hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多様性が求められる大規模災害時の市民への情報伝達と安否確認の一手法

2018年度は、UHF帯RFIDタグ、及びNFCタグを利用した、災害時安否確認システムの試作機を作成した。特に、より多くのユーザーの利用を想定し、NFCタグを新たに作成し、2個のNFCタグを並列化させた。2個のNFCタグを並列化させ、例えば、災害時安否確認システムに2列に並んでスマートフォンやタブレットにより安否情報を書き込めるようにした。試作機では、2個のNFCタグに書き込まれた安否データをマイコンにより統合して、UHF帯RFIDタグメモリに書き込み、UHF帯RFIDリーダーにより読み出せることを確認した。NFCタグに複数のユーザーが安否データを書き込む手順やソフトウェアが良好に動作することも確認できた。さらに、UHF帯RFIDタグの読み取り距離を拡大するために、パッチ型のアンテナを作成して使用した。その結果、読み取りは3.5mであり、路肩付近に設置された災害時安否確認システムに対し、自動車上から情報を読み出すことが可能であることを確認した。「課題(1) RFIDタグのメモリ容量拡大」、「課題(2)大量データの一括伝送」、「課題(4)マイコンによる読み出し時の通信性能劣化の原因究明と改善」については、試作したハード及びソフトウェアにより解決できることを確認できた。また「課題(3)通信距離の拡大」については、パッチアンテナの利用により拡大することができた。さらに、「課題(5)掲示板に使用するRFIDタグのUHFとHF共用化」についても、異なる両規格のRFIDタグの並列化を実証した。加えて、表示装置として電源がなくても表示を保持できる、電子ペーパーを利用し、動作することを確認した。成果は電子情報通信学会英文論文誌に投稿し、現在、査読中である。今後は、試作機の改良を重ね、「課題(6)試作機の作成、試行実験と利用者アンケートの実施」に向けた準備を進める予定である。本研究課題では、大規模災害時のように、電源インフラや通信インフラを喪失した状態においても、住民への情報伝達や、住民の安否情報収集を効率的に行えるシステムを開発することを目的とする。最近では、無線LANや非常電源設備の配備が整ってきているが、大規模な災害時には予測不可能な問題が発生する可能性がある。従って、大規模災害時の情報伝達手段にも多様性を持たせることが重要となる。提案する災害時電子掲示板は、UHF帯RFID、HF帯RFID、マイコン、表示装置(理想的には電子ペーパー)、マイコンと表示装置を駆動するための太陽電池に代表される環境発電装置により構成されている。具体的な利用方法としては、自治体からの情報は、自動車とUHF帯RFIDリーダ/ライタにより、道路近くに設置された電子掲示板に書き込まれる。UHF帯RFIDは、読み取り距離が5m程度であるため、自動車から降りることなく、情報を電子掲示板に書き込むことができ、効率的である。書き込まれた情報は、太陽電池等の自然エネルギーで駆動されるマイコンにより電子ペーパーなどの表示装置に書き込まれる。もし充電されたスマートフォンやタブレット端末などの情報端末があれば、多くの機器に搭載されているHF帯RFIDを通して、災害情報を入手することも可能である。現状では、UHF帯とHF帯で内部メモリを共用化できる半導体も開発されている。もし、この半導体が利用できない場合でも、マイコンを通して、UHF帯RFIDとHF帯RFIDの間でデータの交換が可能である。さらに、情報端末を利用することで、短時間に多数の住民が電子掲示板に自身や家族の安否情報を書き込むことができる。自治体は、電子掲示板への情報の書き込みと同時に、安否情報の収集を行うことで、住民の安否確認を行うことができる。平成28年度は、主に、RFIDタグの読み取り距離を伸ばすためのアンテナ形式の検討、UHF帯とHF帯RFIDタグの間の情報交換手段、消費電力を削減するための電子ペーパーの採用、及び多数のユーザーの安否データの効率的な書き込み方法の4項目について検討を行った。まず、RFIDの読み取り距離を伸ばす必要性とアンテナ形式について説明する。提案する電子掲示板に対して自治体が情報の書き込みや読み取りを行う場合、多数の電子掲示板に対応するためには、自動車で移動しながら、さらに自動車から降車することなく、情報伝達ができる必要がある。このためには、RFIDタグアンテナに指向性を持たせることでアンテナ利得を高めることが必要となる。これまではRFIDタグの評価基板に内蔵されているダイポールアンテナを用いてきたが、本年度はこれに加えて、パッチ型のアンテナを設計製作し、接続した。この結果、通信距離が従来と比較して、6.5倍に拡大された。これは、インピーダンス整合とアンテナ利得の双方が改善されたものと考えられる。次に、UHF帯RFIDとHF帯RFID間のデータ交換を行うシステムを構築し、実現可能性を検討した。UHF帯及びHF帯共に、I2C接続によるデータ通信機能を備えたものを利用した。これをマイコンにより統合し、マイコン経由でデータの受け渡しを実現した。これにより、多くの情報通信端末に搭載されているHF帯RFIDリーダ/ライタにより電子掲示板にアクセス可能となった。最後に、表示装置として電子ペーパーの採用を試みた。電子ペーパーは、表示された情報を電力消費することなく保持できる特徴を有している。従って自然エネルギーのみで駆動されることを想定している電子掲示板においては、理想的な表示装置である。RFIDの内部メモリに保存されたデータを電子ペーパーに表示させることができることを確認した。

大規模災害時には,電源インフラや通信インフラを喪失した状況においても,住民の安否確認を効率的に行える手段が求められる.東日本大震災以降は,例えば,小学校区を基準とする規模の地域コミュニティー単位において,非常用電源や無線LANの整備が進められている.しかし,非常時にこのような無線LANを用いて災害情報伝達や安否確認を行う場合,コミュニティーに所属する住民が単一のアクセスポイントに殺到することにより十分な情報伝達品質が得られず,安否確認がスムーズに実施できないことが想定できる.このように,無線LANにのみ依存し,これが良好に動作することを前提とした災害時安否確認システムでは,非常事態に対応できない可能性も考えられる.従って,災害時の安否確認には,多様な選択肢を用意しておくことが有効である.一手段としては,各コミュニティーにおいて,紙ベースで安否確認を住民に記載してもらい,これをスキャンして,いち早く通信インフラが回復した市役所などを経由してインターネット公開する手段が考えられる.しかし,紙ベースの場合,資料が膨大な量となり,さらに,手書きによる記載は検索が難しく,安否確認を行う側での確認が困難になると予想される.また,旅行先や出張先で被災した場合など,検索エリアを限定することが困難な場合も想定できる.さらには,障害者とって,スマートフォンを利用したテキストデータの閲覧や自動読み上げによる聞き取りは,重要な情報源となる.このように,災害時の安否確認や情報伝達においては,検索等の処理が容易で確実なテキストデータによる処理が望ましい.本年度は,主に,広く携帯端末として普及しているNFCとUHF帯RFIDを併用して,安否確認や災害情報の伝達を行うシステムを開発した.これまでに,災害情報伝達と安否確認を行うシステムとして,RFID(Radio Frequency Identification)システムを利用して,電源や通信インフラが途絶した状況においても,テキストデータ形式で効率的に行政から住民への情報伝達や安否確認が行えるシステムを提案してきた.このシステムは,RFIDタグが,リーダ/ライタ(Reader/Writer:R/W)から放射される電磁波からエネルギーを得て動作可能であるという特徴を利用したもので,電源インフラを喪失した場合でも,情報伝達が可能である.そして,このシステムでは,道路から近い位置に設置された安否確認情報収集システム内に保存されている情報を効率的に収集するために,読み取り距離の長いUHF(Ultra High Frequency)帯RFIDを用いた.一方,このようにUHF帯RFIDを利用した場合,一般的に広く普及し,携帯端末に搭載されている13.56MHz帯RFID R/Wでは情報を災害時安否確認情報収集システムに書き込めないという問題点があった.しかし,これは,有線接続可能なI2C(Inter-Integrated Circuit)バスを有するUHF帯RFIDタグと13.56MHz帯RFID
中国静止気象衛星データを用いた広域アジアの実時間災害監視と情報発信

