hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
各種有害重金属による複合汚染の疫学(水禽類)とその遺伝的影響についての研究

疫学調査の結果:野鳥74羽;淡水ガモ58羽と海ガモ16羽の肝臓と腎臓中のCr、Mo、Ti、Tl、Cd、V、Cuについての含量分布を検討した。この結果、Cuを除く元素では、含量が検出限界以下(ND)から数十μg/g乾燥重量、種によっては100μg/g乾燥重量を超える広い範囲に分布していた。CuではNDの値は得られなかったが、他の元素と同様にその元素含量の分布は広く、特に肝臓では100μg/g乾燥重量を超える個体が多数存在していた。また、平均値と中央値では、ヒドリガモの腎臓におけるTl、カルガモの腎臓におけるTiおよびカルガモの肝臓におけるなど、野鳥および元素の種類によっては、平均値と中央値が大きく異なる場合が観察された。これらの野鳥は、特記すべき特別な汚染がなかったものであるが、野生動物を調査対象とした場合には正確な食性や年齢を査定することが困難であり、個体の汚染状況、棲息地とその場所の汚染状況等の把握も困難なことが多い。そこで、これまでに報告の多いCdを対照とした非汚染対照の作成を試み、動物問での比較方法を外れ値がある場合も含めて検討した。Cd非汚染対照としての指標作成と野鳥における汚染状況:最初に、特別なCd汚染が記載されていない野生動物の過去の文献から、腎臓と肝臓中のCd含量(83data)を抜き出して、非汚染対照としてのCd標準回帰直線(CSRL ; Cd standard regression line)を作成した。次に、このCSRLの有効性を正常なヒトとイタイイタイ病患者でのCd負荷との関係、およびCdを負荷された実験動物の臓器中Cd含量との関係から検証した。これらの成績から得られたCSRLを非汚染の基準として用い、Cd汚染の判定指標としてその有効性を示す結果が得られた。また、CSRLを用いて検討した場合には、上記の疫学調査で得られた野鳥の中には、汚染個体が含まれている可能性が示唆された。各種有害重金属による遺伝的影響:大腸菌(K-12株)とL.monocytogenes(L.m;L98-82B1株)の染色体DNAに対する、Na_3、VO_4、CdCl_2およびSnCl_2の影響を検討した。この結果、作用する重金属により異なる変異部が局在する可能性、環境中にこれらの元素が存在した場合には短時間で変異が起こり得る可能性が示された。これらの成績は、ゲノム構造の解析による菌の異同の判断、分離菌株間の病原性などの解析を進める際に主要な問題点となると考えられるため、現在、さらに検討を進めている。まとめ:これらを公表するために、現在、以上の成績をまとめて製本中である。<疫学調査:野鳥の汚染状況についての実態調査

>1)本年度も新たに数十羽の野鳥を入手して常法に従って臓器を摘出し、サンプルとして追加保存(-20°C)するとともに、保存サンプルの一部を順次無機化(灰化)してICP法により23元素の含量を決定した(CP法確立の成果:裏の研究発表参照)。2)単独元素による汚染:本邦の野鳥におけるカドミウムとモリブデン汚染の実態を明らかにし、それらの汚染が繁殖地、生息地、食性等と関連することを示唆した(それぞれの成果:裏の研究発表参照)。また、本邦では殆ど報告のないタリウム汚染についても野鳥で検討してその実態を明らかにし、我が国でも汚染が起こっていることを示唆した(第133回日本獣医学会報告2002年4月予定:現在論文投稿中)。3)複数元素による汚染(複合汚染):得られた元素含量を多変量解析し、それらが鳥種、元素種、生息地、食性等とどのように関連するかを検討して、汚染をモニタリングする場合の指標の一部を明らかにした(第131回日本獣医学会報告2001年4月:現在投稿論文準備中)。4)上記の成果の一部についてはホームページと各雑誌をリンクさせ、参照できるようにした。1)カドミウム、バナジウム、スズの各濃度を含む培養液中で5代継代培養したL.monocytogenesをて得られた菌株からの染色体DNA抽出を終了した。2)培養細胞としては、Vero細胞とCaco細胞を使用してこれに対するL.monocytogenesの侵入性を各血清型で比較し(基礎実験)、使用する細胞を決定した(第76回日本感染症学会報告2002年4月予定:論文準備中)。<疫学調査:野鳥の汚染状況についての実態調査および汚染推定のための解析方法の検討>1)野鳥サンプルの追加と実態調査:本年度も新たに数十羽の野鳥を入手して常法に従って臓器を摘出し、サンプルとして追加保存(-20°C)するとともに、保存サンプルの一部を順次無機化(灰化)してICP法により23元素の含量を決定しデータベースに追加した。2)単独元素による汚染(カドミウム(Cd)汚染):汚染推定のための解析方法の検討2-2)CSRLの有効性をイタイタイ病患者(文献)、実験動物での投与実験(文献)、ラットでの投与実験(本年度追加)により検証し、CSRLが汚染の推定に非常に有効であることが示唆された。2-3)これまでに得ている野鳥サンプルでのCd含量をCSRLに当てはめて、実際のフィールドサンプルでもその有効性を明らかにしつつある(現在、進行中)。1)L. monocytogenes : Cd等の重金属元素の各濃度を含む培養液中で培養した菌から抽出した染色体DNA(13年度報告書参照)については、多型性を示すiap領域(407bp)の塩基配列を決定したが、対照との間で変異は認められなかった。そこで、培養細胞で同様の検討を続行している。2)培養細胞:Vero細胞とCaco細胞を使用してこれに対するL. monocytogenesの侵入性を各血清型で比較した結果、Vero細胞がモデルとして有効であることおよび菌の侵入性に血清型が関連する可能性が示唆された(第回日本感染症学会報告2002.4:論文投稿中)。
3成分空間自己相関法によるレイリー波ラブ波の位相速度を用いた微動探査法の開発

