hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
植物・土壌系におけるアルミニウムとケイ酸の相互作用の機構解明

(1)可溶性ケイ酸濃度が高いアロフェン質黒ボク土では、ケイ酸とアルミニウムが反応して難溶性の沈澱を形成するために、可溶性アルミニウムの濃度が低い特性がある。(2)このことは、河川水中のケイ酸濃度にも良く反映されている。(3)アルミニウムによる作物生育障害は2mMのケイ酸の共存によって軽減される。(4)ケイ酸のアルミニウム障害軽減効果の機構は、根先端の周辺部にケイ酸が集積することによって、根の細胞表面に対するアルミニウムイオンの接触を妨げることによるものであり、その結果根のアルミニウム排除能が強化される。(5)ジャガイモそうか病は世界各地のジャガイモ栽培地域で発生している病害であり、この病害の防止法は未だ確立されていないために、ジャガイモの生産に対して多大な被害をもたらしている。しかし、ジャガイモそうか病菌の生育は、土壌溶液中にアルミニウムが溶存することによって、ジャガイモの生育が阻害される濃度より低い濃度で阻害される。(6)ジャガイモそうか病が発生する土壌と発生しない抑止土壌があることは以前から知られていたが、その原因は不明であった。しかし本研究によって、アロフェン質黒ボク土のような可溶性ケイ酸濃度が高い土壌では、ケイ酸濃度が高いためにアルミニウム濃度が低く、その結果ジャガイモそうか病が発生しやすいことと、可溶性ケイ酸濃度が低い土壌では、アルミニウム濃度が高く、そのためにジャガイモそうか病が発生し難いことを明らかにした。(7)ケイ酸濃度の高いジャガイモそうか病発生土壌でジャガイモを栽培する場合に、硫酸アルミニウムを施与するとともに、ジャガイモ塊茎周辺土壌のイオン強度を低くして溶存アルミニウムの活量を高く維持する施肥法、すなわち窒素肥料を作状に施与し、リン酸とカリ肥料を全面全層に施与する施肥法が有効である。(1)土壌の水抽出液中Al濃度はアロフェン含有率が高い土壌で低く、アロフェン含有率が低い土壌で高かった。すなわち、pH5.3の水抽出液中Al濃度はアロフェン含有率が5%である土壌で0.01mg・kg^<-1>前後であるのに対し、アロフェンが1%以下の土壌では0.1-0.2mg・kg^<-1>であり、アロフェン含有率の高低が土壌溶液のAl濃度を強く支配することを明らかにした。(2)水耕培養条件で検討した結果、Alによる生育障害はオオムギ、コムギともに2および10mMSiO_3の共存によって軽減された。(3)Al存在下で生育した両作物の地上部のAl含有率はSiO_3の共存によって低下し、NおよびP含有率は上昇した。K, CaおよびMg含有率はSiO_3の共存によって低下した。(4)土壌を寒天培地に混合し加熱殺菌した場合、培地のpHに変化が生じるが、この場合ピロリン酸可溶Alとシコウ酸化溶の比(Alp/Alo)が低いほど培地のpHが上昇し、この上昇率は土壌のアロフェン含有率と正比例した。ジャガイモそうか病菌の生育はpHが高いほど旺盛になることから、アロフェン含有率が高い土壌でのジャガイモそうか病の多発はAlイオンの活性が低いことによると推定された。アロフェン質土壌の基準は現在Alp/Alo比0.5以下とされているが、培地のpH上昇が明瞭に現れるAlp/Alo比は0/2以下であった。すなわち、このような土壌ではジャガイモそうか病菌や植物の生育に有害なピロリン酸可溶Alが極めて低く、大半の可溶性Alはシュウ酸可溶性であり、これはアロフェン含有率と正の相関関係があるAlであった。(5)網走地方のアロフェン土壌地帯では、河川水中のケイ酸濃度が40mg・kg^<-1>と著しく高い。

土壌のアロフェン含有率が低い地帯を流れる河川水中のケイ酸濃度は10-20mg・kg-1程度である。したがって、河川水のケイ酸濃度を測定することにより、アロフェン土壌と作物にAl障害をまたらす可能性がある地帯、ひいてはジャガイモそうが病多発地帯を推定することが可能である。(1)0.3mMAlを含む培養液で生育した各種植物によるAl吸収に及ぼす1mMSi共存の影響で検討した。Al吸収は、Siの共存によってコムギ、オオムギ、イネ、ダイズ、レンゲで低下し、Siの共存によるAl障害の軽減効果は、オオムギ、ダイズ、セイタカアワダチソウで認められた。(2)Siの吸収は、Al濃度の上昇によってオオムギ、ギニアグラス、トウモロコシ、ソルガム、ダイズで低下し、他の植物では明瞭な影響は認められなかった。(3)現在大きな問題となっているジャガイモそうか病の多発はほぼ30年前からといわれる。その間農業では大型トラクターが導入され、それまで馬耕などで行っていた耕起では20cm程度の作土耕起であったのが30-40cmの深さまで可能になった。さらに、バレイショ栽培地は起伏の多い地帯であったため、農地の均平化工事が行われた。このような農業事情の変化が土壌の化学性とジャガイモそうか病の発現に及ぼす影響をAl-Siの相互作用の面から解析した。旧作土であったA層のアロフェン含有率はほぼ3%以下であったが、その下層のB層のアロフェン含有率は5-10%であり、現在の作土中のアロフェン含有率はそれらの中間であった。土壌pHは旧A層と現A層間で差がなかった。しかし、水溶性Al含有率は旧A層の平均値が0.3ppm前後であるのに対し、現在の作土では0.1ppm以下であった。水溶性Siは下層になるに従い上昇し、不溶性Alと逆の関係にあった。アロフェン含有率と水溶性Alとの間には双曲線的反比例関係があり、特にアロフェン含有率が3-4%以下の場合に急激にAlの溶出が増加した。これらの結果は、土壌のアロフェン含有率によってAlの溶出が規定されていることを示すものであり、これが土壌に種類や地域によるジャガイモそうか病の発現の難易を支配することを示す。(1)北海道の主要な河川水のケイ酸濃度と地質の関係を検討した。河川水のケイ酸か40mgSiO_2L^4以上の高濃度地帯は淡色黒ボク土地帯に集中した。表層腐植質黒ボク土地帯などの湿性黒ボク土地帯では20mgL^4前後の低濃度であった。淡色黒ボク土地帯でも母岩が石英安山岩である有珠岳火山灰地帯では約20mgL^4程度の低濃度であった。重粘土地帯や泥炭土が広く分布する北海道北部では、日本海側、オホーツク海側ともに平均値で15mgL^4以下であった。北海道の中央を南北に縦断して分布する変成岩地帯では、地下水も含めて12mgL^4程度の低濃度であった。その他の地帯における湧き水や地下水のSiO_2濃度は40mgL^4前後の高濃度であった。河川のケイ酸濃度は土壌のアルミニウム活性の尺度である交換酸度Y1の低い地帯で高かったが、河川水アルミニウム濃度とは関係は存在しなかった。これは河川水のpHが高いためである。(2)コムギを供試して、ケイ酸のアルミニウム障害軽減効果の機構を検討した。
有機,錯体化合物超伝導体の研究