1.データ取得:風雲2C号からのデータ受信を継続したが、2007年7月ころより日中のデータにノイズが見られるようになった。これは衛星の軌道が南北に振動する為であることがわかった。2008年3月日中のデータが取得できるようにアンテナの調整を行った。2.梅雨前線活動や熱帯降水域の広域解析等:ベンガル湾から日本にいたる梅雨前線の活動度の変動を、広域雲画像から得られる対流活動を指標に解析した。対流活発域が前線上を東進する様子を時空間解析で示すことができた。また、赤道収束対上を東進するMJOにともなう雲域お移動を、同じく時空間解析で示した。また、2005年以降蓄積されてきたデータを用いて、チベット高原の地表面温度の算出とその年々変動の解析を行った。合わせて雲活動の季節変化の解析も行った。3.東南アジアモンスーン期の集中豪雨の監視:モンスーン期の東南アジアを対象に、顕著な被害をもたらした被害事例に関して、衛星観測データに基づく現象の記述を行った。また、2007年11月にバングラディッシュを襲ったサイクロンSidrの雲画像解析を行った。4.防災プロダクツのweb公開:情報発信のために、webサーバーを立ち上げ、このサーバー上で赤外窓領域と水蒸気チャネルのフルディスク画像、インド領域、インドネシア領域、日本域の切り出し画像のweb公開を行った。また防災プロダクツとして、発達した積乱雲の指標となる水蒸気チャネルと窓領域との輝度温度差のデータを作成し、その出現頻度などの解析を試みた。5.成果の公表:自然災害学会、日本地球惑星科学連合大会、及び国際WSで本研究の成果の公表を行った。またミャンマを襲ったサイクロンNargisの画像は、NHK(クローズアップ現代)、TBS(報道特集)、京都新聞等のマスメディアを通じて、紹介された。1.衛星データの受信とアーカイブ衛星データ受画装置により、中国静止気象衛星FY2CのSVISSRデータを継続的に受信する。また、(財)気象業務支援センターより、Internet経由で「ひまわり6号(MTSAT-1R)」の観測データを継続的に受信した。大量のデータを保存するために、データアーカイバを購入し(備品費)、これにデータを蓄積した。衛星搭載の放射計には、個々の放射計に依存した感度特性があるため、これにともなう系統誤差が発生する。そこで、FY2Cで観測される情報と、「ひまわり6号(MTSAT-1R)」で受信される情報を同一視野で比較することにより、この系統誤差を見積もる。さらに、中国気象局より既に入手している放射計の感度特性を用いて、放射伝達コードによる計算を行うことにより、系統誤差を理論的に算出した。これらの評価結果に基づき、衛星データの補正式を求め、解析プログラムに反映させた。FY2Cで得られる西側の画像とMTSAT-1Rで得られる東側の画像を合わせて、アジア全域を高精度でカバーする結合画像を作成した。またMTSAT-1RとFY2C画像を重ねた立体視画像を試作し、キャンパス公開で展示して、好評を得た。4.防災プロダクツの試作これまでGMS-5で作成してきた機能をFY2Cデータ用にチューニングし、(1)赤外雲画像と客観解析データを併用して雲頂高度を算出して、(2)降水の原因となる対流の活発な領域を抽出表示する機能を作成した。さらに、(3)水蒸気画像と窓領域赤外画像を用いて対流圏界面に達するような極端に活発な雲域を抽出表示する機能を作成した。

これは衛星の軌道が南北に振動する為であることがわかった。2008年3月日中のデータが取得できるようにアンテナの調整を行った。2.梅雨前線活動や熱帯降水域の広域解析等:ベンガル湾から日本にいたる梅雨前線の活動度の変動を、広域雲画像から得られる対流活動を指標に解析した。対流活発域が前線上を東進する様子を時空間解析で示すことができた。また、赤道収束対上を東進するMJOにともなう雲域お移動を、同じく時空間解析で示した。また、2005年以降蓄積されてきたデータを用いて、チベット高原の地表面温度の算出とその年々変動の解析を行った。合わせて雲活動の季節変化の解析も行った。3.東南アジアモンスーン期の集中豪雨の監視:モンスーン期の東南アジアを対象に、顕著な被害をもたらした被害事例に関して、衛星観測データに基づく現象の記述を行った。また、2007年11月にバングラディッシュを襲ったサイクロンSidrの雲画像解析を行った。4.防災プロダクツのweb公開:情報発信のために、webサーバーを立ち上げ、このサーバー上で赤外窓領域と水蒸気チャネルのフルディスク画像、インド領域、インドネシア領域、日本域の切り出し画像のweb公開を行った。また防災プロダクツとして、発達した積乱雲の指標となる水蒸気チャネルと窓領域との輝度温度差のデータを作成し、その出現頻度などの解析を試みた。5.成果の公表:自然災害学会で本研究の成果の公表を行った。
太陽エネルギ-を利用する水の熱分解による水素製造に用いる超高融点固体電解質の開発

