問題として取り上げられることが多い.また,教員の業務内容の多忙化によってテスト問題の作成や採点業務の不可軽減の必要性が高まっている.この両者の社会的問題を改善するために,本研究は,答案画像中の手書きされた4つの採点記号パターン「〇,△,×,チェック」と部分点数字パターン(09)を答案から分離抽出し,分離抽出されたパターンに対して文字認識し,その認識結果に基づいて採点者の採点ミスを発見支援するシステムの開発を目指した.システム開発に向けた技術的な課題の解決として,大まかに活字印刷された問題文や解答欄枠等,受検者が記入した解答文字列,採点者が書き込んだ採点記号および部分点が存在する答案用紙を電子化した答案画像から色情報によって,採点記号および部分点パターンだけを分離抽出する処理手法,これらの2つのパターンを高精度に認識させるための文字切り出しおよび認識処理手法,認識結果に基づいた採点者への採点ミス発見およびミス発見場所の提示方法の提案が必要であった.本研究費によって,3年間の研究実施期間において上述の3つの課題を解決する処理手法を提案し,その提案に対する処理精度の確認,各処理を用いた採点ミス発見支援システムの開発を目指した.研究成果として,模擬答案データセットの構築ならびに認識辞書パターンの作成,採点記号の分離抽出手法の提案と性能評価,手書きされた採点記号と数字認識精度の確認,採点ミス発見支援システムの開発,があげられる.本研究の目的は,自由手書きされた重ね書き文字の分離と認識処理の実現である.研究成果として,模擬答案データセットの構築

ならびに認識辞書(採点記号パターン「〇,△,×,チェック」,部分点「0」「9)」パターンの作成,採点記号の分離抽出手法の提案と提案手法に対する性能評価,手書きされた採点記号と数字認識精度の検証,採点ミス発見支援システムの試作等があげられる.今後の課題は,重畳文字の分離精度の向上である.現在は,重ね書きのない単一採点記号で研究を進めており,研究テーマである重ね書き文字に対して,以下に正確に分離抽出できるかの研究を進めていく.また,今年度採点記号や部分点文字の認識精度も明らかにしていることから,認識処理を導入した文字の分離抽出手法が提案できるのではないかと考えている.現段階において,実用的な評価結果が得られているが,現在単一の採点記号における評価結果であることから,複数の採点記号の重なりなどを考慮した処理を追加することでさらなる実用性の向上を図っていく.特に,筆跡のデータを取得するために,これまでのオフライン方式に加え,採点風景を撮影してオンラインで筆跡を取得する処理を導入し,可能な限り正確な筆跡情報の取得に努める.次に得られた筆跡情報を元にして,重なったり接触したりして,認識処理が困難であった採点記号パターンを認識可能にする処理をシステム内に実装させる予定である.画像処理答案画像と筆跡動画の取得に用いる予定であった高精度パンチルトズームカメラを購入予定であったがWindowsのOSアップデート後の互換性の問題を考慮して,購入を1年先延ばしにした結果の差額発生となった.物品費については,システム開発段階であり,ハードウエア環境,ソフトウエア環境の構築を保留中である.人件費についても,システム完成段階であることから,データ収集のよる謝金等を保留している.次年度カメラを購入する計画である.ほぼ,昨年度にシステムのプロトタイプが完成したことから,ハードウエア環境,ソフトウエア環境の構築に入る.また,謝金については,重ね書きデータの収集を多人数に対してこれから実施していく.
高炭素高合金鉄鋼材料の熱処理と磨耗に関する研究

熱間圧延ロールとして試用され、その他の耐摩耗部材としても注目されているハイス系白鋳鉄の熱処理特性と耐摩耗性(転がり・すべり摩耗と転がり疲れ)について検討した。強炭化物生成元素Cr、Mo、W、Vを各々約6mass%、2mass%、4mass%、5mass%一定とし、C量を約1.5-2.5mass%に変化させた試料及び炭素量を約2mass%としてCoを約4,8mass%添加し試料を高周波炉で溶製し、実験に供した。得られた成果を要約すると、以下の通りである。1.何れの試料もオーステナイト化温度1373K、冷却速度5-10K/minでベイナイト+マルテンサイト組織になり、823Kでの焼戻によって二次硬化が起こった。オーステナイト化温度1273Kでは合金元素の固溶が少なく、十分な焼戻し二次硬化が起こらない。C量が増すに従って晶出炭化物量は多くなるが,基地中の炭素量、合金元素量が減少して焼入れ性は低下し、本研究での合金元素量ではC量約2mass%で最高の焼戻し二次硬化が起こった。3.Coの添加によって、当然焼入れ性は悪くなり、5K/min以上の冷却速度が必要であるが、NC系炭化物が粒状化、M_2C、M_6C、M_7C_3系炭化物は微細化し、じん性向上に有効と考えられる。また焼戻し二次硬化が顕著に現れ、残留オーステナイトの安定性が増す。4.無潤滑状態、転がり・すべり接触での耐摩耗性は、Coを約8mass%添加することによって大きく向上する。5.ハイス系白鋳鉄の転がり疲れ寿命(潤滑状態)は、同じ硬さの高Cr白鋳鉄より約1オーダー長い。特に、添加して晶出炭化物が微細化したCo添加材の耐疲れ性は優れている。