1.β【(BEDT-TTF)_2】【I_3】の良質結晶を育成し、約1Kbar圧印加によって低超伝導転移温度Tc(1.5K)より高Tc(8K)となることを発見した。一方圧印加によるTcの上昇と180Kの不整合超格子発生との関連を調べ、圧力経験では超格子の変化のないことを見出した。2.【(BEDT-TTF)_2】I【B_K】の超伝導相、半導体相の構造解析や物性測定を行った。3. BEDT-TTF系錯体の合成法として電解法の他拡散法も有効であることを明らかとした。また-【$(C】H_2【)_2】$-BEDT-TTFとTTCn-TTFを合成し、末端置換基の結晶構造や物性に及ぼすキャップ効果を解明した。その他HCBD系錯体も合成しつつある。4.遷移金属錯体としては、Pt配位子置換型錯体を合成し、TTF-TCNQ同様鋭い伝導度のピークをもつものやKCPの場合よりPt間距離の短かい高伝導のものを見出している。その他Pt、Ni【(mnt)_2】、Ni(TBP,TPP)錯体も合成し、その一部について、構造解析と伝導性測定を行った。5.グラファイトに、直接KHを挿入した【C_4】K【H_(0.8)】では20mkまで超伝導にならなかったが、【C_8】K【H_(0.8)】では360mKに超伝導のオンセットがあり、Tcは70mKであることを見出した。研究設備面においては、赤外顕微分光システムを本体に付属させ、微少な試料の偏光反射・透過スペクトラム測定を可能とし、極微弱光測定用にフォトンカウンターを、波長範囲を可視領域から20μmまで拡張すると同時に、室温から極低温下でのスペクトラム測定を可能とさせためクライオスタットの組立を行なった。また前年度設置のX線発生装置本体にX線散乱用低温装置を付属させ、またパルス電場下での伝導現象測定の手法とを結合させ構造ゆらぎと電気的ゆらぎとを同時に測定するため、パソコン、波形記憶装置、多重波高分析器等を設置した。調整完了後、超伝導出現の条件を多角的に探ることが可能となるので、研究面で大きな飛躍を期待出来る。
甲状腺クリ―ゼモデル確立とグレリンの臨床応用への基礎的研究

甲状腺クリーゼの予後改善のためには詳細な病態解析および新規薬剤の開発・導入が望ましいが、希少かつ致死的疾患であるため困難であった。このような背景から本研究では、甲状腺ホルモン投与による甲状腺中毒症に誘因としてリポポリサッカライドを加えることで、任意に甲状腺クリーゼを発症する動物モデル確立を試みた。まずマウスで作成したが、著明な脱水により十分な血液サンプルを採取することが困難であったため、対象をラットに変更した。今後はこのモデルを用いて、心不全や敗血症に対して有効性が報告されているペプチドホルモン・グレリンが甲状腺クリーゼの新たな治療薬となりうるか検証する。これまで皆無であった甲状腺クリーゼモデルの実験系を本研究により確立することは、致死率が高い疾患である甲状腺クリーゼの新たな治療薬を探索するうえで意義深い。本研究では、マウスにおいて外因性の甲状腺中毒症の病態を作成し、さらに誘因としてLPSを投与することで任意に甲状腺クリーゼを発症するモデルを確立する方針とした。まずは、外因性の甲状腺中毒症の病態を作成するため、8週齢の雄C57BL/6マウスに対して甲状腺ホルモン(Triiodothyronin:T3)を、既報を参考にして各濃度に調整したT3を、また対照群には0.1N NaOHを7日間腹腔内投与した。8日目に採血し、ELISA法にて遊離T3濃度を測定し、いずれの群でも甲状腺中毒症を呈していることを確認した。高用量群では死亡する個体が発生したため、投与する甲状腺ホルモン濃度は低用量を採用することとした。続いて、甲状腺クリーゼ発症の誘引となるLPSの投与量を決定するため、段階的にLPS濃度を調整し同様に3日間腹腔内投与した。高用量群ではLPS単独で死亡する個体を認めたため低容量を採用することとした。上記にて決定した投与量で、T3を7日間および後半3日間はLPSを同時に腹腔内投与したところ全個体が8日目までに死亡した。クリーゼの病態解析および新しい治療薬の検証のためには約50%の生存率が望ましいため、現在T3、LPSそれぞれの最適な投与量について検証中である。また同時投与の実験では対照群でも死亡を認めたため、T3の溶媒であるNAOHの毒性についても考慮が必要と判断し、現在NAOHについても最適な濃度を検証中である。今後は、約50%の生存率となる条件下で、生存個体の組織学的評価や生化学、各種ホルモン、サイトカインを評価する予定である。また心不全、敗血症に対する有用性が報告されているグレリンの本病態への有用性を検証する予定である。クリーゼの病態解析および、その後の新しい治療薬の検証のためには、8日時点で50%程度の生存率が望ましいが、予想していた以上にLPS,T3同時投与では死亡率が高かったたため、投与量の決定に当初の想定以上に時間を要している。まず、甲状腺クリーゼモデルを呈する甲状腺ホルモン(Triiodothyronin:T3)およびリポポリサッカライド(LPS)それぞれの至適投与量を決定するため予備実験を行った。8週齢の雄C57BL/6マウスに対してT3を7日間腹腔内投与し、血中遊離T3濃度が対照群の34倍となる甲状腺中毒症モデルを作成した。続いて、LPSを3日間腹腔内投与し、LPS単独では致死的とはならないLPS投与量を決定した。これらの予備実験の後、T3、LPSの併用投与による甲状腺クリーゼ再現を試みたが、併用投与では非常に致死率が高いことが明らかとなり、LPS減量やT3溶媒濃度の調整が必要であった。投与量を調整し最終的に致死率が約50%となるT3、LPS投与量を決定し、これを甲状腺クリーゼモデルとした。甲状腺クリーゼに対する新たな治療薬として、成長ホルモン分泌促進作用や抗炎症作用、心血管作用を有するペプチドホルモンであるグレリンの有効性を検証した。前述の甲状腺クリーゼモデルに対して、LPS投与後にグレリンを皮下注射したところ死亡率の低下を認め、この効果はLPS投与前に先行投与することでより顕著であった。以上の実験により、甲状腺クリーゼモデルマウスを安定的に作成することが可能となり、また新たな治療薬としてグレリンが有効である可能性を示すことができた。今後は、各種ホルモンやサイトカイン、病理学的検討を行い、甲状腺クリーゼの病態解析やグレリンの作用機序を解明する予定である。T3、LPSそれぞれの最適な投与量について段階的に濃度を調整して検証中である。また溶媒であるNAOHの毒性についても考慮が必要と判断し、T3の溶解、保存に支障のないNAOH濃度についても検証中である。内分泌代謝学実験計画よりも遅れが生じたため。
高流動繊維補強コンクリートの材料分離抵抗性の評価