研究課題について萌芽的研究を行なったので報告する。酸化物中最も融点の高いトリア(ThO_2)に酸素空孔を作る目的でイットリア,カルシア,マグネシアをそれぞれ加え、更にそれらの電子伝導度を増大させる目的で二つの価数を取り得る元素の酸化物:チタニアとセリアをそれぞれ加えた混合粉体を1400°Cで5時間アルミナ坩堝中で固相反応させた。Xー線回折の結果ThO_2ーY_2O_3ーCeO_2は反応が不十分であり、ThO_2ーY_2O_3ーTiO_2は二相であった。ThO_2ーCaOーCeO_2及びThO_2ーCaOーTiO_2は固相反応はするが坩堝と反応する。ThO_2ーMgOーCeO_2及びThO_2ーMgOーTiO_2は坩堝と反応せず又固相反応も十分に行なわれた。今回は[(ThO_2)_<1-X>(CeO_2)_X]_<0.9>(MgO)_<0.1>の試料の酸素透過率を測定した。試料作成は粉体で固相反応の後、乳鉢で5時間粉砕し、水プレスの後1400°Cで12時間焼結を行ない、厚さ2.5×φ15mmに成形した。試料は白金パッキングを介してφ13×9mmのアルミナパイプに高温で圧着し、温度に対する酸素透過率を調べた。セリアの量と共に酸素透過率は増大する。以前に測定した[(ZrO_2)_<1ーX>(CeO_2)_X]_<0.9>(Y_2O_3)_<0.1>(CeーYSZ)の酸素透過率と比較して遜色のないことが分かった。白金パッキングによる部分短絡現象を含んだデ-タではあるが、電子の活性化エネルギ-は約1.9eVである。これはCeーYSZの値よりも小さい。最近当研究室で白金パッキングによる部分短絡現象を取除く測定法を開発したので、今後この方法によりThO_2ーMgOーCeO_2,ThO_2ーMgOーTiO_2,ThO_2ーCaOーCeO_2及びThO_2ーCaOーTiO_2の精確な酸素透過率を温度に対して測定し、またこれらの物質の熱衝撃等をも調べ太陽エネルギ-を利用して水の熱分解から水素を製造するための高融点高効率の酸素透過膜に関する知見を得たいと考えている。
慢性疾患患児を育てる親のストレス・コーピング構造の変化に関する縦断的研究

慢性疾患患児を育てる母親の心理的適応の変化について明らかにするために、質問紙調査を行った。健康な子どもの母親と比較した結果、慢性疾患のある子どもの母親は精神的健康がよくないものが多く、レジリエンス(心理的に柔軟な強さ)も低いことが明らかになった。また、子どもの入院中と退院後の継続比較が行えた母親は3名であり、精神的健康が改善している母親が3名中2名であった。今後も調査を継続していていく予定である。平成22年度は研究の基盤となる概念枠組みを検討するために、まず慢性疾患のある子どもと家族のストレス・コーピングに関する文献を再検討した。なかでも困難な状況からの回復力である「レジリエンス」の概念は近年看護学や心理学の領域で注目されており、本研究においても非常に重要な概念となると思われた。そこでまず、L.O.WalkerとK.C.Avantの方法に基づきレジリエンスの概念分析を行った。活用可能な文献等からレジリエンスを定義づける属性を同定したところ、逆境からの跳ね返り、ポジティブであること、柔軟性の3つが明らかになった。これらの結果は日本ヒューマンケア科学学会第3回学術集会にて発表している。また、この概念分析の結果と合わせて本研究の概念枠組みの検討を続け、概念の測定用具となる質問紙の作成を実施した。具体的には、研究者が以前に行った関連研究のデータを再分析・検討し、また専門家の助言を得ながら内容の検討を慎重に行った。その結果、質問紙にはコーピングだけでなく、レジリエンスや精神的健康度の尺度を含む必要性が明らかになった。平成22年度は質問紙の作成を中心に行ったため計画していたデータ収集は平成23年度に行う予定である。さらに、本研究はデータ分析の最終段階に構造方程式モデリングという手法を用いて、仮説を検証する予定である。そのため、平成22年度はその分析方法と理論についての専門的知識を深めるため、講習会に参加し知識提供を受けた。これにより、分析方法だけでなくその理論的意味について理解を深めることができ、今後行うデータ分析に非常に有効に活用していくことができると考えられた。小児期疾患の救命率の向上に伴い、その治療期間は長期化する傾向がある。そこで長期間治療を受ける小児を慢性疾患患児としてとらえ、子どもの心身両面への看護を行うだけではなく、日常的にケアを行う家族に対しても各時期に応じた心理面の支援が必要であると考える。このことから慢性疾患患児を育てる親の心理的ストレスおよびコーピングの状態を縦断的に調査することを目的として本研究を行っている。平成23年度は、研究実施計画に記載のうち質問紙の作成を行った。これは前年度に行った概念分析および概念枠組みの作成に基づいたものであり、内容には属性の他、精神的健康度、コーピング、レジリエンスが含まれている。作成に当たっては、数名の専門家からアドバイスを得て作成し、妥当性の確保に努めた。また、対象者についての検討を行った。具体的には以前に研究者が行った慢性疾患患児の両親のストレス反応に関する研究結果を用い、夫婦ペアでの検定を実施することにより父親と母親との違いという観点から検討した。その結果、父親と母親では同じ子育て環境であってもコーピングに違いがあることが明らかになり、従来言われているようにストレス・コーピングには性差があることが示唆された。これらの分析結果より、対象者については性別を限定することとし、子育てにおいて中心的役割を担うことが多い母親を対象に調査を行うこととした。なおこの結果は、10^<th>International Family NursingConference(Kyoto)にて発表している。また、慢性疾患患児の比較対照群として、健康な乳幼児および学童期、思春期の子どもの母親からのデータ収集方法について検討した。これらの研究方法の詳細を決定後、研究期間の倫理審査委員会に対して研究実施の申請を行い、承認を得たところである。平成25年度はデータ収集と分析を行った。まず入院中の子どもの母親16人を対象としてストレスコーピングに関するアンケート調査を行った。調査票の内容は、属性の他、精神的健康(GHQ28)、レジリエンス、コーピング(TAC-24)から構成した。子どもが退院した後、外来受診時に二回目のアンケート調査を行ったが、研究期間中に同一対象者の継続比較が行えたのは3例のみであった。結果の分析より、母親の精神的健康は子どもの退院後改善した事例が2名であり、これら2名はレジリエンスも向上していた。入院中の付き添いの有無や退院後の育児環境によって心理的ストレスの状態は異なっていることが考えられた。コーピングに関しては、下位尺度によって傾向が異なっていたが、3例とも退院後は「放棄・諦め」得点が入院時より低くなっていた。今後も可能な限りデータを集積させ継続的に分析していく予定である。さらに前年から計画していた通り、外来受診している慢性疾患患児の母親181名と、病気のない子どもの母親439名を対象に調査を行った。