微動探査法は,微動に含まれる表面波の位相速度の分散を利用して地下構造を推定する探査法である.従来の研究では,微動に含まれる表面波のうちのレイリー波が利用されていたが,構造推定の際,モデルを一義的に決定することが困難である問題点があった.一方,表面波のうちラブ波が利用できれば,直接S波速度構造を推定できる可能性がある.さらに両位相速度を用いれば構造探査の拘束条件が増す.そで本研究では微動に含まれるラブ波の位相速度を検出する手法である3成分空間自己相関法を実用化し,実際に3成分微動アレー観測を行うことにより,レイリー波ラブ波の位相速度から地下構造推定し,手法の妥当性を検討した.地下構造が異なると予想される盛岡市域の5地点において7台の3成分地震計からなるアレーを複数展開し,微動観測を実施した.幅広い波長帯の位相速度を検出するために,アレーの大きさは10mから500mの範囲でその都度変化させて,人工ノイズの少ない深夜に観測を行った.各地点において,レイリー波とラブ波の両位相速度の分散曲線を空間自己相関法により算出し,それらの観測値を満足する地下速度構造をHaskellのMatrix法を用いて推定した.推定された構造は,いずれの地点でも浅部ではボーリング資料から計算されたS波速度と整合した.深部においては,重力探査から求められた基盤深度と矛盾しない結果を得た.よって本手法の有効性が示され,実用化に向けての展望が開けた.微動アレー探査は,微動を地震計アレー観測し,微動に含まれる表面波の位相速度を識別し,その分散関係を利用して地下S波速度構造を決定する探査法である.今年度の研究では,観測に特殊な円形アレーを必要とする空間自己相関法(SPAC法)における円周上の地震計の個数の違いにより,推定されるレイリー波やラブ波の位相速度の分散がどの程度変化するのかを実際の観測を実施することにより検討した.岩手大学工学部グラウンドにおいて,中心に1台,円周上に4台から7台の3成分地震計を設置し,4回の微動の円形アレー観測を実施した.アレーの半径は45m,30mである.なお,6台配置したアレー記録から3台配置を作成した.円周上の地震計の間隔はいづれの場合も均等間隔配置とした.よって,正三角形から正七角形の配置のアレー観測記録を得ることができた.観測は車両などの通行ノイズが比較的少ない深夜に実施した.微動の上下動成分からはRayleigh波の位相速度を,水平動成分からはLove波の位相速度を推定した.微動の上下動成分からRayleigh波を推定したところ,三角形配置から七角形配置の位相速度は800から300m/sの範囲ですべてほとんど同じ値を示していた.すでにこの地点で求められている地下構造モデルから計算された理論位相速度と推定された観測位相速度との残差から計算された相対標準偏差はすべての配置で10%以下の値を示した.一方,微動の水平動成分からLove波の位相速度を推定したところ,600m/sか200m/sの範囲で推定された.計算された相対標準偏差も,ほぼ同様な結果を示していた.これらの結果から,空間自己相関法を用いて微動アレー観測から表面波の位相速度を推定する場合,円周上に3台の地震計を有するアレー,すなわち,三角形アレーで十分であることが示された.微動探査法は,微動に含まれる表面波の位相速度の分散を利用して地下構造を推定する探査法である.従来の研究では,微動に含まれる表面波のうちのレイリー波が利用されていたが,構造推定の際,モデルを一義的に決定することが困難である問題点があった.一方,表面波のうちラブ波が利用できれば,直接S波速度構造を推定できる可能性がある.さらに両位相速度を用いれば構造探査の拘束条件が増す.そで本研究では微動に含まれるラブ波の位相速度を検出する手法である3成分空間自己相関法を実用化し,実際に3成分微動アレー観測を行うことにより,レイリー波ラブ波の位相速度から地下構造推定し,手法の妥当性を検討した.地下構造が異なると予想される盛岡市域の5地点において7台の3成分地震計からなるアレーを複数展開し,微動観測を実施した.幅広い波長帯の位相速度を検出するために,アレーの大きさは10mから500mの範囲でその都度変化させて,人工ノイズの少ない深夜に観測を行った.各地点において,レイリー波とラブ波の両位相速度の分散曲線を空間自己相関法により算出し,それらの観測値を満足する地下速度構造をHaskellのMatrix法を用いて推定した.推定された構造は,いずれの地点でも浅部ではボーリング資料から計算されたS波速度と整合した.深部においては,重力探査から求められた基盤深度と矛盾しない結果を得た.よって本手法の有効性が示され,実用化に向けての展望が開けた.
近世の「主婦・主婦権」と旗本用人史料の擬似性についての実証的解明

近世の「主婦・主婦権」研究とは民俗学の柳田國男の示す概念を基盤に新史料の発見・蒐集・翻刻により、わが国の近世の「主婦・主婦権」を実証し検証してきたもので、23年度科学研究費補助金2390404017による史料集作成などの成果がある。その成果のもとに当該研究では、近世の「主婦権」と極めて相似性を持つ旗本用人に着目し、用人自身の手になる史料の蒐集・翻刻を行い、史料的解明を試みることを目的とした。この作業によって、一家族を単位とした「家」と、旗本を典型とする領主的「家」との擬似性を史料的に探り、近世の社会構造における「主婦権」研究の一助とするためである。本研究期間内においては、旗本用人野々村治平の筆による「弘嘉雑記」(東京大学史料編纂所、「遣米副使村垣淡路守用人野々村忠実関係史料」請求番号0670-3-13、貴重書)を翻刻、出版した。史料集はこれまでと同様に自宅にてパソコン入力したものを校訂者宮地正人先生に数回に分けて郵送し、朱を入れていただき、それを自力にて印刷用原稿に仕上げ、印刷所に持ち込み、私家版史料集(非売品)としてまとめるという方法を採った。この方法は安価になり、印字の誤りも少ない。完成した史料集は希望される公共・大学図書館(法学部を有する)へは送料当方負担、個人研究者へは送料先方負担にて寄贈した。補助金30万円は調査のための交通費、校訂者宮地正人先生への謝金、史料集印刷代、郵送費として使用した。
生殖器官形成過程における転写因子Ad4BPの機能