6.Coの添加によりハイス系白鋳鉄の耐摩耗性(無潤滑転がり・すべり摩耗、潤滑疲れ摩耗)は向上するが、4mass%では効果が不十分であり、8mass%程度以上の添加が必要である。Cr、Mo、W、Vを各々約6.0、2.0、4.0、5.0wt%に一定とし、C量が1.65、2.03、2.49wt%のハイス系白鋳鉄を溶製し、凝固組織、熱処理特性、耐摩耗性(ころがり・すべり状態)等について検討し、次の結果を得た。1.晶出炭化物は初晶MC(M;主としてV)、共晶のM_7C_3(M;主としてFe、Cr)とM_6CまたはM_2C(M;主としてMo、W)の3種類があり、基地組織へのMo、W、Vの固溶量は非常に少ない。Crは基地へもかなり固溶するが、炭化物への分配率の方が大きい。炭化物の体積率はC量にほぼ比例して大きくなり、C≒2.5wt%で約18%になるが、Ascast状態の硬さはH_RC3040で、耐摩耗材としては熱処理(焼入れ)が必要である。2.焼入れ硬さはオーステナイト化温度と共に上昇するが、共晶量が多いC>2.0wt%材は1200°Cでは部分溶融が起こるので、11001150°Cが適当である。ただし、冷却中での多量のベイナイト変態を阻止するためには、10°C/min程度の冷却速度が必要である。

その場合、基地組織中の残留オーステナイトの体積率は2030%である。3.焼入れ材は約550°C焼戻しで二次硬化が最大になり、1100°C焼入れ材ではH_RC>60になる。残留オーステナイトは500°Cまでは安定で、550°Cで半減し、600°Cではほぼ分解してしまう。4.ころがり・すべり(すべり率<10%、すべり速度<0.4m/s)の状態では、耐摩耗性は材料の硬さに比例し、高硬度の状態が好ましい。5.現在、Co≒7wt%を添加したC≒2.0wt%(炭化物生成元素添加量は上と同じ)のハイス系白鋳鉄の熱処理特性と耐摩耗性について検討しており、Coの効果を検討している。前年度、コバルトを約7.7mass%添加したハイス系白鋳鉄(C≒2.0%、Cr≒6.0%、Mo≒2.3%、W≒4.2%、V≒4.8%)は焼戻し2次硬化が大きく、H_Rc65程度の硬さがえられ、その耐摩耗性はほぼ同組成、同熱処理の合金粉末HIP焼結材に匹敵することを確認した。そこで本年度は、主としてコバルトの添加が凝固組織、熱処理性、熱処理組織などに及ぼす影響について検討した。1.C、Cr、Mo、W、Vをほぼ上記の組成とし、Coが無添加、4.16、7.72mass%の3種類の白鋳鉄を高周波炉で溶製し、供試材とした。2.Coの添加により、V系の初晶炭化物が粒状(無添加では擂子木状)に晶出し、M_7C_3共晶炭化物も細かくなり、じん性の向上に有効と考えられる。なお、Coは炭化物にはほとんど固溶しないで、基地中に均一に分布していた。3.Coを添加することによって、当然焼入れ性は悪くなり、10K/min程度の冷却速度が必要であるが、残留オーステナイトは10%以下で、Co7.72%の試料では873K焼戻しでもほとんど分解しなかった。4.焼戻し2次硬化状態での析出炭化物は、Co無添加では共晶炭化物の周辺には存在しないが、7.72%Co試料では無析出帯がほとんどなく、基地中に均一に析出していた。5.Co4.16%試料の凝固組織、熱処理性、熱処理組織は無添加と7.72%添加の中間状態にあり、耐摩耗性には顕著な効果はなかった。従ってCoは少なくとも7%以上添加する必要があると考えられる。6.次年度は、これら白鋳鉄の転がり摩耗(疲れ)について検討し、本研究をまとめるとともに論文を投稿する予定である。熱間圧延ロールとして試用され、その他の耐摩耗部材としても注目さているハイス系白鋳鉄の熱処理特性と耐摩耗性(転がり・すべり摩耗と転がり疲れ)について検討した。強炭化物生成元素Cr、Mo、W、Vを各々約6mass%、2mass%、4mass%、5mass%一定とし、C量を約1.52.5mass%に変化させた試料及び炭素量を約2mass%としてCoを約4,8mass%添加した試料を高周波炉で溶製し、実験に供した。得られた成果を要約すると、以下の通りである。1.何れの試料もオーステナイト化温度1373K、冷却速度510K/minでベイナイト+マルテンサイト組織になり、823Kでの焼戻しによって二次硬化が起こった。オーステナイト化温度1273Kでは合金元素の固溶が少なく、十分な焼戻し二次硬化が起こらない。2.C量が増すに従って晶出炭化物量は多くなるが、基地中のC量、合金元素が減少して焼入れ性は低下し、本研究での合金元素量ではC量約2mass%で最高の焼戻し二次硬化が起こった。3.Coを添加することによって、当然焼入れ性は悪くなり、5K/min以上の冷却速度が必要であるが、VC系炭化物が粒状化、M_7C_3炭化物も微細化し、じん性向上に有効と考えられる。また焼戻し二次硬化が顕著に現れ、残留オーステナイトの安定性が増す。4.無潤滑状態での耐摩耗性は、Coを約8mass%添加することによって大きく向上した5.ハイス系白鋳鉄の潤滑状態での転がり疲れ寿命は、高Cr白鋳鉄より約1オーダー長い。
癌転移機構解明に向けた近赤外発光・電顕併用白金ナノプローブと生体ナノ計測法の開発