縦断的調査と横断的調査を組み合わせることで、慢性疾患患児を育てる母親の心理的ストレスコーピングの実態を明らかにすることを試みた。その結果、慢性疾患児の母親では健康児の母親と比較して、精神的健康が良くなく、レジリエンスも低いことが明らかとなった。また、コーピングでは「肯定的解釈」が低かった。これらについて複数の要因を統合して分析する目的で共分散構造分析モデルを作成し、子どもの疾患の有無による多母集団分析を行った。得られた結果の一部については、第35回国際ヒューマンケア学会で発表する予定の他、論文として専門雑誌に投稿中である。小児期特有の疾患の救命率の向上に伴い、その治療期間は長期化する現象が生じている。そのため、長期間治療を受ける小児を慢性疾患患児としてとらえ、子どもの心身両面への看護を行うことが重要である。それと並行して、子どもに対して日常的にケアを行う家族に対しても各時期に応じた心理面の支援が必要であると考えた。このことから、慢性疾患患児を育てる親の心理的ストレスおよびコーピングの状態を縦断的に調査することを目的として本研究を行っている。平成23年度11月から研究を中断しており、平成24年度は年度途中の9月から研究を再開した。そのため、あらためてデータ収集のための資料準備を行った。具体的には前年度に作成した調査票を見直し、文言等若干の修正を加えたものを印刷製本した。コーピングおよびレジリエンス尺度については、論文の著者(作成者)に使用の承諾を得ている。また調査を実施する施設に依頼し日程の調整を行い、次年度早々に調査票の配布を行えるよう準備した。所属の倫理審査委員会の承認は受けていたが、研究の中断と再開に伴い、研究期間延長の申請をした。また、調査の具体的方法について検討した。本研究では調査の対象者を確保することが困難であると予測される。特に慢性疾患患児の母親に対して3回の調査を依頼することになり、対象者に心理的負担を生じさせる可能性がある。そこで協力してくれた対象者に薄謝を進呈することが回収率の向上に役立つ方法の一つと考えられたため、これらをあらかじめ用意した。また、調査票の配布およびデータ整理を依頼する協力者の確保についても検討した。計画の一部であるデータ収集の実施が行われていないが、年度途中で研究を中断するため。25年度が最終年度であるため、記入しない。年度途中の再開ではあるが、計画通りにデータ収集を進めることができなかったため。今後、研究者が産前産後休暇および育児休暇に入るため、その間研究が実施できないことが考えられる。そのため、研究を一時中断し、休暇終了後に研究を再開する予定である。研究計画のタイムスケジュールよりも遅れているため、計画を繰り下げて実施する予定である。そのことにより収集できるデータ数が当初の予定より少なくなる可能性があるが、謝礼を進呈するなどして回収率の向上に努める。
脳腫瘍の区別低体温(Differential Hypotherwia)療法の研究

ヒト悪性脳腫瘍に対して区別低体温法を臨床応用すべく研究を行ってきたが、マイクロウェーブ外照射では加温深達度、正確な加温域の設定等に限界があることが判明したため、より正確な加温を行うことを目的として組織内照射型マイクロウェーブアンテナを用いた基礎研究を行った。全身低体温処置下(30°C)で、一本のアンテナをサル正常脳内に2cm刺入した場合の加温パターンは,アンテナの周囲半径約2cm、脳表より深さ3cmまでの範囲が37°C以上となり、治療効果が期待できた。このアンテナの問題点として出力を揚げた場合、アンテナ表面が50°C以上の高温となるため、近接する脳組織が凝固、壊死、出血をきたすことがあげられる。この過熱を防ぐため、外径5mmのシリコンチューブからなるアンテナ冷却システムを開発し、このシステムを用いて加温効果を正常体温下において検討した。このシステムのチューブ内に冷水を潅流することにより周囲の脳組織が冷却され、周囲半径1cmまでの範囲が4244°C程度の比較的均一な加温が可能となった。次に、区別低体温処置下でサル正常脳の加温前後の局所脳血流量(1-CBF)を測定した。大脳白質の1-CBFは、加温前には18.7±9.8ml/100g・brain/minであったが、脳温が30°Cに上昇すると約2倍に増加した。この選択的な血流増加は抗癌剤を併用した場合、大量の薬剤が正常温に保たれた腫瘍組織に移行すると考えられ、有利に働くと考えられた。今後は脳内留置による反復加温可能なアンテナ及びアンテナガイドの開発、さらに正常脳組織の温熱に対する変化を病理組織学的に観察し、耐容限界の検討を目指して研究を行う予定である。1.目的:温熱療法を悪性脳腫瘍に対して応用するためには、正常脳組織と脳腫瘍組織の加温による生理的変化の差異を知る必要がある。このため、区別低体温療法の前段階の実験として、正常体温下に正常脳と実験脳腫瘍の加温による血流動態の変化を検討した。2.材料・方法:成熟日本ザル10頭,担脳腫瘍サル3頭(Rous Sarcoma Virus誘発脳腫瘍)を用いた。全身麻酔,調節呼吸下に開頭術を行い直径1.5mmのマイクロウェーブアンテナを脳表から2cm刺入した。2450MHzマイクロウェーブ照射により37°C47°Cの範囲で最長3時間加温し、加温前後の正常脳,腫瘍の局所血流量を水素クリアランス法で測定し比較検討した。3.結果:正常脳白質では加温前の血流値は平均23.2ml/100g/分であり、47°Cまでの組織温度の上昇では1°Cについて約10%の割合で血流は増加した。42°Cでは平均35.3ml/100g/分となり、この血流量は加温中(最長3時間)持続した。しかし、45°Cでは加温開始後3分で45.9ml/100g/分に増加し、40分後の61.2ml/100g/分をピークとして、以後徐々に血流量は低下し約3時間後には加温前値を下回った。腫瘍組織では、加温前の血流量は平均11.5ml/100g/分と正常組織よりも低値を示し、42°Cの加温では平均15.9mlで、37°C42°Cの範囲での血流増加の程度も1°Cあたり約6%と正常脳組織に比し低かった。また、42°Cの加温の持続で血流値の低下を認め、この現象は正常脳よりも低い温度で起こる事が判明した。

4.結論:RSV誘発実験脳腫瘍の血流増加の程度は、正常脳組織に比較して少なく、しかもより短時間で低下し、血管床が加温に対してより脆弱である可能性が示唆された。
臓器の詳細な熱力学・電磁気学モデルを規範とした生体モデルベース熱制御手法の構築