トンネルのライディング等に高流動繊維補強コンクリートの適用が試みられているが、高流動繊維補強コンクリートの施行性と硬化後の物性に大きな影響を及ぼすと考えられるフレッシュ時の材料分離抵抗性能や充填性能については、ほとんど明らかにされていない。そこで、高流動繊維補強コンクリートの材料分離の傾向と材料分離抵抗性の評価手法の提案を目的に、実験を基に検討を行った。実験はスランプフロー65cm程度の高流動コンクリートの粗骨材の一部を鋼繊維と置換した鋼繊維補強コンクリートを対象に、材料分離抵抗性の評価に関するフレッシュコンクリートの試験とフレッシュ性状が硬化後の物性に及ぼす影響を把握するための硬化コンクリートの強度試験から構成される。以下に本研究で得られた結果を示す。・良好なフレッシュ性状を有するベースコンクリートのスランプフロー値が65cm程度の場合、体積比1%の鋼繊維を粗骨材との置換で混入することにより、スランプフロー値が45cm程度の良好な高流動繊維補強コンクリートが得られることが実験より明らかとなった。なお、ベースコンクリートが材料分離の性状を示す場合は、高流動繊維補強コンクリートも材料分離が生じた。・鋼繊維補強コンクリートの材料分離の傾向は、粗骨材が中心より外側へ、鋼繊維とモルタルが中心に留まる割合が大きくなる現象と捉えることができる。・材料分離抵抗性試験では、ふるい目を5mm、振動時間を30秒に設定することで、高流動コンクリートにも適用が可能であるとの結果が得られた。・同一水セメント比で同程度のスランプフローが得られても、材料分離の程度の違いにより、圧縮強度に差が生じ、曲げ強度試験では荷重-たわみ曲線のバラツキが大きく現れることが実験から確認された。トンネルのライディング等に高流動繊維補強コンクリートの適用が試みられているが、高流動繊維補強コンクリートの施工性と硬化後の物性に大きな影響を及ぼすと考えられるフレッシュ時の材料分離抵抗性能や充填性能については、ほとんど明らかにされていない。そこで、配合および繊維形状が高流動繊維補強コンクリートの材料分離抵抗性能に及ぼす影響を明らかにすることを目的に、ベースコンクリートと繊維混入後のコンクリートを対象にスランプフロー試験および材料分離抵抗性試験を行い、高流動繊維補強コンクリートのフレッシュ性状の把握を試みた。以下に今年度の研究で得られた結果を示す。・良好なフレッシュ性状を有するベースコンクリートのスランプフロー値が60cm程度の場合、体積比1%の鋼繊維を粗骨材との置換で混入することにより、スランプフロー値が50cm程度の良好な高流動繊維補強コンクリートが得られることが実験より明らかとなった。なお、ベースコンクリートが材料分離の性状を示すスランプフロー70cm以上の場合は、繊維混入後の高流動繊維補強コンクリートも材料分離が生じた。・材料分離抵抗性試験では、ふるい目と振動時間を変化させ、高流動繊維補強コンクリートの材料分離抵抗性の評価に適する試験装置の規定値を求めた。これより、ふるい目は5mm、振動時間は60秒が適しているとの結果が得られた。・鋼繊維の流動性や分離抵抗性については、スランプフローの形状とフロー値30cm内外のコンクリートに含まれる繊維量を基に評価が可能であるとの見通しが得られた。平成11年度は材料分離抵抗性の評価方法の構築を試みるとともに、他の配合に対しての検証実験を行い、評価方法の適用性について検討する。
「学習する組織」を創造する校長のリーダーシップに関する研究

「学習する組織」を創造する校長のリーダーシップの在り様を明らかにするために,理論的考察と事例調査を実施した。そのリーダーシップの特徴として,教職員の成長の種を植える,「総合力」を意識した組織づくり,学校の現状の中に価値を見出す,ビジョン実現に向けたわずかな前進の事実を発見しそこを刻々に評価し価値づけする「指導的評価活動」をおこなう等を見出した。本研究の目的は、わが国の公立小・中学校を対象として、「学習する組織」を創造する校長のリーダーシップの在り様を明らかにすることである。そのために本年度は、先行研究のレビューと本研究の視点・枠組みの理論的な明確化を次のようにおこなった。1、「学習する組織」の唱道者であるP.センゲの基本的視点を確認した。センゲの論は、これまで5つのディシプリン(システム思考、自己マスタリー、メンタルモデル、共有ビジョン、チーム学習)を中心に紹介されてきたが、その前提となる組織観や変化観のほうが重要である。すなわち、機械的な思考にもとづくコントロール志向の組織変革ではなく、「生きたシステム」観を前提とするシステム思考にもとづく学習志向(学習能力の構築)の組織変革へという視点である。また、学習する組織への成長・成熟をとらえるために、拡張循環の活性化と平衡循環への対処という視点が重要であることを確認した。2、学校を対象として「学習する組織」がどのように議論されているかを整理・検討した。近年の欧米の学校経営研究では、「学習する組織」や「実践コミュニティ」の知見を教育学の研究成果を踏まえながら応用する文献が見られるようになっており、カナダの教育経営学者K.Leithwoodをはじめ、学校を「専門的な学習共同体(professional learning community)」と理解する議論が台頭しつつある。そのなかで、平等性・自律性・孤立性の規範、実用主義の倫理、オーラルコミュニケーションの伝統という学習障害となる学校文化を変革し、「専門的な学習共同体」としての学校を創造する校長の変革型リーダーシップの視点が注目に値する。「学習する組織」を創造する校長のリーダーシップの在り様を明らかにするために、「学習する組織」に関する理論枠組みの検討と、学校変革のプロセスを記述した「ケース(事例)」の作成を目的として、以下のとおり実施した。1.組織論・経営思想の展開における「学習する組織」論の理論的位置づけについて、「学校(組織)の有効性(School Effectiveness)」に焦点を当てて考察した。C.アージリスとD.ショーンの組織学習論やP.センゲの「学習する組織」論は、適応性・アイデンティティの感覚・現実をみきわめる能力を「有効性」とみなすオープンシステム論の延長線上にある。ただし、「学習する組織」論は、適応性ではなく、自らの未来を創造する能力を「有効性」ととらえることを明らかにした。2.センゲの「学習する組織」論の限界を、ある小学校の学校改革の事例をもとに考察した。センゲは、現状と相対峙したビジョンとのギャップ(クリエイティブ・テンション)を学習の推進力ととらえる。しかし、事例において、校長や教職員は現状のなかにビジョンや使命を見いだしている。行為しながら現状の中に『思いや願い(aspiration)』を見出し,その『思いや願い(aspiration)』が現状のなかで『使命(mission)』へと高まっていくプロセスそのものが学習である。また、事例では,校長や教職員がシステム思考や自己マスタリー(クリエイティブ・テンション)という能力・スキルを身につけたから,学習障害を脱し「学習する組織」になっていったわけではない。むしろ,「学習する組織」になっていく過程で,校長や教職員たちの学習能力は高まっている。つまり,センゲの考え方は,因果関係が逆転していることを明らかにした。3.ある中学校校長を対象として、3年間の学校づくりを「ケース」として作成した。本年度は、「学習する組織」を創造する校長のリーダーシップの有り様を明らかにすることを目的として、文献研究と事例調査(3事例)を実施した。(1)事例調査によると、「学習する組織」を志向する校長のリーダーシップは「総合力」を意識した組織づくりと「教職員の成長の種を植える」という点に特徴があった。とくに後者については、たとえば短期的な視点で生徒指導に固執する教職員(集団)に対し、、「授業で力を高める学校,研究ができる学校にしたい」という展望を教職員に伝えながら、「人は自分で育つ」という考えに立って「教職員一人一人の寄って立つところ」を育てていた。(2)「学習する組織」の代表的論者であるセンゲの理論的枠組みによれば、学校の「現状」と相対峙した学校の「ビジョン」とのギャップが創造的な変革の推進力である。しかし、事例調査によると、「学習する組織」を志向する校長は学校の「現状」の中に「ビジョン」を見出し、変革の推進力にしていた。(3)「学習する組織」を志向する校長は、学校のビジョンの体現に向けた個人や集団のわずかな前進の事実を発見し、そこを刻々に評価し価値づけする「指導的評価活動」を積極的に行なっていた。これは、学校のどこを見るべきか、何が価値あることかを教職員集団に自覚化させ、最終的に自己指導力を育てあげることをねらっている。
鉄筋コンクリート構造物外壁の仕上げ材剥離診断技術および補修・改修技術の開発