癌治療や高精細な医療診断技術の研究を進めるためには、生体内で機能する生体分子の挙動について分子レベルで観察し、評価する必要がある。そこで、本研究では化学的に安定で毒性の少ない白金で合成可能な近赤外蛍光性白金ナノクラスターの開発とそれらを利用したin vivoイメージングを実施した。合成した白金ナノクラスターはナノサイズでかつ細胞無毒で発光波長:600800 nm、量子収率:1.0%程度であるだけでなく、電子顕微鏡でも観察できることから、抗体で修飾後、蛍光・電顕両用プローブとして乳癌細胞(SK-BR-3)や乳癌のモデルマウスへ投与し、蛍光観察及びin vivoイメージングに成功した。生体適合性の高い近赤外領域に蛍光特性を有する白金ナノクラスターの合成とその光学特性評価について実施した。近赤外蛍光性白金ナノクラスターの合成は、還元性アミン系化合物であるPAMAM Dendrimerを鋳型分子として用いて行った。まず、鋳型分子であるPAMAM Dendrimerと金属(白金)イオンを低温化で反応させ、還元反応によってPAMAM Dendrimer内に白金ナノクラスターを生成させた。白金ナノクラスターの合成後、超遠心分離機及び近赤外蛍光検出器を備えた高速液体クロマトグラフ(HPLC)を使用して不純物を取り除き白金ナノクラスターの単離・精製を行った。合成した白金ナノクラスターは発光波長:600650 nm、量子収率:約1.0%、粒径:1.11.5 nmであり、ナノサイズでかつ近赤外領域に高い蛍光特性を有することが明らかとなった。さらに、細胞毒性試験を実施し、細胞毒性が低いことも確認した。白金ナノクラスターを利用した生体分子修飾法を構築するために、アミン化合物を使用してリガンド交換を行いPAMAMDendrimer内から白金ナノクラスターを取り出した。続いて、これらアミン化合物のカルボキシル基と乳癌細胞(KPL-4)に特異的に結合するHerceptin (HER2)抗体のアミノ基との間でカップリング反応を行い、白金ナノクラスター蛍光プローブを調製した。続いて、白金ナノクラスター蛍光プローブを乳癌細胞(KPL-4)へ投与し蛍光観察を実施した。その結果、細胞から蛍光が観察された。さらに、合成した白金ナノクラスターを体毛を持たないヘアレスマウスの皮下に投与しin vivoイメージングを行ったところ、マウスの皮下3 mmから600700 nmの蛍光が観察された。今年度の研究計画は近赤外蛍光性白金ナノクラスターの開発とその光学特性評価及び電子顕微鏡観察であり、主に金属ナノクラスターの合成・評価と生細胞観察について実施してきた。今年度の研究成果として、赤色(600650 nm)から少量ながら近赤外(700750 nm)領域に蛍光特性を有する白金ナノクラスターの合成に成功しただけでなく、走査透過型電子顕微鏡(STEM)を用いてその粒子径(1.11.5 nm)と原子レベルで結晶構造について評価できたため、当初の予定をおおむね達成している。また、白金ナノクラスターの原子レベルでの画像化についてはこれまでにほとんど報告されていないため、本研究で初めて得られた知見である。さらに、細胞毒性についても評価し、生体プローブとしての有用性も確認できているだけでなく、次年度以降の計画である白金ナノクラスターを用いた生体分子への修飾方法の検討及び生細胞観察についても実施している。しかしながら、合成した白金ナノクラスターの量子収率は1%程度と低く、モデルマウスを用いた癌診断へ応用するためには、量子収率を5%程度にまで改良する必要がある。さらに、HER2抗体やPAR1抗体などの生体高分子で標識する際に、静電的な相互作用によって凝集してしまい生理活性を失ってしまう。そのため、活性を維持した生体分子プローブを形成させるためには白金ナノクラスターの表面を修飾する分子の選択も含めて実験条件について検討する必要がある。現在までの進歩状況については白金ナノクラスターの発光効率と生体分子への修飾条件について改良の必要性があるが、当初の予定である近赤外発光性の白金ナノクラスターの合成とSTEMを用いた分子構造評価について達成できているためおおむね順調に進展している。生体適合性の高い近赤外領域に蛍光特性を有する白金ナノクラスターの合成とそれらを使用して生体分子プローブを調整した。さらに、電気泳動を用いて生体分子と白金ナノクラスターとの結合について評価し、生体分子プローブとしての光学特性・生理活性について確認した。作製した生体分子プローブを用いて、乳癌細胞(SK-BR-3)を蛍光標識し、顕微鏡観察を実施したところ、細胞表面から強い蛍光が観察され、蛍光プローブとしての有用性について確認できた。蛍光性白金ナノクラスターは鋳型分子であるPAMAM Dendrimerと金属(白金)イオンを低温下で反応させてから、還元反応によって合成した。次に、超遠心分離機及び近赤外蛍光検出器を備えた高速液体クロマトグラフ(HPLC)を使用して不純物を取り除き白金ナノクラスターの単離・精製を行った。続いて、アミン系化合物でリガンド交換を行い、白金ナノクラスターを鋳型分子から取り出してからHPLC精製及びマトリックス支援レーザー脱離イオン化法による質量分析(MALDI-MS)を実施した。精製した白金ナノクラスターについてアダプタータンパク質であるProtein Aとカップリング反応させてから、乳癌細胞(SK-BR-3)に特異的に結合するHerceptin(HER2)抗体と結合させて生体分子プローブを調整した。