本研究は近年注目されているがんの低侵襲治療ラジオ波焼灼療法の治療精度の向上を目指して,高精度な生体熱力学モデルと電磁気学モデルに基づく数値計算アルゴリズムとモデルベース制御手法を用いた焼灼支援システムを提案する.従来,術中に焼灼状態を把握できず治療効果が医師の経験に依存する課題に対して,高精度数値計算モデルを用いて焼灼中に定量的に組織の温度分布を可視化しつつ,組織の温度分布情報に応じた適切な電磁波出力を制御する自律焼灼支援システムを開発した.今後提案システムを用いて焼灼中に組織の焼灼状態を提示しつつ組織の焼灼状態に応じた焼灼支援を行うことで熱治療の治療精度の向上に貢献できると期待する.本研究は近年注目されているがんの低侵襲治療ラジオ波焼灼療法の治療精度の向上を目指して,高精度な生体熱力学モデルと電磁気学モデルに基づく数値計算アルゴリズムとモデルベース制御手法を用いた焼灼支援システムを提案する.従来,術中に焼灼状態を把握できず治療効果が医師の経験に依存する課題に対して,高精度数値計算モデルを用いて焼灼中に定量的に組織の温度分布を可視化しつつ,組織の温度分布情報に応じた適切な電磁波出力を制御する自律焼灼支援システムを開発した.今後提案システムを用いて焼灼中に組織の焼灼状態を提示しつつ組織の焼灼状態に応じた焼灼支援を行うことで熱治療の治療精度の向上に貢献できると期待する.近年,肝臓癌を対象として,ラジオ波焼灼療法(Radio Frequency Ablation:以下RFA)と呼ばれる癌の温熱療法が注目されている.RFAでは,電極針を肝臓癌へ刺し,電極針から電磁波を流すことで組織の水分を振動させ,振動により発生した摩擦熱を利用して癌組織を凝固・壊死させる治療法である.従来の肝切除術と同程度の根治性が得られ,かつ体内への侵襲が電極針一本のみの低侵襲な治療法である.しかし,課題点として,RFA術中に主に超音波画像のモノクロ画像を通じて治療を行うため,癌の加温状態が不鮮明となり,医師が術前に想定した癌の凝固領域を精確に形成できないことが挙げられる.ゆえに,本研究では,術中の癌と癌周辺組織の焼灼中の温度分布状態を観測・予測しつつ,未来の焼灼状態に合わせて,癌焼灼領域の任意の点の温度を制御可能とする手法の構築を行う.本研究の特徴は,有限要素解析により電極針近傍の温度分布を推定し,出力制御に解析値の値を返却するという,温度制御のフィードバック系の中に有限要素解析を含める制御手法である.本年度は,(a)温度分布の推定精度を保つことが可能な制御周期の導出,(b)高速計算が可能な温度分布推定アルゴリズムの開発とブタ摘出肝臓を対象とした提案制御手法の検証を行った.具体的には,30秒以内の制御周期であれば,温度分布の推定精度を保つことが可能であることを数値解析により導出した.この結果をもとに,約30秒の制御周期で高速計算が可能な温度分布推定アルゴリズムを構築し,有限要素解析を用いた温度制御アルゴリズムを構築した.ブタ摘出肝臓の焼灼実験では,電極針から10[mm]離れた地点の温度を誤差数度以内に制御可能であることを確認した.本年度の研究遂行により,提案手法の実現可能性を検証できた.近年,肝臓癌の温熱治療法として,ラジオ波焼灼療法(RFA)が注目されている.RFAは,電極針を癌組織に刺し,電流を流すことにより癌組織を凝固・壊死させる治療法であり,低侵襲かつ根治治療となる可能性がある.しかし,RFA術中に癌組織の加温状態を把握することが難しく,医師が術前に想定した凝固領域を精確に形成できないという課題がある.そこで本研究では,RFA術中の癌と癌周辺組織の焼灼中の温度分布状態を観測・予測しつつ,癌焼灼領域の任意の点の温度を制御する手法の構築を目指す.前年度は,有限要素モデルを用いたモデルベース温度制御手法を構築し,温度分布の推定精度を保つことが可能な制御周期を決定した.平成26年度は,前年度に構築したモデルベース温度制御手法の高精度化を図るために,熱力学・電気特性が温度分布シミュレーションの計算結果へ与える影響を検討し,全体システムの精度検証を行った.本研究で提案するモデルベース温度制御手法は,有限要素法により算出した温度分布を観測値としてシステムフィードバックを行い,目標の温度分布となるように電圧制御を行う手法であるため,有限要素モデルによる温度分布の計算精度が制御精度に大きく影響を与える.このため,生体熱輸送方程式のうち,生体組織内の熱の広がりを示す熱伝導の項と発熱量を意味する電気特性の項のパラメータが解析結果に与える影響を検討した.検討の結果,電気特性の周波数依存性と熱伝導率の血流依存性が解析結果に与える影響が大きいことが示されたため,in vitro条件下で構築した電気特性の周波数依存性モデルと熱伝導率の血流依存性モデルを有限要素モデルに取り入れ,これらの特性が全体システムの制御精度へ与える影響をin vivo条件下で評価した.この結果,熱力学特性を考慮した際の実測に対する解析誤差は,最大4度以内に収まることが確認された.機械工学,最適デザイン本年度の研究計画として,RFA施行中の温度場推定手法の構築と精度検証,および温度分布シミュレーション高速化を目的とした高速演算アルゴリズムの構築を立案した.この当初の研究計画と比較して,本年度はおおむね順調に研究を遂行できた.本研究で提案している熱制御の制御則の流れは次の通りである.まず焼灼時の電極針近傍での肝臓組織の温度上昇の時間履歴から,その時刻における熱伝導率の値を推定する.

次に実際の焼灼時の温度分布と極めて高精度で一致する温度分布シミュレーションへ推定した熱伝導率の値を反映し,電極針近傍の温度分布を推定する.最後に任意の点の目標到達温度と温度分布シミュレーションによる解析温度との差分をとり,偏差が小さくなるよう電磁波の出力電圧を制御する.上述の流れで有限要素解析を出力制御のフィードバック系に含みつつ,リアルタイムに任意の点の温度制御を実現していく.提案手法の実現に最も重要な点として,出力制御の1ステップにおける刻み時間の設定がある.提案手法における1ステップあたりに要する時間は,熱伝導率推定にかかる時間,温度分布シミュレーションにおける温度分布解析時間,シミュレータ計算された目標出力を実際に出力までの時間の総和である.シミュレータの計算時間の観点では1ステップあたりの時間が長いことが望ましいが,制御の安定性の観点では1ステップあたりの時間は短いことが望ましい.ゆえに,1ステップあたりに制御周期をどの程度必要とされるかを導出し,検証実験を実施した.その結果,温度場の推定精度と計算時間のトレードオフ問題を解決できたため,本年度の研究計画はおおむね順調に達成したと評価する.本年度では,焼灼時の出力電圧のゲイン制御を行うことで,電極針先端から10[mm]離れた地点での温度を制御できた.しかし,制御性能の観点から時間に対する温度上昇を評価した場合,10[mm]より近傍の地点ではオーバーシュートが発生し,10[mm]より遠方の地点では温度分布シミュレーションの解析値との偏差が大きく現れた.ゆえに今後は,より多点において,温度分布シミュレーションの解析値との偏差が小さくなる制御方法の構築が必要であると考えられる.上記課題を克服することで,焼灼時に焼きムラがより小さくなり,均一に生体組織を焼灼することが可能になると予想される.次年度ではまず,制御工学の観点から,焼灼時に電極針近傍の多点での熱制御応答の評価を行っていく.それは本年度では焼灼時の実測実験に基づく本提案手法の評価が主であったため,理論解析に基づく提案手法の評価が不十分であると考えられ,次年度では熱制御応答特性に取り組む.また,現在は約30秒の制御周期で制御を行っているが,リアルタイム性をより向上させるため,本提案制御手法の制御1ステップにおける計算時間の短縮も並行して行っていく.当初の研究費使用計画では,制御アルゴリズムのプログラムコーディングを外注する予定であったが,研究を進めていくにあたり,外注はせず研究協力者らで実施すべきと判断したため,使用計画から差額が発生した.また,当初の研究費使用計画では動物実験を行うための研究旅費も確保していたが,本年度はブタ摘出肝臓を用いたin vitro実験での検証を重点的に実施したため,研究旅費が発生しなかった.次年度の研究費の使用方法として,RFA焼灼時の電圧出力ゲイン制御の制御性能向上のため,実験機の改良に研究費を計上する.また,温度分布シミュレーションにおける解析の計算速度の向上や解析温度の評価を厳密に行うため,専用のソフトウェアの購入などで研究費を計上する.また学会発表や動物実験などに必要な出張旅費を計上する.
大豆タンパク質中のアレルゲン成分の同定とその性質