平成7年度は、RC構造物の外壁仕上げ材の剥離調査のためのサーモグラフィー法および内部探査のための電磁波レーダ法に関して、以下のような研究を実施した。1)剥離調査のためのサーモグラフィー法の適用限界に関する実験および解析:人工空隙を有するコンクリート試験体の両面の温湿度を自動制御して一連の実験を行った。また、3次元有限要素法解析プログラムを用いて、実験結果の検証を行うとともに、各種環境条件下における適用限界および最適計測条件を明らかにした。2)内部探査の電磁波レーダ法に関する研究:構造体中の内部欠陥や鉄筋位置を探査するためのモデル実験を行うとともに、ハギア・ソフィア大聖堂(トルコ・イスタンブル)の劣化度調査に本手法を適用した。その結果、本手法の有効性を明らかにするとともに、ハギア・ソフィア大聖堂の2階ギャラリー部において過去に報告されていなかった数本の補強材を新たに発見した。平成8年度は、RC構造物の外壁改修のための立体不織布・アンカーピン併用工法に関する研究に関して以下の2シリーズの研究を実施した。1)使用材料の選定実験:試験版体を作成し、版のせん断力試験、層間接着耐力試験、曲げ耐力試験などを行った。また、版とピンの接合耐力試験、アンカーピンの配置とワッシャー径の決定、負圧に対する検討などを行った結果、水平方向に負圧を受ける版体の最大耐力は、フィラーを含むモルタルの強度に依存すること、繊維を太く、亀甲状の網目部分の面積を大きくしたネットが有利であることなどが明らかとなった。2)改良繊維の検証試験:改良されたネットの性能を検証した結果、それらの改良効果を確認すると共に、下地層を設けることで、アンカーピンとの接合強度を向上させることができた。平成7年度は,RC構造物の外壁仕上げ材の剥離調査のためのサーモグラフィー法および内部探査のための電磁波レーダ法に関して、以下のような研究を実施した。1)剥離調査のためのサーモグラフィー法の適用限界に関する実験および解析面積、深さおよび厚みが既知の人工空隙を有するコンクリート試験体を、温湿度の自動制御が可能な2つのコンクリート養生室の境界壁に設置して一連の実験を行った。室内に相当する側の温湿度は一定とし、室外側のソルエア気温を変化させることによって、日射条件を考慮した。日射による受熱量をソルエア気温の変化に換算して実験を行う手法は、本研究の独創的な点の一つである。過去10年間の冬至、春分の日、夏至および秋分の日の好天日における最高・最低気温、日の出・日の入り時刻、相対湿度、風速および全天日射量最大値の平均値から、ソルエア気温を単余弦関数として求め、各方向に直交する面に内在する人工空隙の検知限界と計測精度について検討した。また、風速・風力を変化させた場合の実験も行った。また、3次元有限要素法解析プログラムを用いて、上記の実験結果の検証を行うとともに、各種環境条件下におけるサーモグラフィー法の適用限界および最適計測条件を明らかにした。2)内部探査の電磁波レーダ法に関する研究3)構造体中の内部欠陥や鉄筋位置を探査するためのモデル実験を行うとともに、ハギア・ソフィア大聖堂(トルコ・イスタンブル)の劣化度調査に本手法を適用した。その結果、本手法は構造体内部の欠陥や鉄筋の探査に有効に利用できることを明らかにするとともに、ハギア・ソフィア大聖堂の2階ギャラリー部において過去に報告されていなかった数本の補強材を新たに発見した。(1)使用材料の選定実験版体の構成材料を、下地く体:普通コンクリート、ネット張付け材(フィラー):SBR混入既調合モルタル、ネット:ポリプロピレン製ネット試作品、タイル張付け材:既調合

モルタル、アンカーピン:ステンレス製の機械固定式アンカーとして作成し、版のせん断耐力試験、層間接着耐力試験、曲げ耐力試験などを行った。また、版とピンの接合耐力試験、アンカーピンの配置とワッシャー径の決定、負圧に対する検討などを行った。その結果、以下のことがわかった。1)ネットは変形に対する効果はあるが、強度には寄与しない。2)水平方向に負圧を受ける版体の最大耐力は、フィラーを含むモルタルの強度に依存する。3)版体が負圧を受ける場合には、版体とピンの接合部が強度を支配する。4)繊維を太く、亀甲状の網目部分の面積を大きくしたネットが有利である。(2)改良繊維の検証試験先の実験で明らかになったネットの特性から、アラミド繊維とビニロン繊維による立体不織布を用いて改良されたネットの性能を検証するため、破壊強度試験、環境要因を変化させた引張試験、複合体とピンの接合強度試験を行った。その結果、それらの改良効果を確認すると共に、下地層を設けることで、アンカーピンとの接合強度を向上させることができた。
可逆的な電気化学イオン脱挿入反応を示す有機分子集合体の開発と反応機構解析