生体分子プローブについては電気泳動を用いて評価し、白金ナノクラスターの蛍光と生体分子のバンドが一致したことから、白金ナノクラスターによる生体分子の修飾について確認した。調整した白金ナノクラスター分子プローブを使用して、SK-BR-3細胞を標識し、蛍光観察を実施したところ、細胞表面から明るい蛍光が観察され生体プローブの有用性について実証することができた。今年度は生体適合性の高い近赤外領域に蛍光特性を有する白金ナノクラスターの合成とそれらを使用して生体分子プローブを調整し、生細胞観察まで実施した。合成した白金ナノクラスターについて生理食塩水中でも効率よく機能するカップリング剤(4-(4,6-Dimethoxy-1,3,5-triazin-2-yl)-4-methylmorpholinium Chloride n-Hydrate(DMT-MM))を使用してHER2抗体と結合させたがあまり反応が進まなかった。そこで、その原因を解明するため、MALDI-MSと電子顕微鏡観察を実施した。MALDI-MSの測定結果と電子顕微鏡観察結果から、合成された白金ナノクラスターはハイドロカーボンらしき有機化合物中に包埋されていることが確認され、このハイドロカーボンによって、白金ナノクラスターと生体分子との反応が阻害されたと考えた。そこで、HPLCでの精製条件だけでなくハイドロカーボンの除去及び生体分子プローブの合成について検討するために数か月要した。HPLCでの精製条件について再検討してハイドロカーボンを除去した後、再度、生体分子プローブを調整したところ、精製前に比べて反応効率は格段に向上した。そして、調整した分子プローブを癌細胞(SK-BR-3)へ投与し、蛍光観察を実施したところ、細胞表面から明るい蛍光が観察され生体分子プローブとしての有用性を実証できた。しかしながら、現時点では生体分子プローブの合成条件について最適化できていないためin vivoイメージングへ展開できるほど高濃度の生体分子プローブが調整できていない。そこで、in vivoイメージングまで実現できる生体分子プローブの合成条件について再検討する必要がある。癌の診断や癌転移のメカニズムの解明など高精細な医療診断技術を構築するためには、生体内で機能する生体分子の挙動について分子レベルで観察し、評価する必要がある。そこで、本研究では蛍光・電顕分子プローブとして電子顕微鏡観察可能でかつ化学的に安定で毒性の少ない白金を用いて生体に対して透過性の高い近赤外領域に光学特性を有する近赤外蛍光性白金ナノクラスターの開発とそれらを利用した生体1分子イメージング技術の構築について実施した。近赤外蛍光性白金ナノクラスターの合成は、還元性アミン系化合物であるPAMAM Dendrimerを鋳型分子として用いて行った。長波長側に蛍光特性を有する金属ナノクラスターを合成するために、まず鋳型分子であるPAMAM Dendrimerと白金イオンを低温化で反応させ、PAMAM Dendrimer内に白金イオンを取り込ませた。次に、還元剤を白金イオンに対して100倍過剰に加え7090°Cで2週間反応させることでPAMAM Dendrimer内に白金ナノクラスターを生成させた。
位相場の理論と多連結超流動薄膜

本研究により、2次元Abelian Higgsモデルはあるパラメーター領域では位相場の理論となり、また別のパラメーター領域では超流動の現象を記述するXYモデルとなることが明らかになった。本年度の研究の目標の1つは、このAbelian Higgsモデルをくりこみ群の手法を用いて解析し、その大域的構造、特に位相的励起の長距離的振舞を明らかにすることにある。詳しい計算により、このモデルは質量項をもつsine-Gordon理論(massive sine Gordon理論)と等価であることが分った。そこでこのmassive sine-Gordon理論を、通常の運動量cut offを使ったくりこみ群の方法により調べ、くりこみ群の方程式を数値的方法で解いた。その結果によれば、Abelian Higgsモデルには2つの固定線が存在することが明らかとなった。その内の1つは、XYモデルの低温相に対応し、質量ゼロの粒子が存在する。他の1つは、位相場の理論に対応し位相的励起が自由に存在する一方、XYモデル相のmassless粒子は、その質量が無限大となり、スペクトルから消え去ることになっている。くりこみ群方程式の解は、これら2つの相の大域的な関係を明らかにした。本年度の研究のもう1つの成果は、このAbelian Higgsモデルと4体fermi相互作用を含む2次元量子電磁力学の関係を明らかにし、後者の理論の可解性を具体的に示したことにある。その真空の構造や励起状態および相関関数を実際に計算することに成功した。本研究計画は、近年素粒子物理学で注目を集めている位相場の理論の解明と、その対象となる物性現象との関連を明らかにすることを、目的としている。特に研究の対象としているのは、2次元可換ヒッグスモデルである。まず、このモデルが位相場の理論となるパラメーター領域を、共形場の理論および格子ゲージ理論の枠内で検討し、その特性と構造を明らかにした。さらに、このモデルの有効場の理論が、質量項を持つサイン・ゴルドン理論であることを見い出した。薄膜超流動体の有効モデルであるXYモデルは、質量項のないサイン・ゴルドン理論と等価であるが、XYモデルは、くりこみ群の方法により詳しく相構造が調べられている。