大豆に対して感受性のあるアトピー性皮膚炎患者の血清をプローブとしてスクリーニングを行い、患者血清中のIgE抗体が認織するタンパク質成分を約15種類検出した。これらのタンパク質について詳細に検討を行って、それらの大豆タンパク質画分への帰属を行った。大部分のアレルゲンは7S-グロブリン画分に分画される成分である。それぞれの成分に得意的なIgE抗体保有患者の検出頻度をアレルゲン性の強さの基準とすると、20%以上の成分は約5種類程である。このうち最も頻度の高い(65%)成分を主要アレルゲンとしてGly m Bd 30K(GM30)と命名した。GM30を粗7S-グロブリン画分より各種クロマトグラフィーを駆使して単離・精製した。本アレルゲンは等電点pI4.5付近にあり、SDS,mercapto-ethanolの存在下で分子量32,000を示した。N-末端アミノ酸配列は大豆34-kDa oil-body-associated protein(P34)のそれと完全に一致した。その他、タンパク化学的性質、抗体に対する挙動からGM30をP34と同定した。このタンパク質のアミノ酸配列はパパインに代表されるチオールプロテイナーゼ群に属するタンパク質であり、かつ、最も強いアレルゲンとして知られている、イエダニのDerp Iアレルゲンとも30%以上の相同性を示す事が明らかとなった。また、GM30を用いてマウスよりF5,H6の2種の性質の異なるモノクローナル抗体を作成した。これを用いてSandwich ELISAを利用した定量法を確立すると共に、インムノブロット法によりアレルゲンの大豆を利用した各種食品中における分布を明らかにした。さらに、タンパク分解酵素による分解フラグメントの患者血清によるイムノブロットを利用してエピトープ構造の解析を行っているが、エピトープは本アレルゲンポリペプチドの後半部分に存在することを明らかにしている。以上の成果は、今後アレルゲン除去大豆食品の開発の研究において大いに活用されるものと考える。大豆感受性のアトピー性皮膚炎患者の血清をプローブとして、イムノブロット法でスクリーニングしたIgE抗体結合性大豆タンパク質成分は約15種類を数えた。それぞれのタンパク質に対する特異抗体保有患者の検出頻度をアレルゲン性の強度の基準とすれば、20%以上の頻度を示す成分は4種類程度であり、いずれもThanhらの分画法で7S-グロブリン画分に回収された。そのうち約70%の高検出率を与える分子量約32、000のタンパク質成分を単離・精製し、Gly m Bd 30Kと命名した。タンパク化学的挙動及びN-末端アミノ酸配列の分析の結果は、本アレルゲンが34-kDa oil-body-associated proteinとして報告されているタンパク質と完全に一致することを明らかにした。このものは、cDNAクローンの解析からパパインなどのシステインプロテイナーゼスーパーファミリーに属するタンパク質の一つであることが明らかにされているが、プロテイナーゼとしての活性は有していない。興味ある事実は、本アレルゲンがアトピー性皮膚炎の乳幼児が最も高率で保有するIgE抗体結合性ダニアレルゲンの一つでありシステインプロテイナーゼそのものであるDer p Iと約30%のホモロジーをもつタンパク質であるということである。また、大豆の主要貯蔵タンパク質(約45%を占める)であるβ-コングリシニンは、相同性の高いアミノ酸配列をもつ3種のサブユニット(α'、α、β)で構成されるが、この内、α-サブユニットにのみ特異抗体を持つ患者が約20%存在した。

この事実はタンパク質の構造とアレルゲン性の関係を解析する上で重要な情報を提供するものである。しかし、もう一つの主要貯蔵タンパク質である11S-グロブリン(グリシニン)に対するIgE抗体保有者は殆ど観察されず、そのアレルゲン性は低いと考えられた。一方、単離したGly m Bd 30Kに対する単クローン抗体をマウスを用いて作製することに成功したことにより、食品中の微量のアレルゲンの特異的な定量が可能となった。本年度においては下記の2点について成果を得た。1、大豆主要アレルゲン(Gly m I)のタンパク質化学的性質とエピトープに関する情報Gly m I(GMIと略,34kDa,ペプチド配列No.1-257)を還元条件下でBrCNにて処理し、Met部位でのペプチド結合の切断を試みた。生成物のSDS-PAGEおよびニトロセルロース膜転写後のN末端アミノ酸分析の結果からペプチドA(16.5kDa、No.4-127),ペプチドB(14.5kDa、No.128-226)およびNo.1-3のトリペプチドの切断された約30kDaのペプチドMが検出された。ペプチドMetはNo.128,226のMetがMet-SOに酸化された結果BrCN切断を受けなかったものと考えられる。一方、キモトリプシンによる消化を行ってペプチドC(10.5kDa,No.163-257)を得た。これらのペプチドの患者血清によるイムノブロットの結果より、人IgE抗体のGMI上の主要な認識部位はNo.163-226のペプチド上に存在することを明らかにした。2、還元カルボキシメチル化したGMIを免疫したBALB/c系マウス脾臓細胞とミエローマ細胞より2種の性質の異なるモノクローナル抗体、F5(IgG)およびH6(IgM)、を作製することに成功した。この2種の抗体を用いてSandwich ELISA法によるGMIの選択的微量定量法を開発した。種々の食品素材に存在するGMIを5ng-500ng/mlの濃度で効率良く定量することが可能である。また、HRP酵素標識両抗体を用いるイムノブロット法により直接的に食品中のアレルゲンの分布・存在を観察することが可能である。これによってSPI,常法により分画した7S,2S,Whey画分にはGMIの存在が確認されたが、11S-グロブリン画分には全く観察されなかった。一方、殆どの大豆食品にGMIが分布することが確認されたが、納豆においてはモノクローナル抗体の認識し得るペプチドの存在は確認されなかった。
新たな行動指標の確立－瞬きが映す主体の認知プロセス－