酸化還元活性な有機分子を組織化して配列させることで、効率的な導電パスおよびイオン挿入サイトを有する電気化学活性材料を創出することが本研究の課題である。本研究では、層状構造を有する無機化合物の層間に、設計・合成した有機分子を配列させることで、電気化学的機能性材料の創出を行った。サイクリックボルタメトリーなどの電気化学測定の結果から、層状構造に配列していない単体の有機分子と比較して、耐溶媒性・電気化学反応の可逆性が向上するという結果が得られた。これにより、イオン拡散パス・挿入サイトおよび酸化還元活性部位を組織化して配列させることが、電気化学材料としての機能を向上させることに対して、効果的なアプローチであることが示された。単体の有機分子と層状に配列した有機分子の反応電位を比較したところ、組織化することで変化するという結果が得られた。反応電位の調整と言う点でも、酸化還元部位を配列することは重要であることを見出している。これら電気化学的イオン脱挿入反応における構造解析変化を行い、層間という十分に広い空間があるために、比較的小さなイオンであるリチウムイオンの電気化学的脱挿入反応において結晶構造単位格子がほとんど変化しないことが見出された。さらに、広い層間空間を利用した様々なイオン脱挿入反応が可能であることが期待できるため、リチウムのみならず比較的大きいナトリウムイオンなどの電気化学的イオン脱挿入反応を行っている。以上、酸化還元活性な有機分子を組織化して配列させることで、その電気化学的特性を制御・向上できる、という結果が得られている。これまで、酸化還元可能な分子の合成と、それを層状に配列した分子集合体の作製に成功しており、合成した分子集合体が電気化学的リチウムイオン脱挿入反応を示すことを見出している。この電気化学的リチウムイオン脱挿入反応機構解析のためのセル設計も完了しており、材料の機能評価まで完了しており、それらの結果について学会発表を行っている。リチウムイオン以外の脱挿入反応について、当初計画していたセル設計および電解液では反応機構が十分に追跡できないという結果が得られたが、これらの課題解決のために十分な検討を行えている。以上から、本研究は、研究開始当初予期していない課題に直面したものの、おおむね順調に進展しているといえる。今後の研究計画としては、これまで得られた結果について国際誌への論文発表準備を進めるとともに、得られた材料に様々なイオンを電気化学的に脱・挿入を行い、その際の電気化学特性および構造変化の評価を行う。層状に配列する有機分子について、新たに設計・合成を行うことにより、分子構造と反応電位などの電気化学特性の関連性を評価し、電気化学材料の設計指針について知見を得る。また、層状ではなく、酸化還元活性分子が一次元に配列した材料についても設計・合成を行い、二次元の層状・一次元のカラム状など酸化還元活性分子の配列様式が電気化学機能特性に与える影響についても評価を行っていく予定である。

また、層状ではなく、酸化還元活性分子が一次元に配列した材料についても設計・合成を行い、二次元の層状・一次元のカラム状など酸化還元活性分子の配列様式が電気化学機能特性に与える影響についても評価を行っていく予定である。電気化学機能評価のための電気化学セル設計について、当初予期していなかった課題に直面し、それらを解決するための検討を行っていたため、材料合成のための試薬および構造解析のための機器利用費用などについて予定より少ない利用額となった。機能評価のためのセル設計は当該年度で検討済みであるため、次年度使用額は新たな材料設計と電気化学反応解析および構造解析のための費用に充てる予定である。
エンドサイトーシス障害によるミクロドメイン依存性アミロイド産生亢進機構の解明

βアミロイドはアルツハイマー病の病理に中心的な役割を果たすと考えられており、アミロイド前駆体蛋白質(APP)がβ、γ切断を受けることにより産生される。膜マイクロドメインはAPPのエンドソーム輸送に深く関与しており、アミロイド産生の場と考えられている。一方、APPのβ切断産物であり、Aβの前駆体となるC末端断片(βCTF)の蓄積は、アルツハイマー病初期のエンドソーム機能不全の原因と考えられている。分子機構を明らかにするためにAPPを含む膜マイクロドメイン中のエンドソーム関連蛋白質を解析したところ、βCTFと相互作用し、エンドソーム輸送を障害する候補蛋白質を同定した。アルツハイマー病の病理に中心的な役割を果たすとされるβアミロイドは、その前駆体蛋白質であるAPPが神経細胞内を軸索輸送された後に細胞内に取り込まれ、エンドソーム内のミクロドメインにおいてβ・γの2段階切断を受けて産生されると考えられている。我々は、これまでの研究を通して軸索輸送後にAPPがミクロドメイシを乗り換えること(ミクロドメインスイッチング)により、エンドソームにおけるβ切断が引き起こされる可能性を示してきた。本研究では、エンドソーム中に見出したミクロドメイン局在新規APP切断調節蛋白質の機能を明らかにし、エンドサイトーシス障害とアミロイド産生亢進の関連機序を明らかにすることを目的としている。最近、β切断酵素であるBACE1がクラスリン非依存性エンドサイトーシス経路により細胞内に取り込まれることが報告された。当初の実験計画ではクラスリン依存性経路によるAPPと同じ経路を想定していたことから、BACE1エンドサイトーシス経路の解析を行うことは、エンドソーム中のAPP-BACE1相互作用・β切断の制御を明らかにする上で重要である。ミクロドメイン中に見出したAPP切断調節蛋白質のRNA干渉、変異体発現等を用いた機能解析と合わせて、BACE1のエンドサイトーシスを制御するArf6系との関連について検討を進めている。並行して初代培養神経細胞において機能解析・イメージングを行うための条件検討及びAPP以外のBACE1基質のβ切断制御解析を行った。今後、ミクロドメインスイッチングとエンドサイトーシス、エンドソーム中のミクロドメインにおけるβ切断制御の関連解析を神経細胞において進めて行く予定である。アルツハイマー病の病理に中心的な役割を果たすとされるβアミロイドは、その前駆体蛋白質であるAPPからβ・γの2段階切断により産生される。神経細胞においては、APPが軸索内を順行性に輸送された後、シナプス前終末のエンドソーム内のミクロドメインにおいてβ切断が起こると考えられている。我々は、軸索輸送後にAPPがミクロドメインを乗り換えること(ミクロドメインスイッチング)により、エンドソームにおけるβ切断が引き起こされる可能性を示してきた。本研究では、エンドソームに見いだしたミクロドメイン局在新規APP切断調節蛋白質の機能を解析し、アルツハイマー病の最初期変化とされるエンドサイトーシス障害とアミロイド産生亢進への関与について明らかにすることを目的としている。本年度は、APP切断調節蛋白質のAPP・BACE1輸送、エンドソームへの影響について、昨年度までの結果をもとにさらに解析を進めた。これらの結果とモデルマウスにおける局在解析から、APP切断調節蛋白質が病態と関係した神経細胞内APP輸送及びエンドソームの異常と関連していることが示唆された。また、並行してAPP以外のBACE1基質のβ切断制御の解析を進め、検討した範囲内ではAPP選択的であることを確認した。今後は、培養神経細胞及び生体内の神経回路を維持した状態で解析が可能な脳スライス培養系において病態に対応した状況を再現し、APP切断・エンドソーム解析及びイメージングにより、APP切断調節蛋白質の関与を検討する。合わせて、APP以外のBACE1基質のβ切断制御機構との比較解析をさらに進め、β切断制御における基質特異性を明らかにする予定である。アルツハイマー病の病理に中心的な役割を果たすとされるβアミロイドは、その前駆体蛋白質であるAPPが神経細胞内を軸索輸送され細胞表面に露出した後に細胞内に取り込まれ、エンドソーム内のミクロドメインにおいてβ・γの2段階切断を受けて産生されると考えられている。本研究では、エンドソーム中に見出したミクロドメイン局在新規APP切断調節蛋白質の機能を明らかにし、ミクロドメインの関与に注目しつつエンドサイトーシス障害とアミロイド産生亢進の関連機序を明らかにすることを目的としている。本年度は、ミクロドメイン中に見出したAPP切断調節蛋白質のRNA干渉、変異体発現等を用いて、APPプロセッシングの変化、APP・BACE1輸送、エンドサイトーシス等細胞機能への影響の解析を行った。今後、その結果をもとに、作用機序の詳細とモデルマウスを用いた病態との関連の解析を進める。