この質量項を持つサイン・ゴルドン理論を、場の理論的くりこみ群の方法により調べ、その相構造全体を明らかにした。この質量項の存在により、相の構造は大きな変更をうけ、任意の有限温度で位相的励起が有効な影響を持つことが明らかとなった。さらに、位相場の理論となるパラメーター領域が、くりこみ群の変換において、どのように位置づけられるかを示した。また、この研究が進行するにつれて、2次元可換ヒッグスモデルは、2次元量子電磁力学と密接な関係にあることが分かって来た。この理論もあるパラメーター領域で、位相場の理論となること知られていたが2つの理論の対応により、さらに深い理解が得られたことになる。以上の研究成果を元に、現在は2次元場の理論における可解モデルを研究している。2次元Abelian Higgsmodelはあるパラメーター領域では位相場の理論となり、また別のパラメーター領域では超流動薄膜の現象を記述するXY modelとなる。本年度の研究の目標の1つは、このAbelian Higgs Modelをくりこみ群の手法を用いて解析し、その大域的構造を明らかにすることにある。実際の計算により、このモデルは質量項を持つsine-Gordon理論(massive sine-Gordon理論)と等価であることが分った。そこでこのmassive sine-Gordon理論を通常の運動量cut offを使ったくりこみ群の方法により調べた。その結果によれば、Abelian Higgs modelには2つの固定線が存在することが明らかとなった。その内の1つは、XY modelの低温相に対応し、質量ゼロの粒子が存在する。他の1つは位相場の理論に対応し、位相的励起が自由に存在する相である。くりこみ群の流れは、これら2つの相の大域的な関係を明らかにしている。

本年度の研究のもう1つの成果は、このAbelian Higgs modelと4体fermi相互作用を持つ2次元量子電磁力学を明らかにし、後者の理論の可解性を具体的に示したことにある。その真空の構造や励起および相関関数を実際に計算することに成功した。
オリーブ・蝸牛神経束細胞におけるシナプス伝達機構

オリーブ蝸牛束神経は上オリーブ核群に属する神経細胞にその源を発し、第IV脳室直下を走るオリーブ-蝸牛束(OCB)と呼ばれる特徴的な線維束を形成し、蝸牛に投射する。以下この遠心性神経細胞群をOCNと略す。OCNは大部分コリン作動性神経より成り、その解剖学的位置により、外側と内側のOCN(LOCN,MOCN)に分類される。これら二つのOCNは求心性聴覚伝導路及び聴覚中枢からの投射を受け、蝸牛に反射弓を作り、その機能を調節することが知られている。しかしその機能を司るであろうCON細胞から直接電気生理学的な反応を記録した実験はこれまで無かった。申請者等は蝸牛に標識物質を充填、逆行性にOCNを生体染色し、これらの神経細胞からの細胞内記録に成功した。本研究の目的は2種のOCNへのシナプス入力の詳細を明らかにし、OCNの生理学的機構を明らかにすることにある。平成10年度は、(1)聴覚求心性伝導路核-OCN間、下丘-OCN間のシナプス伝達機序について主に研究を行った。LOCNは求心性聴覚伝導路核である同側の後腹側蝸牛神経核(PVCN)からの投射をうける。この投射経路は同側のLSOのを貫通し、LOCNの腹側から神経支配する。従ってLOCNの腹側部を電気刺激すれば主にPVCNからのシナプス応答を記録できると思われる。またMOCNもその腹側からPVCMからの投射を受けるが、この神経群の場合は両側性の投射である。また下丘からの投射もうける。スライス標本で、LOCN,MOCNの近傍を刺激して、PVCNなどからのシナプス入力を調べ、glutamatergic,GABAergic、Glycinergicな入力を受ける事を明らかにした。平成12年度は更にこの研究を発展させ、OCN細胞とLSO主細胞ではグルタミン酸受容体の性質に違いがあることを明らかにした。また(2)OCN間のシナプス結合についても検討した。LOCN細胞おけるnicotinic AchRの発現を明らかにした。また、Achが興奮性シナプス終末に働き、伝達物質の放出を促進する事を見いだした。シナプス入力としての存在を明らかにする目的で、nicotinic mEPSCを記録することを試みたが、失敗に終わった。LOCN細胞が協調して働く可能性を今後さらに、追及したい。

しかしその機能を司るであろうCON細胞から直接電気生理学的な反応を記録した実験はこれまで無かった。申請者等は蝸牛に標識物質を充填、逆行性にOCNを生体染色し、これらの神経細胞からの細胞内記録に成功した。本研究の目的は2種のOCNへのシナプス入力の詳細を明らかにし、OCNの生理学的機能を明らかにすることにある。平成10年度には以下の研究を行った。聴覚求心性伝導路核OCN間、下丘-OCN間のシナプス伝達機序の解明。LOCNは求心性聴覚伝導路核である同側の後腹側蝸牛神経核(PVCN)からの投射をうける。この投射経路は同側のLSOのを貫通し、LOCNの腹側から神経支配する。従っでLOCNの腹側部を電気刺激すれば主にPVCNからのシナプス応答を記録できると思われる。またMOCNもその腹側からPVCNからの投射を受けるが、この神経群の場合は両側性の投射である。また下丘からの投射もうける。