本研究では、課題遂行中の主体内部で起こる注意や情報処理といった認知活動を、できるだけ簡便に計測しうる行動指標の検討を主な目的としている。これまでの認知心理学的研究では一般的に、課題実施後の成績や反応時間などから、課題遂行中の主体の認知活動について、その有無や精度を推測する方法が用いられてきた。仮に、課題遂行中の主体の認知活動やその変化を測る場合には、脳活動等の生理指標のように、特殊な機器や方法による計測が必要とされる。ここで検討する新たな行動指標の可能性に関連して、先行研究から、自発的な瞬きに主体の情報処理や注意のリセットといった内的な認知活動が反映されることが報告されている。そこで本研究では、課題中の自発的瞬きと内的な認知活動との関連をあらためて検討する。また、自発的瞬きが主体の認知活動に関連するのであれば、実際に瞬きのタイミングや頻度が課題の成績を予測し得るどうかについても実験的に検討する。2018年度は実験に必要な機材の準備や実験室の整備といった実験環境の構築をまず行った。また、瞬きと課題成績の関連を測るために適切と思われる再認記憶を用いた実験課題の考案、ならびに刺激提示や課題中の主体の視線・自発的瞬きを計測するためのプログラムのデザインと作成も進めてきた。2019年度には、ヒト成人を対象とした実験実施とデータ収集の準備を進めてきた。しかしながら、実験課題の修正や使用装置の安定が難航し進行が予定よりも遅れている。今後は実験課題や手法および使用機器類の見直しと修正を図る。所属異動に伴い、実験環境や必要機器の準備、また実験プログラム等の準備に時間を要したことが大きな理由として挙げられる。また、実験環境の構築後にも、課題中の主体の視線位置や瞬きの計測を行うための機器や計測手法、実験課題の調整に時間を要している。昨年度までに進めてきた実験デザインや手法の検討と修正、関連文献等の調査をもとに、実験を実施する。実験は当初の計画に従い、ヒト成人を対象とした実験から、動画視聴中の自発的瞬きのモデルデータの収集、それを土台とした再認記憶実験刺激や課題の作成と実施を進める。認知心理学的研究の多くでは、実験の結果として示される主体の課題成績から当該の認知活動の可否やその程度について推測・考察する方法が一般的である。しかし、課題中に主体がどのような認知活動、例えば注意や情報処理等、をしていたか、それが課題成績にどのように影響していたかを知るには、脳活動などの生理指標の計測が必要とされる。本研究の主な目的は、課題遂行中の主体の内的な認知活動を反映し、さらに主体の課題成績を予測し得る指標、とくに外部から簡易に計測できるあらたな指標の可能性を探ることにある。これまでの先行研究から、主体による情報処理や注意のリセットなどの内的な認知活動と自発的瞬きとの間に関連が見られることが示されている。そこで、本研究では、記憶課題中の自発的瞬きと、先行研究で示されたこれら内的な活動との関連をあらためて検討すること、さらに自発的瞬きが主体の課題成績を予測するかどうかを明らかにすることを目的とする。H29年度は実験環境を新しく構築する必要性から、必要機材の準備や実験室の整備などを中心に作業を進めてきた。また、先行研究の調査をもとに、実験デザインの作成と、刺激提示および視線や瞬き反応の計測用の実験プログラムの作成も並行して行ってきた。これらはH30年度に行うヒト成人を対象とした実験に活用する。実験は当初の研究実施計画通り、まず動画視聴時のヒト成人の自発的瞬きの特徴を知るためのモデルデータの収集、これらモデルデータを反映させた記憶実験刺激と課題の作成、および実験を介した自発的瞬きと課題成績との関連の検討を行う。所属大学の異動により、本研究課題を実施するための実験環境の整備から始める必要が生じたため。実験室の確保・整備や必要機材の準備などに時間を要しているが、並行して、実験デザインや実験プログラムの作成などを進め、研究実施に向けた準備を進めている。

今後は実験課題や手法および使用機器類の見直しと修正を図る。所属異動に伴い、実験環境や必要機器の準備、また実験プログラム等の準備に時間を要したことが大きな理由として挙げられる。また、実験環境の構築後にも、課題中の主体の視線位置や瞬きの計測を行うための機器や計測手法、実験課題の調整に時間を要している。H29年度はおもに実験環境の整備に時間を要したが、それと並行して、関連文献の調査や実験デザインの立案、実験プログラムの開発準備などを進めてきた。H30年度はそれらをもとに実験を実施する。実験は当初の研究計画通り、ヒト成人を対象とした実験を行い、まずは、自発的瞬きの基礎データの収集、それを土台とした実験刺激や課題の作成と実施を進める。実験データは順次解析を進め、課題の調整や問題点の改善などを含めながら研究を遂行する予定でいる。昨年度までに進めてきた実験デザインや手法の検討と修正、関連文献等の調査をもとに、実験を実施する。実験は当初の計画に従い、ヒト成人を対象とした実験から、動画視聴中の自発的瞬きのモデルデータの収集、それを土台とした再認記憶実験刺激や課題の作成と実施を進める。H29年度は所属大学の異動のため、当初の研究計画実施の予定が遅れてしまった。そのため、予算として計上していた成果報告に向けた学会参加のための旅費、実験実施における謝金等の使用額が予定よりも少なく、次年度使用額が生じる結果となった。実験課題等の準備に遅れが生じ、当初予定していた研究打ち合わせや学会発表等の予定に変更が生じたため。当該助成金については翌年度の研究活動において、当初予定していた研究出張等の予算として使用する予定でいる。
プレローディド・プレストレストによる補強土のクリープ圧縮・繰返し載荷時の残留圧縮の抑制

プレローディド・プレストレスト(PL・PS)補強土工法は、プレロードとプレストレスによって補強盛土の剛性を飛躍的に高め、より大きな荷重を受ける構造物(橋台、橋脚、重要構造物の基礎など)にも応用できるようにする工法である。平成8年夏に、JR九州篠栗線馬出橋梁で、実施工のPL・PS補強土橋脚が建設され、翌年平成9年から供用開始された。その後5年弱、建設時から数えて4年にわたり挙動の連続計測を行ってきた。また、供用開始後2年経過した平成11年夏に、列車通過時の挙動計測を行い、供用開始直後の挙動との比較を行った。これらの計測の結果、PL・PS補強土橋脚の圧縮やプレストレスのリラクゼーションの傾向は、供用前・後を含めて変化が無く、いずれも実用上十分小さな値に収まっていた。また、列車通過時の挙動から、供用開始後2年間の間に、盛土が若干硬くなる傾向が見られ、PL・PS補強土構造物の長期安定性が示された。一方、同じ橋桁を支え、同程度の供用荷重を受ける、プレロードとプレストレスをかけていない従来型の補強土橋台は、クリープおよび繰返し供用荷重による長期的な圧縮が3年経過後もとまらず、また列車通過時の圧縮量も、PL・PS補強土橋脚の10倍程度となり、PL・PS補強土橋脚の変形がプレロードとプレストレスの効果によって著しく抑制されたと言える。さらに、PL・PS補強土構造物の変形性能を定量的に評価する手法を開発する研究の準備段階として、この橋脚のプレロード時の圧縮挙動を、時間効果を考慮に入れた新しい構成則(New Isotach Model)を用いて解析し、モデルのパラメータを合理的に決定する手法を提案した。その後3年、建設時から数えて3年にわたり挙動の連続計測を行ってきた。今後は、プレロードとプレストレスをかけていない従来型の補強土橋台の列車通過時の挙動をもとに、長期圧縮変形の挙動を合理的に説明する事を試みて、特に繰り返し供用荷重による盛土の圧縮変形量を説明するモデルの開発に役立てる。
幹細胞の免疫寛容を利用した同種脂肪由来幹細胞による骨組織再生法の基礎的研究