また、初代培養神経細胞(分散培養)と合わせて、生体内の神経回路を維持した状態で解析が可能な脳スライス培養系において、APPのβ切断、機能解析・イメージングを行うための条件検討及びAPP以外のBACE1基質の神経活動依存性などβ切断制御機構の比較解析を行った。今後、同実験系を用いてエンドサイトーシス、エンドソーム中のミクロドメインにおけるβ切断制御の関連解析を進めて行く予定である。アルツハイマー病の病理に中心的な役割を果たすとされるβアミロイドは、その前駆体蛋白質であるAPPからβ・γの2段階切断により産生される。神経細胞においては、APPが軸索内を順行性に輸送された後にシナプス前終末でエンドサイトーシスされ、エンドソーム内のミクロドメインにおいてβ切断が起こると考えられている。我々は、軸索輸送後にAPPがミクロドメインを乗り換えること(ミクロドメインスイッチング)により、エンドソームにおけるβ切断が引き起こされる可能性を示してきた。また、その過程でAPP局在ミクロドメイン中にエンドソーム輸送を制御する蛋白質を見出し、APPとの相互作用及びAPPの細胞内輸送・切断の制御への関与を明らかとした。本研究は、この新規APP切断調節蛋白質について解析し、アルツハイマー病の最初期変化とされるエンドサイトーシス障害とアミロイド産生亢進の機序を明らかにすることを目的としている。本年度は、これまでに明らかにしたAPP切断調節蛋白質の培養細胞、モデル動物における病態と関連した局在変化、相互作用によるAPP輸送・切断の変化、エンドソームの異常についての結果をもとにさらに解析を進めた。変異体発現、RNA干渉を用いた解析等から、APP切断調節蛋白質とAPPのエンドソームにおける結合増加によりアルツハイマー病最初期変化に類似したエンドソームの輸送障害が引き起こされることが明らかとなった。さらにこのAPP特異的な障害の基盤となる相互作用部位を明らかとした。今後は、APPとの相互作用を制御した場合の変化を培養神経細胞、モデル動物において解析し、病態との関連および創薬標的としての可能性を明らかにしていく予定である。26年度が最終年度であるため、記入しない。神経薬理学26年度が最終年度であるため、記入しない。BACE1がクラスリン非依存性エンドサイトーシス経路により細胞内に取り込まれることが報告された。当初の目的を達成する上で重要であることから、その追試を行うとともに、予定を変更してクラスリン非依存性エンドサイトーシス経路によるBACE1輸送の解析を進めている。一部に遅れはあるものの、より具体的な輸送経路、制御分子が明らかになったことで、全体としてはほぼ予定通り研究が進展していると判断している。一部に遅れ及び計画変更はあるものの、より生理的な神経回路を維持した脳スライス培養系及び病態に対応したモデルを機能解析に用いることで、今後の進展が期待される。全体としてはほぼ予定通り研究が進展していると判断している。
無線LANにおける自律分散型のアクセスポイント選択方式に関する研究