本研究はAd4BP遺伝子の発現調節機構の解明を通して、ステロイドホルモン産生細胞、特に生殖腺の分化のメカニズムを解明するために行われた。Ad4BP遺伝子上流と第一イントロンを含む領域をCATレポーター遺伝子につなぎ、転写活性を調べた。既に見い出されていたEboxに加え、第一イントロンに極めて強い転写活性を示す領域が見い出された。この領域を詳細に検討した結果Ad4配列が認められ、本遺伝子は自己転写調節能を有することが分かった。更に組織内でこの機構が機能しているかを調べるために、脳下垂体摘出ラットの副腎、性腺におけるAd4BPの発現を調べたところ、発現の維持が認められた。一方、Ebox結合タンパク質に対する複数のcDNAクローンが胎仔精巣ライブラリーより単離されており、構造決定を行っている。Ad4BPの発現と共に分化した細胞が、その後も細胞自身の形質を維持するためにはAd4BPの発現も又維持されなければならない。このような観点から、Ad4BP遺伝子が自己転写調節能有することは極めて合理的であると思われる。しかしながら自己調節機構はその遺伝子が一端活性化された後に、はじめて機能するものであることは明らかである。すなわち、これはAd4BP遺伝子の初発の活性化とは無関係なメカニズムである。細胞の分化を考える上では、むしろ初発の活性化機構が重要であると思われる。既に胎児精巣よりEbox結合タンパク質に対するcDNAを単離しているが、それらの発現や活性を調べることで、Ad4BP遺伝子の初発の活性化機構が解明されるものと思われる。Ad4BPはステロイドホルモン産生に関与するP-450遺伝子群の転写調節因子として単離された。本研究では、この転写因子がステロイドホルモン産生組織の分化にいかに関与するかを調べた。生殖腺におけるAd4BPの発現を検討し、以下の結果を得た。(1)Ad4BPは生殖腺の性分化が認められる以前の生殖隆起に発現しており、発現に性差は認められなかった。(2)生殖腺の性分化の進行と共に、精巣で高く卵巣で低い発現が認められる。(3)性依存的な発現は、生後1週から3周にかけて雌雄で逆転する。(4)副腎皮質での発現も、この組織が腹腔内に現われる以前に認められ、高い発現が成獣まで続く。しかしながら、副腎では、性に依存した発現量の差は認められない。(5)脳下垂体ゴナドトロプ、視床下部内腹側核においても発現が認められた。Ad4BP遺伝子のノックアウトマウスの解析より以下の結果を得た。(1)Ad4BP遺伝子の破壊により、生後1周前後に死ぬ。(2)これらマウスには、副腎と性腺が認められず外性器は雌型を示した。(3)脳下垂体ゴナドトロプの減少と、ゴナドトロプにおけるLH/FSHの著しい発現低下が認められた。(4)視床下部内腹側核における神経細胞の減少は認められなかったが、内腹側核としての形態を有していなかった。本因子が生殖腺、副腎の発生分化に不可欠であること、更に生殖腺の性分化に関与することが明かになった。また、脳下垂体ゴナドトロプや視床下部内腹側核における発現から、本因子は単に生殖腺の発生分化や機能維持のみならず、生殖活動全般を統括する因子として機能することが示唆された。本研究では、Ad4BPがステロイドホルモン産生組織の分化過程でいかなる機能を有するかを調べることを目的とした。まず1、胎仔期より成獣にいたるラットの生殖腺におけるAd4BPの発現を検討した。(1)Ad4BPは生殖腺の性分化が認められる以前の生殖隆起に既に発現しており、その発現量に性差は認められなかった。この性依存的発現は、生後1週から3週にかけて雌での発現が亢進することで消失する。

(3)副腎皮膚における発現も、この組織が腹腔内に現われる以前に認められ、高い発現が成獣まで続く。副腎における発現には、性に依存した発現量の差は認められない。(4)脳下垂体ゴナドトロプ、視床下部腹内側核においても発現が認められた。これらの細胞には胎性期にAd4BPの発現が認められ、特に視床下部腹内側核の原基となる細胞集団が同定された。2、次に、Ad4BP遺伝子のノックアウトマウスの解析より以下の結果を得た。(1)Ad4BP遺伝子の破壊により、これらマウスは生後1週前後に死ぬ。(2)ノックアウトマウスには、副腎と性腺が認められず外性器は雌方を示した。(3)脳下垂体ゴナドトロプの減少と、ゴナドトロプにおけるLH/FSHの著しい発現低下が認められた。(4)視床下部腹内側核における神経細胞の減少は認められなかったが、腹内側核としての形態を有していなかった。3、更に、Ad4BP遺伝子の転写調節機構の解析を行った。(1)本遺伝子には複数の第一エクソンが存在したが、これらのエクソンの使用頻度は組織や時期で差は認められなかった。(2)本遺伝子の転写は、第一エクソン上流に存在するE-boxと第一イントロンに存在するAd4配列により調節される。(3)E-box結合タンパク質はAd4BPの発現と類似したパターンをとる。(4)胎性期及び新生児期の精巣から調製されたcDNAライブラリーより、E-box結合タンパク質の一種が単離された。
疎水性ナノサイズ結晶粒子の生成機構と自己組織化