これまで、スライス標本で、LOCN,MOCNの近傍を刺激して、PVCNなどからのシナプス入力を調べ、glutamnatergic,GABAergic、Glycinergicな入力をうける事が明らかとなりつつある。また、OCN細胞おけるnicotinic AchRの発現を示唆するデータを得た。今後さらに、検討を加え、OCNの機能をシステム論的に明らかにする予定である。オリーブ蝸牛束神経は上オリーブ核群に属する神経細胞にその源を発し、第IV脳室直下を走るオリーブ-蝸牛束(OCB)と呼ばれる特徴的な線維束を形成し、蝸牛に投射する。以下この遠心性神経細胞群をOCNと略す。OCNは大部分コリン作動性神経より成り、その解剖学的位置により、外側と内側のOCN(LOCN,MOCN)に分類される。これら二つのOCNは求心性聴覚伝導路及び聴覚中枢からの投射を受け,蝸牛に反射弓を作り、その機能を調節することが知られている。申請者等は蝸牛に標識物質を充填、逆行性にOCNを生体染色し、これら神経細胞からの細胞内記録に成功した。平成11年度は、前年度に引き続き以下の研究を行った。(1)聴覚求心性伝導路核-OCN間、下丘-OCN間のシナプス伝達機序の解明。この投射経路は同側のLOCNを貫通し、LOCNの腹側から神経支配する。従ってLOCNの腹側部を電気刺激すれば主にPVCNからのシナプス応答を記録できると思われる。スライス標本で、LOCN,MOCNの近傍を刺激して、PVCNなどからのシナプス入力を調べ、glutamatergic,GABAergic、Glycinergicな入力をうける事を明らかにした。(2)OCN間のシナプス結合。OCN細胞におけるnicotinic AchRの発現を示唆するデータを得ていたが、シナプス入力としての存在を明らかにする目的で,nicotinic mEPSCを記録することを試みたが、失敗に終わった。OCN細胞が協調して働く可能性を今後さらに、追求したい。
悪性黒色腫幹細胞と色素細胞特異的ABCB5の生物学的・臨床的意義の解明

本研究の目的は、悪性黒色腫幹細胞と新規色素細胞特異的ABCトランスポーターABCB5の解明である。悪性黒色腫癌幹細胞を分離するために、細胞表面抗原法、sphere形成法、side population(SP)法(Hoechst 33342排出能)等を試み、悪性黒色腫培養細胞株16株中8種でSP細胞を同定した。本年度は、SP細胞の機能解析、分子発現解析を進めた。FACSによりsingle cell sortingしたSP細胞は様々な幹細胞で発現するABCG2を高発現し、MP細胞からはMP細胞しか増殖しなかったのに対して、SP細胞からはSP・MP両細胞が出現するという非対称性増殖が示された。免疫不全マウスの皮下移植において、SP細胞はMP細胞と比べて低い細胞数で高腫瘍形成能を示し、この悪性黒色腫SP細胞は癌幹細胞様の性質をもつことが判明した。また、SP細胞は、抗癌剤mitoxantroneやdocetaxelに対して抵抗性であった。そこで、GeneChipによる網羅的遺伝子発現解析を行ない、SP細胞、MP細胞それぞれに高発現する遺伝子群を同定したが、ABCB5の発現差は認められなかった。ABCB5の細胞表面蛋白発現を検討するために、2回、抗ABCB5抗体の作成を試みたが、まだ、生細胞上のABCB5を検出できる抗体は得られていない。以上より、現時点では、ABCB5と悪性黒色腫幹細胞と関連は認められていないが、本研究で得られた悪性黒色腫幹細胞様SP細胞の解析が進んでおり、今後、それを標的とした診断や治療の開発の可能性が示された。本研究の目的は、新規色素細胞特異的ABCトランスポーターABCB5の生物学的・臨床的意義を、悪性黒色腫における癌幹細胞の観点から解明することである。まず、悪性黒色腫幹細胞の純化法を検討した。悪性黒色腫細胞株でHoechst33342排出能陽性細胞(SP細胞)を検討したところ、8細胞株でSP細胞が0.2-2.4%検出できた。そのうちの一つでは、SP細胞での癌精巣抗原MAGEの発現がnon-SP細胞と異なっていた。スフェア形成能を検討したところ、3細胞株で形成された。CD133の発現に関しては、悪性黒色腫細胞株では1株しか発現がみられなかった。現在、SP細胞やスフェア形成細胞が癌幹細胞としての性質をもつかどうかを各種in vitro, in vivo法を用いて検討中であり、この結果により悪性黒色腫細胞株における癌幹細胞の存在につき、次年度追究する予定である。次にABCB5の発現を検討した。ABCB5は正常組織では色素細胞と精巣にのみ発現しており、RT-PCR法では、悪性黒色腫では10細胞株で発現が認められた。ABCB5ペプチドを用いてポリクローナル抗体を作製し、ABCB5蛋白の発現をWestern blotで検討したところ、Rhodamine-123排出能をもつ悪性黒色腫細胞株3株でバンドが認められた。モノクローナル抗体を現在作製中である。ABCB5の悪性黒色腫細胞株2株において、SP分画とnon-SP分画における発現をRT-PCR法で検討したところ、両者とも陽性であった。以上の結果から、悪性黒色腫細胞株からの癌幹細胞様分画の同定とABCB5の関与は、次年度により詳しく解析する必要がある。また、癌幹細胞とは別に、ABCB5を発現する悪性黒色腫の特徴を調べる予定である。