本研究では,2年間に渡って無線LANにおける自律分散型のアクセスポイント選択方式の研究開発を行った.今年度は,昨年度から進めている提案手法の実装・開発を継続し,実機を用いたデモ展示を行った.また提案方式の実用性の観点から,現実的な利用環境にも対応できるように拡張を行い,シミュレーションによりその性能評価を行った.本年度の研究成果は以下の通りである.(1)提案手法の実装昨年度から継続して,無線LANの研究開発を行っている国内の企業と連携して提案方式の実装と評価を行った.今年度新たに追加した機能としては,昨年度の研究成果である干渉を考慮したアクセスポイント選択がある.アクセスポイントを選択する機構に,隣接チャネルからの干渉度合いを考慮する機能を追加し,性能評価実験より,所望の性能を達成できることを確認した.さらに提案方式を実装した実機を複数台用いて,提案方式の有効性を示すデモ展示を行った.(2)実用性に関する評価提案方式では,端末はアクセスポイントから通知される利用状況に関する情報と,そのアクセスポイントまでの無線通信状態を考慮し,最も高いスループットを獲得できると予想されるアクセスポイントを選択する.よって端末がアクセスポイントを適切に選択し,無線通信資源を有効に利用するためには,端末とアクセスポイント間の効果的な情報の共有と協調が必要不可欠となる.そこで今年度は,現実的な利用環境を想定し,時間とともに変化するトラヒック特性に対応して,アクセスポイントと端末間でアクセスポイントの利用状況に関する情報を共有する方法を検討した.そして検討結果を基に,アクセスポイントの利用状況を推定し端末に通知する機構を提案方式に導入し,その有効性をシミュレーションにより明らかにした.本研究では,提案する無線LANにおける自律分散型のアクセスポイント選択方式の実装を進めるとともに,現実的な利用環境にも対応できるよう拡張を行い,その性能について評価を行った.本年度の研究成果は以下の通りである.(1)提案手法の実装提案方式の実装については,無線LANについて実際に研究開発を行っている国内の企業と連携して進めている.(2)干渉を考慮したアクセスポイント選択への拡張無線LANの整備に伴いアクセスポイントの設置台数も増加し続けているが,IEEE 802. 11b/gでは,チャネル(周波数帯)がオーバーラップして割り当てられており,近接チャネルを利用しているAPや端末間で電波干渉が生じる.提案方式においても選択指標であるパケットエラーレートの算出に受信電波強度を利用しているため,算出過程において電波干渉を考慮しないと適切なアクセスポイントを選択できず,効率の良い通信が妨げられてしまう可能性がある.そこで,実環境において電波干渉が通信に与える影響の調査を行い,その結果から,各STAが自律的に電波干渉を考慮してAPを選択するよう提案手法を拡張し,その有効性をシミュレーションにより示した.(3)マルチホップ無線LANへの拡張これまでの提案アクセスポイント選択手法は,APとSTA間だけを無線リンクで接続するシングルホップ環境を想定していたが,通信容量の増強や設置の容易さなどの利点から,複数のアクセスポイントを相互に無線で接続し無線LANを構築するマルチホップ無線LANが注目を集めている.そこで提案手法をマルチホップ無線LAN環境に対応できるよう拡張し,その効果をシミュレーションにより明らかにした.本研究では,2年間に渡って無線LANにおける自律分散型のアクセスポイント選択方式の研究開発を行った.今年度は,昨年度から進めている提案手法の実装・開発を継続し,実機を用いたデモ展示を行った.また提案方式の実用性の観点から,現実的な利用環境にも対応できるように拡張を行い,シミュレーションによりその性能評価を行った.本年度の研究成果は以下の通りである.(1)提案手法の実装昨年度から継続して,無線LANの研究開発を行っている国内の企業と連携して提案方式の実装と評価を行った.今年度新たに追加した機能としては,昨年度の研究成果である干渉を考慮したアクセスポイント選択がある.アクセスポイントを選択する機構に,隣接チャネルからの干渉度合いを考慮する機能を追加し,性能評価実験より,所望の性能を達成できることを確認した.さらに提案方式を実装した実機を複数台用いて,提案方式の有効性を示すデモ展示を行った.(2)実用性に関する評価提案方式では,端末はアクセスポイントから通知される利用状況に関する情報と,そのアクセスポイントまでの無線通信状態を考慮し,最も高いスループットを獲得できると予想されるアクセスポイントを選択する.よって端末がアクセスポイントを適切に選択し,無線通信資源を有効に利用するためには,端末とアクセスポイント間の効果的な情報の共有と協調が必要不可欠となる.そこで今年度は,現実的な利用環境を想定し,時間とともに変化するトラヒック特性に対応して,アクセスポイントと端末間でアクセスポイントの利用状況に関する情報を共有する方法を検討した.そして検討結果を基に,アクセスポイントの利用状況を推定し端末に通知する機構を提案方式に導入し,その有効性をシミュレーションにより明らかにした.
マイクロ電子ビームと2次元表示阻止型電子分析器を用いた局所表面解析装置の開発

ミクロ領域の原子配列と組成の知見を得る新たな手法・装置として,マイクロ電子ビームと2次元表示阻止型電子分析器を用いた局所表面解析装置(μ-GBMEED装置)を開発した.GBMEED法(斜入射後方散乱中速電子回折法)は先に代表者らが考案した手法で,1から3keVの単色電子線を試料表面に斜入射角で入射し,後方に弾性的に散乱される電子強度の方向依存パターン(GBMEEDパターン)を計測解析する事により,表面原子構造の知見を得る手法である.本装置では,入射電子ビームをマイクロ電子ビーム(径0.1μm)とし,試料表面周りに空間の取れる特殊な市販の電子銃を独自製作の超高真空システムに取り付けた.これにより,表面局所領域の励起を可能とすると同時に他の表面分析・処理機器の使用を可能にしている.また,μ-GBMEEDパターンの測定を独自製作の2次元表示阻止型電子分光器とCCDカメラを供えたシステムにすることにより広立体角での同時高効率測定を可能としている.さらに,超高真空走査トンネル顕微鏡との融合を行う事により,原子レベルでの表面形態像の情報が同一表面で得られ,局所表面領域の組成と構造解析にさらなる新局面を開いている.開発した装置の性能試験を行うため,清浄Si(001)2x1表面のダイマー(Dimer)の傾き角の検出を試みた.他の手法により,ダイマーの傾き角は約19度であると言われているが,確定はしていない.性能試験では,清浄Si(001)2x1表面から1から2KeVのGBMEEDパターンを測定し,新たに開発した一回散乱理論による解析を行った.その結果,ダイマーによる前方散乱ピークと思われるパターンを検出したが,計測精度に難点が存在し,結論には至っていない.目下,計測精度向上を進めている.(1)かねてより製作中であった本研究用超高真空システムの組み立て調整を行った.(2)一般設備費により購入が決定したマイクロ電子銃を(1)の超高真空システムに取り付け,動作テストを行った.(3)CCDシステムの購入とそれを用いたμAED,μGBMEED測定ソフトの開発を行ったが,μAED測定におけるS/N比が問題となった.これに関しては,マイクロ電子銃からの電流値のモニタリングが必要であると考えられる.(4)超高真空走査トンネル顕微鏡の購入と上記(1)への取り付けのための下準備を行った.(5)2次元表示阻止型電子分析器を製作し上記(1)への取り付けと上記(3)を用いたμAED,μGBMEED測定の動作特性評価を行った.μGBMEED測定では概ね満足のゆく結果が得られたが,(3)で述べた如くμAED測定では問題点が残った.ミクロ領域の原子配列と組成の知見を得る新たな手法・装置として,マイクロ電子ビームと2次元表示阻止型電子分析器を用いた局所表面解析装置(μ-GBMEED装置)を開発した.GBMEED法(斜入射後方散乱中速電子回折法)は先に代表者らが考案した手法で,1から3keVの単色電子線を試料表面に斜入射角で入射し,後方に弾性的に散乱される電子強度の方向依存パターン(GBMEEDパターン)を計測解析する事により,表面原子構造の知見を得る手法である.本装置では,入射電子ビームをマイクロ電子ビーム(径0.1μm)とし,試料表面周りに空間の取れる特殊な市販の電子銃を独自製作の超高真空システムに取り付けた.これにより,表面局所領域の励起を可能とすると同時に他の表面分析・処理機器の使用を可能にしている.また,μ-GBMEEDパターンの測定を独自製作の2次元表示阻止型電子分光器とCCDカメラを供えたシステムにすることにより広立体角での同時高効率測定を可能としている.さらに,超高真空走査トンネル顕微鏡との融合を行う事により,原子レベルでの表面形態像の情報が同一表面で得られ,局所表面領域の組成と構造解析にさらなる新局面を開いている.開発した装置の性能試験を行うため,清浄Si(001)2x1表面のダイマー(Dimer)の傾き角の検出を試みた.他の手法により,ダイマーの傾き角は約19度であると言われているが,確定はしていない.性能試験では,清浄Si(001)2x1表面から1から2KeVのGBMEEDパターンを測定し,新たに開発した一回散乱理論による解析を行った.その結果,ダイマーによる前方散乱ピークと思われるパターンを検出したが,計測精度に難点が存在し,結論には至っていない.目下,計測精度向上を進めている.ミクロ領域の原子配列と組成の知見を得る新たな手法・装置として,マイクロ電子ビームと2次元表示阻止型電子分析器を用いた局所表面解析装置(μ-GBMEED装置)を開発した.GBMEED法(斜入射後方散乱中速電子回折法)は先に代表者らが考察した手法で、1から3keVの単色電子線を試料表面に斜入射角で入射し,後方に弾性的に散乱される電子強度の方向依存パターン(GBMEEDパターン)を計測解析する事により,表面原子構造の知見を得る手法である.本装置では,入射電子ビームをマイクロ電子ビーム(径0.1μm)とし,試料表面周りに空間の取れる特殊な市販の電子銃を独自製作の超高真空システムに取り付けた.これにより,表面局所領域の励起を可能とすると同時に他の表面分析・処理機器の使用を可能にしている.