本研究のテーマは水溶液からの疎水性化合物の結晶化とそれを利用した自己組織化操作の開発である。これらの内容の本質的に重要なことは,疎水性化合物の希薄溶解度の特性である.助成していただいた3年間の研究成果を以下に要約した.1)水溶液中の希薄溶解度の液液,固液の相平衡の決定有機化合物は水溶液に対して希薄に溶解する領域を,強力な物理化学的溶液論に基づいて,明確に表現した.2)それらの溶解度を利用した新しい結晶化分離操作の開発これは前回の研究成果とも重なる部分であるが,水溶液に対する疎水性効果を狙った結晶化分離操作を実証した。3)液液相互溶解度と固体溶解度の共存とOstwald Ripening現象の発現液液相互溶解度曲線による乳化現象から固体溶解度曲線の結晶化現象への転移は,準安定領域から安定領域へのOstwald Ripeningであることを実験的に,熱力学的に明らかにした.4)分子シミュレーションによる液液クラスターと結晶クラスターの溶液構造の違い水溶液中の希薄疎水性物質の分子シミュレーションによって,乳化は不定形の液クラスターであり,未飽和領域でも常時生成・分裂する液滴であり,一方結晶核は結晶構造を有する分子構造体であり,これは過飽和でないと生成せず,しかも1度生成すれば安定な結晶核であることを示した.その時の生成機構の違いは局所組成の揺らぎに現れることを明らかにした.5)ナノメータサイズの疎水性結晶粒子の生成操作乳化->結晶化プロセス(不均一核化現象)と直接結晶化プロセス(均一核化現象)の2つのプロセスについての実験を行い,ナノメータサイズ粒子の粒度をDLS(Dynamic light scattering)で測定した.乳化->結晶化プロセスでは結晶粒子が比較的大きく,500nmの平均粒径でエタノール濃度や冷却温度に影響されないこと,直接結晶化プロセスでは結晶粒子が比較的小さく,30nm-150nmの範囲で平均粒径が変化し,エタノール濃度が高くなると,冷却温度が高くなると平均粒径が大きくなることが分かった.よって,ナノメータサイズの結晶粒子の大きさをコントロールして生成するには,均一核発生が成立する条件で,しかも成長プロセスのない核化プロセスだけの希薄領域で行えば良いことを結論とした.前年度までの研究で,水溶液中での疎水性物質の乳化・結晶化をコントロールする2つの物理化学的に異なる溶解度の存在を推算し,さらにその場観察でそれらを確かめた.また,希薄に疎水性物質が溶解している水溶液からの晶析実験によりナノメーターサイズの結晶粒子の生成をAFMにより観察できた.よって,この方法は希薄なゆえに結晶核のまま大きさを制御できる優れた操作であると考えられた.今年度は,水溶液中の疎水性結晶のサイズをDLSにより直接測定し,さらに結晶サイズの動的変化を観察した.その結果,疎水性物質の希薄溶解度の濃度領域により結晶粒子サイズが異なり,より低温で希薄な濃度領域では結晶核が生成するが,高温の希薄溶解度領域では,エマルション(クラスター)が観察された.これらのサイズに対する操作因子(エタノール濃度,温度,時間)の影響を整理している.さらに,熱分析によりナノサイズの構造物の熱的測定を進めている.次に,分子シミュレーションの結果では,混合飽和脂肪酸の挙動がシミュレートされ,実測値の相図とほぼ一致することが分かった.水溶液での希薄な飽和脂肪酸挙動と核とクラスターの違いについて現在進めている.本研究のテーマは水溶液からの疎水性化合物の結晶化とそれを利用した自己組織化操作の開発である.これまでの進展として,1)水溶液中の希薄溶解度の液液,固液の相平衡の決定2)それらの溶解度を利用した新しい結晶化分離操作の開発3)液液相互溶解度と固体溶解度の共存とOstwald Ripening現象の発現4)分子シミュレーションによる液液クラスターと結晶クラスターの違い以上の項目について成果があげられ公表してきた.これらの内容の本質的に重要なことは,疎水性化合物の希薄溶解度の特性にある.本年度の課題であった液液溶解度や固体溶解度が複雑に存在する領域の結晶化操作について,a)乳化->結晶化プロセス(不均一核化現象)b)直接結晶化プロセス(不均一核化現象)の2つのプロセスについての実験を行い,ナノメータサイズ粒子の粒度をDLS(Dynamic light scattering)で測定した.結果として,乳化->結晶化プロセスでは結晶粒子が比較的大きく,500nmの平均粒径でエタノール濃度や冷却温度に影響されないこと,直接結晶化プロセスでは結晶粒子が比較的小さく,30nm-150nmの範囲で平均粒径が変化し,エタノール濃度が高くなると,冷却温度が高くなると平均粒径が大きくなることが分かった.直接結晶化プロセスでは,結晶核の生成で成長がないものと考えられた.また,乳化した疎水性化合物に富むエマルジョン(液液クラスタ)は不安定で,結晶化しないことを熱力学的に明らかにした.本研究のテーマは水溶液からの疎水性化合物の結晶化とそれを利用した自己組織化操作の開発である。これらの内容の本質的に重要なことは,疎水性化合物の希薄溶解度の特性である.助成していただいた3年間の研究成果を以下に要約した.1)水溶液中の希薄溶解度の液液,固液の相平衡の決定有機化合物は水溶液に対して希薄に溶解する領域を,強力な物理化学的溶液論に基づいて,明確に表現した.2)それらの溶解度を利用した新しい結晶化分離操作の開発

これは前回の研究成果とも重なる部分であるが,水溶液に対する疎水性効果を狙った結晶化分離操作を実証した。3)液液相互溶解度と固体溶解度の共存とOstwald Ripening現象の発現液液相互溶解度曲線による乳化現象から固体溶解度曲線の結晶化現象への転移は,準安定領域から安定領域へのOstwald Ripeningであることを実験的に,熱力学的に明らかにした.4)分子シミュレーションによる液液クラスターと結晶クラスターの溶液構造の違い水溶液中の希薄疎水性物質の分子シミュレーションによって,乳化は不定形の液クラスターであり,未飽和領域でも常時生成・分裂する液滴であり,一方結晶核は結晶構造を有する分子構造体であり,これは過飽和でないと生成せず,しかも1度生成すれば安定な結晶核であることを示した.その時の生成機構の違いは局所組成の揺らぎに現れることを明らかにした.5)ナノメータサイズの疎水性結晶粒子の生成操作乳化->結晶化プロセス(不均一核化現象)と直接結晶化プロセス(均一核化現象)の2つのプロセスについての実験を行い,ナノメータサイズ粒子の粒度をDLS(Dynamic light scattering)で測定した.乳化->結晶化プロセスでは結晶粒子が比較的大きく,500nmの平均粒径でエタノール濃度や冷却温度に影響されないこと,直接結晶化プロセスでは結晶粒子が比較的小さく,30nm-150nmの範囲で平均粒径が変化し,エタノール濃度が高くなると,冷却温度が高くなると平均粒径が大きくなることが分かった.よって,ナノメータサイズの結晶粒子の大きさをコントロールして生成するには,均一核発生が成立する条件で,しかも成長プロセスのない核化プロセスだけの希薄領域で行えば良いことを結論とした.
状態監視保全の数理モデルとその最適性に関する研究