ASCの免疫寛容に関与する因子を同定、評価をおこなったが、FACSで分離したASCはヘテロな細胞集団のため、免疫寛容に関与する細胞の同定を次世代シーケンサーを用いて検証した。その結果、ASCには、遺伝学的類似性から10の集団が存在することを確認し、網羅的な遺伝子解析により、ある細胞集団Xにおいて、免疫応答に関与する遺伝子群の発現上昇を認めた。この集団XをCD3+T細胞とLPS添加培地で共培養したところ、CD3+T細胞のTreg分化が有意に増加することを認め、さらに集団XとCD3+T細胞間に存在するシグナルをRNA-Seqにより検証をおこなったところ、免疫応答に関与する候補因子を確認した。脂肪組織由来幹細胞(ASC)は、骨髄由来間葉系幹細胞(BM-MSC)に代わる新たな再生医療の細胞源として注目を集めている。しかし、通法にて採取したASCは、採取時にASC以外の血球系や他の間葉系細胞の混入も見られることから、ASCを純化する技術の獲得は重要である。近頃、ASCの分離マーカーが同定されつつあるが、詳細な機能解析までには至っていない。したがって、ASCの純化法と培養法を確立し、幹細胞が本来有する免疫寛容を検証するとともに、再生医療の新たな移植細胞源としてのASCの有用性評価を本研究の目的として、当年度は、in vitroにおけるASCの純化・培養法の確立および特性評価を実施した。具体的には、マウス鼠径部脂肪組織より間葉系細胞を通法により分離したのち、同細胞集団を抗CD31, 34, 45, 90, 105, 146抗体にて染色をおこなったのち、FACSを用いてソーティングし、CFU-Fアッセイ、細胞増殖試験、多能性評価をおこない、これら細胞がBM-MSCと同程度に幹細胞特性を有していることを確認した。また、これらの細胞を用いてASCの恒常的Foxp3発現を維持するin vitro培養系の確立を目的として、まず初めに、ASCが免疫抑制作用を有することを検証した。方法として、培養ASCにマウス脾臓からFACSを用いて、CD3およびCD3/4陽性で分画されるT細胞を単離したのち、共培養をおこない、T細胞をCD8陽性に分化促進させる試薬コンカナバリンAを添加したときのT細胞変化を検証した。その結果、ASCはCD8陽性分画への分化を抑制させることが確認されため、ASCの免疫抑制効果を示唆した。さらに、ASCの免疫抑制に寄与する因子の同定をサイトカインアッセイにより検索をおこなったところ、いくつかの因子が検出されたため、これらの因子を用いて現在検証しているところである。脂肪組織は採取しやすい反面、同組織からASCを分離・培養することは難しく、分離技術の習得に時間を要したため、ASCの機能評価を目的数実施することができなかった。しかしながら、最低限の有意性をもつ結果を得たことから、ASCが放出・分泌する因子の検出まで可能となった。また、当初使用を予定していた分離マーカーがBM-MSCに限定したマーカーであることが試験結果から明らかとなったため、先行研究にあるマーカーから組み合わせて分離をおこなった。それにより、BM-MSC同様にASCも幹細胞特性を有することが判明した。また、免疫抑制効果の検証においても、現在臨床研究で使用報告されているマーカーとの比較検討を行った結果、本研究で分離したASCの抗免疫効果が大きいことが判明した。これにより、ASCの抗免疫効果の詳細、精密解析が今後実施されるものと考える。ASCはMSC同様、免疫応答の抑制的制御(免疫寛容)を司るT細胞の一種である制御性T細胞(Treg細胞)を発生させることにより、免疫応答の制御に重要な役割を果たすと考えている。MSCはまたFoxp3の発現を誘導することを鑑みても、ASCも同様に免疫応答を抑制する重要な要素であることが伺える。したがって、ASCの本来有する機能であろう免疫寛容を検討し、前年度までにサイトカインアッセイをによりいくつかの因子に着眼し、検証をおこなったが、影響は個体差が大きく選定因子の効果は免疫抑制の本質でないことが推測された。また、純化したASCは継代培養により、早期に増殖、分化能の低下を生じることが判明したため、分離直後の細胞確保が急務となった。これまで、使用してきた分離マーカーでは、ヘテロな細胞集団をASCとしていたため、集団内に存在する特性を有する細胞の同定をsingle cell RNA-Seqを用いて検証した。その結果、当初使用していたASC細胞集団には、遺伝学的類似性を示す細胞群が10集団存在することが判明し、網羅的な遺伝子解析により、ある細胞集団Xにおいて、免疫応答に関与する遺伝子群の発現上昇を認めた。また、この細胞を増殖能、多分化能評価したところ、MSCと同等以上の能力を有することを確認したことから、脾細胞由来CD3陽性T細胞との共

培養をLPS添加、非添加群で検討をおこなった。その結果、LPS添加群共培養によりCD3陽性T細胞のCD4,25陽性Foxp3陽性Tregの発生を有意に増加させることがわかった。この結果を踏まえ、集団XとCD3陽性T細胞間に存在するシグナルをRNA-Seqにより解析をおこなったところ、共培養により免疫応答に関与する因子のいくつかで発現上昇を認めたことから、現在さらなる検証をおこなっている。現在、脾臓より採取した組織よりCD3陽性T細胞、CD3/4陽性Naive T細胞、CD3/8陽性細胞障害性T細胞、CD4/25陽性制御性T細胞を分離し、これらの細胞変化を詳細に解析するために、抗CD3/38抗体およびLPSを用いて、よりT細胞が活性化した状態でのASCの免疫抑制効果の検証をおこなっていく。また次年度は最終年度となるため、これまでに得たASC分泌因子を用いて、ASC非共培養下での検証をおこなっていく。これらの結果を踏まえて、ASC非培養および非移植による免疫抑制を担当する制御性T細胞の効率的な増殖および細胞障害性T細胞増殖の効果的な抑制を図るための検討、検証をおこなっていく。再生医療2016年度実施計画において、脂肪組織より間葉系幹細胞の分離培養技術の確立を目指して実験を遂行してきたが、分離方法や分離までに要する時間、温度変化により、その後の培養に大きく影響することが判明したことから、技術確立までに時間を要し、その結果、調達使用予定であった抗体等試薬量が減じたため。さらに、サイトカインアッセイによって検出した因子がベクターを用いずに組み換えタンパクおよびインヒビターにより代替できることが判明したことにより、当初予定より資金拠出が減じたため、助成金を繰り越すことになったと考える。次年度への繰り越しに関しては、前年度購入予定だった抗体やアッセイキット等の試薬類の購入に充当させることで、また、本年度参加を予定している学会へ充当させることで繰り越し分を償却できるものと考える。