また,μ-GBMEEDパターンの測定を独自製作の2次元表示阻止型電子分光器とCCDカメラを供えたシステムにすることにより広立体角での同時高効率測定を可能としている.さらに,超高真空走査トンネル顕微鏡との融合を行う事により,原子レベルでの表面形態像の情報が同一表面で得られ,局所表面領域と組成と構造解析にさらなる新局面を開いている.開発した装置の性能試験を行うため、清浄Si(001)2xl表面のダイマー(Dimer)の傾き角の検出を試みた.他の手法により,ダイマーの傾き角は約19度であると言われているが,確定はしていない.性能試験では,清浄Si(001)2xl表面からlは2KeVのGBMEEDパターンを測定し,新たに開発した一回散乱理論による解析を行った.その結果,ダイマーによる前方散乱ピークと思われるパターンを検出したが,計測精度に難点が存在し,結論には至っていない.目下,計測精度向上を進めている.
脂肪由来幹細胞を用いた半月板再生

脂肪組織由来幹細胞(ADSCs)による半月板再生ついて検討した。ウサギの内側半月板に欠損を作製し、欠損部をそのままにしたコントロール群と、ADSCsの3次元培養を行い、それらを多数凝集させ欠損部に充填したADSC群で比較した。肉眼的組織連続性は、コントロール群に比しADSC群で良好な結果が得られ、組織学的にもADSC群で有意差をもってスコアが高かった(P<0.05)。また、免疫組織学的には半月板の修復部に抗I型コラーゲンが観察され、染色性は経時的に増強する傾向を認めた。以上の結果から、ADSCsが半月板の再生を促進することが明らかになった。本研究はウサギの半月板損傷モデルに脂肪由来幹細胞(ADSCs)を用いて欠損した半月板の再生を促進することを目的としている。平成26年度(初年度)は、ウサギの左後肢膝内側半月板に皮膚生検パンチを用いて径1.5mmの半月板欠損を作成したコントロール群を40羽作製し、一定期間飼育した後に半月板を採取して肉眼的観察を行い、組織学的評価のために半月板欠損部を中心としたスライスを持った標本を作成した。ADSCsの細胞構造体を半月板欠損部に充填したADSCs群に移植するため、ホストとなるウサギからの脂肪組織の抽出、3次元培養によるスフェロイド(細胞凝集塊)の作製、スフェロイドをさらに凝集させて半月板欠損部と同じ形状にするための培養を行い、ADSCsの細胞構造体の作製に成功した。コントロール群は半月板欠損作製後、2、4、8、12週でそれぞれ10羽ずつ作成した。コントロール群は欠損部には何も操作を加えていないため、半月板損傷後の無治療の経過を想定した膝関節モデルである。すでに全例で飼育期間は終了しており、半月板は採取し標本作成済みである。ウサギの半月板は欠損部が大きくなければ無治療であっても、一定の割合で半月板修復が生じるため、コントロール群でも欠損作成後時間が経ってくると欠損部は埋まってくる。そのため、コントロール群は半月板欠損部にADSCsを充填したADSCs群の比較対象として、本研究の基本モデルとしての意義は大きい。また、ADSCsの細胞構造体は細胞からADSCsを抽出した後に数回の手技および培養過程が必要であり感染等の危険性がある。また、半月板欠損部に充填する際に構造体が崩れないように維持できる適度な硬さが必要だが、それには培養液の量や投与する細胞数などに細かい調整が必要である。今回は理想の大きさ、硬度に調整した細胞構造体を作製し、手技を確立することができた。本研究はウサギの半月板損傷モデルに脂肪由来幹細胞(ADSCs)を用いて半月板欠損部の再生を促進することを目的とした。平成26年度(初年度)はウサギの半月板に欠損を作成したコントロール群を40羽作成し、一定期間飼育したのちに半月板を採取して肉眼的観察を行い、組織学的評価の標本を作製した。また、ADSCsを半月板欠損部に移植するためのADSCsの細胞構造体の作製に成功した。平成27年度は昨年度に手技を確立したADSCsの細胞構造体を、コントロール群と同様に半月板欠損を作製したウサギに移植したADSCs群に移植した。ADSCs群もコントロール群と同様、移植後、2,4,8,12週でそれぞれ10羽ずつ、計40羽作成した。すでに全例で飼育期間は終了しており、半月板は採取し、標本を作製済みである。コントロール群、ADSCs群ともに肉眼的評価・組織学的評価を行った。肉眼的評価ではコントロール群は各週で半月板欠損が残存している症例がほとんどであったが、ADSCs群では全ての症例で欠損部は埋まっていた。また、組織学的評価では半月板欠損部のスコアリングと統計学的検討を行ったところ、ADSCs群ではすべての週でコントロール群に比べて有意差をもって高いスコアを認めた。また、ADSCs群の免疫組織学的評価では半月板欠損部は移植後の時間経過が長いほど、より正常半月板に近い染色性を認めた。さらに蛍光色素のDiIで標識したADSCsの細胞構造体を移植したところ、ADSCは半月板欠損部に留まり、周囲組織と癒合した像を認めた。以上のことから、ウサギ半月板欠損モデルを用いた本研究で、脂肪由来幹細胞から作製した細胞構造体は半月板欠損部に留まり、半月板再生を促進したといえる。当初の予定では初年度は、脂肪組織の抽出・培養を経て、細胞凝集塊から細胞構造体までのプロセスを習得し、手技を確立させる。また、半月板に欠損を作成するのみのコントロール群を作製する予定であった。実際には初年度中に翌年度の目標であった細胞構造体を半月板欠損部に充填したADSCs群の作製を数例することができた。

医歯薬学本年度(平成27年度)はADSCs群の作製をすすめ、さらにコントロール群、ADSCs群ともに随時採取・作成した半月板の評価を行う予定である。実験に時間を要したため、学会参加が予定よりも少なくなった。またコントロール群の作製がスムーズに可能であったため、予定よりもウサギが少なく作製可能であったため。ADSCs群のウサギの購入や試薬等の購入で使用する予定である。また、学会参加での情報収集も積極的に行う予定である。