原子力発電所・航空機等の巨大システムに対する状態監視保全に関し、最適保全方式を検討する。システムの劣化状態が離散系で与えられ、その真の状態Sの直接の観測は不可能とする。このとき真の状態Sに対しモニターの状態Mが確率的に与えられ、このモニターの情報に基づき対象とするシステムへの最適なアクションAを施す。真の状態数を一般にnとし、モニターの状態Mより計算されるn次元事後確率ベクトルπの汎関数として、目的関数V(π)が与えられる。1.Sが与えられた下でのMの条件付確率行列Γを考える。2つの確率行列Γ_1、Γ_2に対し、その各々を用い最適保全方式に従った場合のV(π)をV(π1Γ_1)、V(π1Γ_2)とするとき、V(π1Γ_1)≧V(π1Γ_2)となる為の十分条件が導出された。2.最適保全方式がMonotone Policyで与えられる為の、必要十分条件が、2アクション問題の場合に導出された。3.V(π)のπに関する単調性・機何学的表示をコンピュータ・グラフィックにより可視的にした。数理的には、πに、monotone likelihood ratio orderingの半順序を考えた場合までがV(π)の単調性と結びつき、orderをそれ以上、弱めることは出来なかった。この点については今後の課題としたい。4.航空機に使用されているある部品の寿命データを解析した結果、適切な層別がなされた上では、寿命はワイブル分布に従うことが示された。これよりn=2の場合には、Sの推移確率行列Pは、TP_2なる性質を有する。この情報を用い、今後は、上記13の項目につき、さらに検討を続けたい。
固体中に生起する衝撃波現象に関する理論およびシミュレーションとその工学的応用

衝撃波の力学的および熱的な性質を、微視的・原子論的なレベルから巨視的・連続体力学のレベルまで、包括的に解明することを目指した。すなわち、融点に至るまでの広い温度領域にわたる固体中の衝撃波現象を、数理解析およびシミュレーションなどの方法を用いて、その工学的応用を視野に入れつつ多面的に研究した。その結果、以下の項目(1)-(8)に関して研究成果を得た。1.熱振動と有限変形を陽に考慮に入れた熱・弾性体モデルによる波動の解析的研究:(1)線型波動の伝播特性。(2)加速度波の伝播特性。衝撃波の形成過程。(3)弱い衝撃波の伝播特性。ランキン・ユゴニオ関係式の温度依存性。(4)新しく構築された連続体モデルの基礎方程式の双曲性領域や対称領域などの決定とランキン・ユゴニオの関係。(5)固体中の加速度波と衝撃波の相互作用。(6)調和波と加速度波の固体界面における反射と透過特性。以上の波動に関する研究ほかに、構築された連続体モデルの、熱・弾性的性質を詳細に考察した。2.固体中の衝撃波現象に関する分子動力学シミュレーション:(7)濃密剛体球系における衝撃波現象の特性。(8)2次元結晶性固体中を伝播する衝撃波、膨張波および接触波の特性。衝撃波の形成過程。本研究の目的は、融点に至るまでの広い温度領域にわたる固体中の衝撃波現象を、数理解析およびシミュレーションの方法を用いて、その工学的応用を視野に入れつつ包括的に研究しようとするものである。平成15年度は本研究計画の初年度であり、研究の準備作業をすると同時に以下に述べる2項目に関して研究を行い、これらの研究成果の一部を、学会報告および学術論文として公表した。これらの研究は、16年度以降の研究においてさらに発展的に継承される。(1)非平衡統計力学に基づく基礎方程式を、主としてシミュレーションの方法を用いて解析することにより、波動伝播に伴う力学的および熱的な挙動を原子論的な観点から解明すること:・衝撃波現象の系統的計算機シミュレーションの遂行のため、計算の精度並びに効率を重視したプログラムコードを開発し、さらに予備的な解析を行った。具体的には、非平衡分子動力学法で、Holianにより提案された衝撃波を発生させる手法を採用しシミュレーションを行った。解析は特に、圧縮速度と衝撃波の伝播速度に着目しその関係を求めた。本年度で行ったこのような準備的研究を基に、来年度以降に本格的シミュレーション研究を行う予定である。・衝撃波を含む非線型波動研究のためには、それらの基準となる線型波動を前もって詳しく研究しておく必要がある。したがって、熱振動を考慮に入れた新しいモデルによりこの解析を行った。すなわち、非調和結晶格子に対するミクロおよびマクロレベルの二種類の方程式系を採用してこれを行った。その結果、線型波動の伝播速度、振幅比およびそれらの温度依存性を明確にした。特に、融点近傍での特異な挙動を発見した。・粉体系を拡張した2次元系における自己組織的に生ずる衝撃波についても、詳細なシミュレーションを行った。この現象は化学反応系で起こる衝撃波(デトネーション波)で見られる現象と酷似している。(2)基礎方程式の連続体近似に基づき、衝撃波が形成される過程について解析を行うこと:弱不連続波(加速度波とも言われる)について、解析的研究を行った。この波動を研究することにより、どのような力学的あるいは熱力学的な過程を経て、不連続面を伴う衝撃波が形成されてくるかという情報を得ることができる。具体的には、加速度波の伝播速度振幅比、振幅比の時間発展などの温度依存性を明確にした。特に、融点近傍での特異な挙動を見出した。さらに、固体中の衝撃波形成過程を明らかにする目的で、衝撃波形成時間および衝撃波形成距離を、種々の金属中を伝播する任意の波面をもつ加速度波に対して、導出した。特に、平面加速度波と球面加速度波について立ち入って考察した。この研究は本研究課題の海外共同研究者であるイタリア・メッシーナ大学の研究グループとの共同研究である。