救命率・社会復帰率予測に基づく救急医療体制と患者輸送システムの研究

三次救急病院に直接搬送された患者のうち主として脳・心臓血管系の患者について患者の症状や身体状況に応じて発症から治療開始までの時間の関数として生存率・早期退院率を予測するモデル式を開発した。これによって、救急医療体制の改善効果が算出可能となった。2011年5月に佐世保市で行われた日本救急医学会九州地方会に際して、九州地域の三次救急病院の勤務医11名の参加を得て、救急医療と患者輸送の問題点、研究課題に関する討議を行い、その後、長崎市、大村市、飯塚市、久留米市、熊本市、鹿児島市に所在する6病院の救急救命センターを個別に訪問して、センター長を務める医師に面会して、救急医療の実態と救急患者の搬送、医療処置に関する調査方針を討議した。救急医療の実態のうち、本研究で意図する調査と関係する事項については、患者の重篤度に関する医学的分類手法が症病に応じて存在すること、症病ごとの重篤度分類に応じて標準的な医療処置が行われること、とくに血管系の急性症病には新しい治療手段が広がりつつあり、その効果を把握する必要があること、病院に収容後治療までの検査・診断の所要時間を短縮する必要があること、などの知見を得た。現在、既存の調査データのうち利用可能なものを対象に、発症から病院搬入までの時間、病院内における医療処置開始までの時間、医療処置の内容に応じて治療効果を予測するモデルの作成を試みているが、医療に関する専門的知識・情報の不足のため、医師の観点から満足できるモデルが見出されておらず、専門医の意見を聴取しつつモデルの構成方法と新しい調査の方向をさらに検討中である。初年度においては、これまでに収集されてこなかった救急医療における患者の到着時、発症前の状態、診断、医療処置と転帰の詳細データの収集・記録様式を決定するとともに、経常的救急医療活動を通して調査しデータ収集を図る計画であったところ、残念ながら具体的な調査には医師や看護チームの労力が不足して、十分な調査が行われていない。そのため、近年の医療技術の進歩に基づく治療効果を反映した救命率・社会復帰率の予測モデルを得るには至っていない。しかし、これまでに蓄積されたデータを医師団との情報交換を行いつつ、三次救急病院に直接搬送された患者のうち主として脳・心臓血管系の患者についてデータを解析するなかで次のような成果を得るにいたった。1)発症から治療開始までの所要時間の長さが治療効果に与える効果は、決定的ではないが、有意な効果である。2)発症から治療開始までの所要時間は、救急車の現場到着・収容・病院到着まで搬送時間と到着後治療開始までの検査・前処置所要時間に分けられ、後者の時間の長さが無視できないが、搬送時間と治療効果の関係は確認された。3)一次、二次救急病院から三次救急病院に転送される患者についても、病院到着後治療開始までの検査・前処置所要時間の長さは直接三次救急病院に搬送された患者のそれと有意な差はない。4)標準治療法が存在し病状に応じて治療方法が選ばれるので、両者を区別したモデルは作成できない。5)明らかに軽症の患者については、他の重傷患者を優先するトリアージのような現象が存在する可能性がある。6)このため、明らかに軽症であるか否かの判定を最初のステップとする多段階予測モデルを構成する必要がある。方法論として、(1)明らかな軽症か否か、(2)治療によって生存するか否か、(3)生存するとしたら早期に退院し社会復帰するか否か、を段階的に予測するネステッド・ロジット・モデルを作成することができる。これらの知見は、日本救急医療学会の一部などで構想されている広域・拠点型救急システムの効果予測などに応用可能であるが、さらに近年の医療技術の急速な進歩を反映するとともに、社会の高齢化や輸送技術の進歩を考慮する必要がある。救急医療の実態に関して、研究代表者・研究分担者の医学的知見が不足しているため、研究作業に手戻りが多いことは事実である。既存データを用いた試算によって、患者輸送における使用時間、病院収容後治療開始時刻までの所要時間、医療措置の内容、患者属性などを考慮した生存率や生存後の身体条件を予測するモデルを作成しようとしているが、医学情報についての医師が記録が同じ内容であるにもかかわらず別の表現をとっていることが少なくなく、分析に際してそれが判別できず手戻りの一因となることが多い。医師との情報交換、あるいは医学情報に関する医師の指導が必要であるにも関わらず、医師は救急医療の日常勤務に忙殺されていて、手空き時間に訪問して討議し指導を受けるまでにかなりの時間がかかっている。また、この研究に関する期待や方針、焦点の取り方に関しても、医師にはそれぞれ異なったイメージがあり、異なる示唆が得られるための混乱も存在する。救急医療においても傷病の種類や重篤度に応じて標準治療法が存在すること、ある種の傷病については近年治療法の進歩が著しく医学的な興味が高まっていること、標準治療以前の検査・診断の速度にも医師は重要性を感じていることなどが判明したので、標準治療法の存在を踏まえた医学情報の扱いの簡便化や将来の医学的な興味を踏まえて焦点をしぼる、などという方法によって、研究のスピードアップを図る予定である。