本研究の目的は、融点に至るまでの広い温度領域にわたる固体中の衝撃波現象を、数理解析およびシミュレーションの方法を用いて、その工学的応用を視野に入れつつ包括的に研究しようとするものである。平成16年度は本研究計画の第2年度であり、主として、以下に述べる2項目に関して研究を行い、これらの研究成果の一部を、学会報告および学術論文として公表した。これらの研究は、17年度以降の研究においてさらに発展的に継承される。1.非平衡統計力学に基づく基礎方程式を、主としてシミュレーションの方法を用いて解析することにより、波動伝播に伴う力学的および熱的な挙動を原子論的な観点から解明すること:・衝撃波現象の系統的計算機シミュレーションの遂行のため、計算の精度並びに効率を重視したプログラムコードを開発し、解析を試みた。特に、ランキン-ユゴニオの関係を求めた。本年度で行った研究を基に、来年度以降、より発展的な研究を行う予定である。・衝撃波を含む非線型波動研究のために、熱振動を考慮に入れた新しいモデルにより数理的解析を行った。特に、融点近傍での特異な挙動を発見した。・粉体系を拡張した2次元系における自己組織的に生ずる衝撃波についても、詳細なシミュレーションを行った。この現象は化学反応系で起こる衝撃波(デトネーション波)で見られる現象と酷似している。2.基礎方程式の連続体近似に基づき、弱い衝撃波について解析を行うこと:弱い衝撃波について、解析的研究を行った。この場合のランキン-ユゴニオ関係式の解析的表現を得た。特に、融点近傍での特異な挙動を見出した。現在、投稿準備をすすめている。この研究は、本研究課題の海外共同研究者であるイタリア・メッシーナ大学の研究グループとの共同研究である。平成17年度は本研究計画の第3年度であり、主として、以下に述べる2項目に関して研究を行った。これらの研究成果を、順次、学会報告および学術論文として公表している。1.非平衡統計力学の視点から、主としてシミュレーションの方法を用いて解析することにより、波動伝播に伴う力学的および熱的な挙動を原子論的な観点から解明すること:・衝撃波現象に関する分子動力学法による計算機シミュレーション遂行のため、計算の精度並びに効率を重視したプログラムコードの開発を続行し、解析を行った。特に、ランキン-ユゴニオの関係、原子配列などの微視的情報などを種々の温度において求めた。また、リーマン問題についても研究を進めた。・衝撃波を含む非線型波動研究のために、熱振動を考慮に入れた新しいモデルを基に数理的解析を行った。特に、融点近傍での特異な挙動に注目しつつ、波動の反射および透過について成果を得た。・剛体球系において、衝撃波通過に伴う液体-固体相転移現象についてシミュレーションを行った。それに関する動的な相図を作成し、新たな相転移線を発見した。2.基礎方程式の連続体近似に基づき、弱い衝撃波について解析を行うこと:弱い衝撃波について、引き続き解析的研究を進めた。また、衝撃波と加速度波の相互作用についても研究を開始した。特に、融点近傍での特異な挙動に注目した。
ウェアラブルコンピューティングの安全性を確保するディペンダブルOS技術の確立

ウェアラブルコンピューティングを手術時や災害時などに実践的に利用するためにはハングアップなどの不慮のトラブル時にも情報提示を継続することが必要である.そのため,システムダウン時に周辺デバイスが動的に結合し,PC本体無しでも提示を継続する仕組みを実現した.提案手法では状況認識技術を用いて,システムダウン時に現在の入出力デバイスの組合せから人間の認知特性を考慮した最適な組合せを決定する機構をもつ.コンピュータを常時装着するウェアラブルコンピューティングは従来のデスクトップコンピューティングと異なり,多様な装着機器の組合せへの対応や,物理的な装置の故障に対処する必要があるため,l医療現場などクリティカルな状況で使用するためには,機器の故障時を含めて,そのとき利用可能な機器の組合せに応じて作業環境の状態を途切れることなく提示すること,およびユーザからの入力に対し即応性・確実性の高い制御を行うことが必須となる.一方,これまでのOSやミドルウェアでは入出力デバイスの信頼性を保証する機構が存在しておらず,これらの要件が満たせていなかった.そこで本研究では,(1)入出力デバイス間のデータフロー制御技術,(2)入出力デバイス間のデータ変換技術,(3)ウェアラブルコンピューティングのためのインタラクション管理技術,の3つを要素技術とするウェアラブルコンピューティングのためのディペンダブルOS技術を確立することを目的とする.提案機構は,OSハングアップや入出力デバイスの故障時に,利用可能な入出力デバイスが直接通信を行うことで情報の提示を継続する(右上図)ウェアラブルコンピューティングを手術時や災害時などに実践的に利用するためにはハングアップなどの不慮のトラブル時にも情報提示を継続することが必要である.そのため,システムダウン時に周辺デバイスが動的に結合し,PC本体無しでも提示を継続する仕組みを実現した.提案手法では状況認識技術を用いて,システムダウン時に現在の入出力デバイスの組合せから人間の認知特性を考慮した最適な組合せを決定する機構をもつ.コンピュータを装着して常時情報支援を受けるウェアラブルコンピューティングでは,医療現場や日常生活において各種の生体情報を取得するセンサや情報提示デバイスを用いて便利に情報支援を行える.一方,ディスプレイの故障やシステムのハングアップによる数十秒間の表示停止が医療事故など致命的な結果につながる可能性もある.そのため本研究では(1)そのとき利用可能な機器の組合せに応じて作業環境の状態を途切れることなくて維持すること,(2)ユーザからの入力に対し,即応性・確実性の高い制御を行うこと,が求められる.これらの解決を行う本研究において,本年度は(1)周辺デバイスの故障を認識して,利用可能なセンサに切り替える機能をもつデバイスの設計と実装,(2)ユーザ状況を考慮した知覚影響度に基づく情報提示手法,(3)デバイス間を直接接続する中間デバイスの設計,の3つのテーマを推進した.(1)および(3)により,デバイス故障時やPC電源断時にもユーザに情報を提示することが可能になり,(2)により情報提示の際に最適な出力デバイスを選択できるようになった.一方,これらの成果は未だ統合されておらず,来年度の目標はこれらを統一的に実現することおよび統合システムの評価を行うこととなる.コンピュータを装着して常時情報支援を受けるウェアラブルコンピューティングでは,医療現場や日常生活において各種の生体情報を取得するセンサや情報提示デバイスを用いて便利に情報支援を行える.一方,ディスプレイの故障やシステムのバングアップによる数十秒間の表示停止が医療事故など致命的な結果につながる可能性もある.そのため本研究では(1)そのとき利用可能な機器の組合せに応じて作業環境の状態を途切れることなくて維持すること,(2)ユーザからの入力に対し,即応性・確実性の高い制御を行うこと,が求められる.これらの解決を行う本研究において,本年度は(1)周辺デバイスの故障を認識して,利用可能なセンサに切り替える機能をもつデバイスの設計と実装,(2)ユーザ状況を考慮した知覚影響度に基づく情報提示手法,(3)デバイス間を直接接続する中間デバイスの設計,の3つのテーマを推進した.(1)および(3)に関しては,PCとデバイス間に中間デバイスを配置することで,PC停止時にも出力デバイスへの情報提供が行える枠組みを実装し,動作を確認した.また,NET環境で作成したプログラムがそのまま実行できる小型デバイスを開発した.来年度は開発した小型デバイスを入出力デバイスとして用い,中間デバイスを用いなくてもPC停止時のデータ提供を実現する.(2)に関しては昨年度提案した提示情報を動的に変換する枠組みにおける状況認識部分を拡張し,さまざまな状況に対応できるようにした.来年度はそれらの状況におけるデータ評価関数を定義し,実際に適応的なデータ変換を実現する.コンピュータを装着して常時情報支援を受けるウェアラブルコンピューティングでは,医療現場や日常生活において各種の生体情報を取得するセンサや情報提示デバイスを用いて便利に情報支援を行える.一方,ディスプレイの故障やシステムのハングアップによる数十秒間の表示停止が医療事故など致命的な結果につながる可能性もある.そのため本研究では(1)そのとき利用可能な機器の組合せに応じて作業環境の状態を途切れることなくて維持すること,(2)ユーザからの入力に対し,即応性・確実性の高い制御を行うこと,が求められる.これらの解決を行う本研究において,本年度は(1)デバイス間でバイパスを行うことによるPCを要しないデータ通信デバイスおよびソフトウェアの開発,(2)音声提示システムやプロジェクションシステム,情報入力システムおける状況依存度の調査およびその成果を活用した情報提示システムの開発,(3)適応的なシステムの動作変更の基盤となる状況認識を適切に行うための基礎アルゴリズムおよび認識システムの設計,の3つのテーマを主に推進した。提案するシステムにおける,PC停止時に処理を継続する仕組みに関して,実装したデバイス上にデータ変換フィルタを実装し,センサから得られた値が適切に変換されて出力デバイス上に表示されることを確認した.

来年度は,実際にシステム全体を実装して実地評価を行うことでシステムの有効性を調査する予定であるコンピュータを装着して常時情報支援を受けるウェアラブルコンピューティングでは,医療現場や日常生活において各種の生体情報を取得するセンサや情報提示デバイスを用いて便利に情報支援を行える.一方,ディスプレイの故障やシステムのハングアップによる数十秒間の表示停止が医療事故など致命的な結果につながる可能性もある.そのため本研究では(1)そのとき利用可能な機器の組合せに応じて作業環境の状態を途切れることなくて維持すること,(2)ユーザからの入力に対し,即応性・確実性の高い制御を行うこと,が求められる.これらの解決を行う本研究において,本年度は(1)デバイス間でバイパスを行うことによるPCを要しないデータ通信デバイスおよびソフトウェアの開発,(2)音声提示システムやプロジェクションシステム,情報入力システムおける状況依存度の調査およびその成果を活用した情報提示システムの開発,(3)適応的なシステムの動作変更の基盤となる状況認識を適切に行うための基礎アルゴリズムおよび認識システムの設計,の3つのテーマを主に推進した.まず(1)に関しては宮前らが開発したデバイスCilixを用いた入出力デバイスやセンサシステムを開発し,pc停止時に処理を継続する仕組みに関して,実装したデバイス上にデータ変換フィルタを送信する仕組みを実装し,センサから得られた値が適切に変換されて出力デバイス上に表示されることを確認した.また,(2)(3)に関しては「研究発表」の欄で述べるような,複合動作の認識機構を含めた高度な認識アルゴリズムおよび,音声情報の聞こえやすさの定量的評価など情報提示方法の評価を着実に進めている.また,提案する機構を用いたナビゲーションシステムや健康管理システムを実装した.来年度は,実地評価によりシステムのブラッシュアップを進めると同時に,フィルタの動的生成および配布機構を確立し,システムを完成させることで研究を完了する予定である.コンピュータを装着して常時情報支援を受けるウェアラブルコンピューティングでは,医療現場や日常生活において各種の生体情報を取得するセンサや情報提示デバイスを用いて便利に情報支援を行える.一方,ディスプレイの故障やシステムのハングアップによる数十秒間の表示停止が医療事故など致命的な結果につながる可能性もある.
Wilson流繰り込み群による非線形な対称性を持つ場の理論の物理的描像の検証