また、これまでも試みてはいたが、救急医学会や他の専門医学会の機会をとらえて、研究委参加してくれる医師の集合を図り、効率的な討議を行う一方で、電話やメールを活用して医師の空き時間を細かく把握し、個別に訪問して意思疎通を増進する。調査・データ処理・モデル開発に関しては、研究支援の労力を集中的に投入して、手戻りがあったとしても極力短時間で成果が得られるようにすることにする。救急医学会や他の専門医学会の機会に合わせて、研究に参加してくれる医師団が集合する時間と場所を確保するための会場費、個別に医師を訪問して研究経過を開示し研究の推進方向を討議するための旅費、調査・データ処理・モデル開発を促進するための研究支援の謝金、などを集中的に投入する予定である。
経皮的加圧による血液透過性変化に着目した褥瘡発生機序の解明

本研究では,褥瘡発生メカニズムを解明するために,組織への酸素供給の基準である酸素分圧と組織の沈み込み量の加圧による経時変化をラットを用いたin vivo実験にて測定した.加圧力を10,15,20mmHgと変化させて加圧・除圧を繰返し,加圧時間も3,5,8分と変化をさせて測定を行った.その結果,加圧することでPO2は減少し,除圧することで回復することが確認でき,加圧回数の増加に連動してPO2が変動することが分かった.また,加圧時間が長くなるにつれ,除圧後のPO2が回復するまでの時間が長くなることも分かった.加圧子径を変えた実験からPO2変化には加圧力だけではなく,加圧面積も大きく関係していることが分かった.本研究では,褥瘡発生メカニズムを解明するために,組織への酸素供給の基準である酸素分圧と組織の沈み込み量の加圧による経時変化をラットを用いたin vivo実験にて測定した.加圧力を10,15,20mmHgと変化させて加圧・除圧を繰返し,加圧時間も3,5,8分と変化をさせて測定を行った.その結果,加圧することでPO2は減少し,除圧することで回復することが確認でき,加圧回数の増加に連動してPO2が変動することが分かった.また,加圧時間が長くなるにつれ,除圧後のPO2が回復するまでの時間が長くなることも分かった.加圧子径を変えた実験からPO2変化には加圧力だけではなく,加圧面積も大きく関係していることが分かった.現在,褥瘡の発生を一律に予防するための体表面接触圧や持続的圧迫時間等の標準化はできていない.そこで本研究では,褥瘡発生メカニズムを解明するために,組織への酸素供給の基準である酸素分圧(以下PO_2)と組織の沈み込み量の加圧による経時変化をラットを用いたin vivo実験で測定した.また,in vitro実験で組織に静的負荷を加え,組織のひずみと血液透過係数の関係を求めた.ラットを用いたin vivo実験で,加圧力を10,15,20mmHgと変化させて加圧・除圧を繰返し,加圧時間を3,5,8分と変化をさせて測定を行った.その結果,加圧することでPO_2は減少し,除圧することで回復することが確認でき,加圧回数の増加に連動してPO_2が変動することが分かった,また,加圧時間が長くなるにつれ,除圧後のPO_2が回復するまでの時間が長くなることも分かった.加圧子径を変えた実験からPO_2変化には加圧力だけではなく,加圧面積も大きく関係していることが分かった.in vitro実験では,ダルシーの式を用いてひずみに対する血液透過係数kを算出した.その結果,ひずみの増加に伴って血液透過係数は指数関数的に減少し,圧密化により血液透過係数が低下することを確認した.皮下組織を,固相成分として筋組織を液相成分として血液を仮定した固液二相系粘弾性モデルを想定した場合,一定圧力の下でも組織は血液が排除されるに伴って,圧密化が進行する.血液流動速度が時間と共に減少すると筋組織に作用する圧力は増大する.血液流動が停止した時点で透過係数はゼロになると考えられる.これらは,主に加圧力,組織の硬軟や厚さに依存すると考えられる.昨年度のラットを用いたin vivo実験で、1時間以内の実験では加圧力とPO_2の関係を求めることができた。しかし、組織の沈み込み量を見ると、1時間加圧の実験では、組織内血液が排除されることによって起こる粘弾性特性と同じようなクリープ挙動を示しており、1時間加圧後も変位が一定になっていなかった。組織の変位が一定になるまで加圧時間を長く取ることは、麻酔等の関係上できなかったので、長時間加圧時の加圧力とPO_2の関係をin vivo実験のみで求めることは難しかった。そこで、本年度は細胞を低酸素状態(1%,5%O_2)で長時間培養した時のLDHを測定し、細胞障害率を求め、細胞死に至る時間と酸素濃度の関係を求めた。その結果、マウス上皮組織由来繊維芽細胞L929では、12,18時間でいずれも障害率は小さく、通常の培養結果と差が見られなかった。しかし、48時間では1%O_2のときに障害率がLDHで60100%見られ、5%O_2でも通常よりも高い値が見られた。1%O_2,2436時間では2090%の間で損傷率がばらつくことが見られた。マウス横紋筋由来筋芽細胞C2C12のLDH活性による障害率測定の結果も、L929と近い傾向が見られた。また、体圧分布測定システムを用いて平坦床、畳敷き床、ゴム製エアーマット、圧分散マット、市販の介護用ベッドでの、体圧分布測定を行なった。測定時の体位は仰臥位で、特に仙骨部を中心に圧力分布を測定した。以上の結果を元にFEM解析ソフトを用いて,マットの種類や加圧面積の変化による血流変化の解析を行なった。