強い相互作用の基本理論であるQCDの持つカイラル対称性を反映した核子系有効場理論の次数勘定ルールを決定する方法として、非摂動論的なWilson流繰り込み群の解析から得られるスケール次元を用いる方法を提唱し、その解析の結果、Kaplan、Savage、Wiseらによって提案された次数勘定ルールに非常に近いものが得られることを示した。この結果に基づく核子-核子散乱の位相のずれを計算する現実的な方法を提案し、その方法に基づく計算を実行した。2核子以上の核子間の相互作用を記述する核子系有効場理論のWilson流繰り込み群の解析について画期的な進展があったので、当初の計画からは多少外れるが、今年度はその研究に多くの労力を割いた。先行研究の繰り込み群の解析においては、パイオンの寄与が低エネルギーにおいても脱結合しないこと、パイオンを含まない理論での繰り込み群とスムーズに連結しないこと、パイオンの交換の効果が、局所的な項(接触項)として繰り込まれていないことなどの問題点があることを指摘した。そして、初めてこれらの問題を解決して明確な物理的描像を持った繰り込み群方程式を得、そのフローの構造を調べた。この研究は、今までこの理論で問題であった特異なテンソルカを矛盾なく取り扱う方法を示した。これは今後の核子系有効場理論の発展において重要な意義を持つ。核子を含むカイラル摂動論の1-ループの近似で、見掛け上対称性を破っている項(ANTs)が現れることを、具体的な計算によって示すことができた。具体的な形が求められたのは初めてである。ANTsが、実際に非線形な対称性を保つのに必要なものであるかを示すためには、Zinn-Justin方程式に基づいた解析が必要である。現在、線形に変換する場に変数変換した場合に対するZinn-Justin方程式は得られているが、非線形な場合については解析が難しく、現在も継続して研究をしている。背景場の方法を非摂動論的繰り込み群に応用する研究は、先行研究を精査している段階で、現在までのところ、具体的な成果は得られていない。昨年我々が行い、学術論文として出版した2核子以上の核子間の相互作用を記述する核子系有効場理論に対するWilson流繰り込み群の研究に基づき、S波での散乱に関する解析的な計算をNNLO(Next-to-next-to-leading order)まで行う研究をした。上述の論文では、Wilson流繰り込み群を実行するために、あらわな運動量切断を導入したが、この方法ではLeading orderの演算子は考慮する演算子の線形結合として表わされるため、近似の次数を上げるたびに変更され、次数の高い近似計算には向かない。そのために、運動量切断の優れた点を保持しつつ、計算を簡単にするために次元正則化の方法を併用する新しい手法を提唱し、それに基づく計算を行った。この計算は3-ループのダイアグラムの評価も含む複雑なもので、現在のところ、spin singletに関してはほぼ完全な計算と繰り込み群による理解が得られたが、spin tripletに関しては、amplitudeの解析的な表式が得られた段階で、まだ繰り込み群による解析や、実験値とのfitを行う段階には達していない。今までの研究内容と、途中経過については、国際会議で報告した。この研究は、交付申請書に記載した内容からは若干ずれるが、現在学会で広く了解されている内容について根本的な見直しを迫る内容であり、緊急性、重要性が格段に高いと判断して昨年度に続いて研究を行っている。少数多体系の基本的な問題として、2体力が繰り込みの効果としてどのように3体力に効果を及ぼすかを理解することは重要である。そのため、非相対論的3体系のWilson流繰り込み群の研究を行った。特に、今まで看過されてきた2体系のamplitudeのoff-shellでの値の依存性を明らかにしつつある。この研究も来年度に継続し、論文にまとめたいと考えている。今年度も昨年度に引き続き2核子のS波での散乱の核子系有効場理論に基づく位相のずれの計算を行なった。我々のアプローチはウィルソン流の繰り込み群の解析に基づく次数勘定があり、その解析に忠実に従うために「ハイブリッド正則化」というべき計算方法に従って計算をする必要がある。しかし、この方法がどのように定義されなければならないか、も含めていわばtrials and errorsを繰り返す必要があった。その研究の過程を経て、ほぼ「ハイブリッド正則化」がどのように行なわれなければならないかが明かになった。この方法に従うと、有効場理論としての破綻は生じない。実験値とフィットした低エネルギー係数は自然な大きさを持つことがわかり、また計算の次数を上げていったときに大きくその値が変化しないことも示される。これらは我々の次数勘定の正しさによるものだと考えられる。この研究結果は、過去10年以上にわたる学会の「常識」を覆すものである。もう一つの研究として、3粒子系の補助場を用いない繰り込み群の定式化とその解析を行なった。

3粒子系は、極低温まで冷却された原子系でのエフィモフ効果の観測など、実験的にも注目されている。従来の研究では、常に2粒子の伝播を表すdimeronとかdimerと呼ばれる補助場を導入して議論されていたが、我々はこのような場を導入することなく、エフィモフ効果に関係する繰り込み群のリミットサイクルがどのように現れるかを研究した。非常に非自明なことに、非相対論的理論では、非摂動論的繰り込み群方程式が1-ループの寄与のみによるのではなく、無限個のダイアグラムが寄与することを示した。先行研究の誤りを正すとともに、今まで知られていない繰り込み群の非自明固定点を発見した。交付申請書を作成した時点では考えていなかった発展があり、その重要性と緊急性から、申請書に記載した研究の目的からは少し外れた研究に重点を移したため、当初計画していた研究に関しては計画からは遅れてしまっている。現在行っている研究に関しては比較的順調に進んでいる。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後も昨年度、今年度の方針を踏襲し、当初の研究計画を変更して、より重要度の高い課題の解決に全力を尽くしたい。現在進行中の計算を可及的速やかに終了し、その研究結果を学術論文として発表する予定である。
比較科学史としての「科学と帝国主義」研究

本研究計画は、ほぼ当該の研究成果に到達した。これを以下の点についてまとめておきたい。尚、業績については、ここではこまかくふれないが、大きな反響を得ている。(1)国際的な研究の現状の調査:これについては海外渡航による調査、レヴューなどを通じて、おもに18、19世紀の当該領域の研究の進展状況を把握できた。また所記のコンピューターを利用した情報検索についても、近年の検索エンジンの発達、データー処理能力の飛躍的向上により、有為な成果を得た。(2)比較科学史の方怯論的基盤の検討については、業績欖に示したように科学の文化的基底というキーワードの論文で明らかにした。現在、科学社会学、STS研究などから提起されている鍵概念がその中では歴史的文脈におかれて検証され、科学の社会的背景が明らかにされた。なかでも殖民地における科学的活動の分析のための基礎ができた。科学史の広がりが望まれる。(3)近代科学が世界化することを総合的に考察する上での殖民地における知的活動の意義は大きく、今回は知的優位性というキーワードでこれを分析する可能性が明示的に示された。本研究での現在までの研究の成果として、「科学と帝国主義」研究を通じて、従来から西欧の近代科学の、内的側面に注目が偏り勝ちであった科学史研究にたいして、その西欧近代の表裏一体となっている外側である、非西欧世界における、西欧的な知のあり方にたいしての対応や変形・適応の状況に着目し、その一端を明らかにすることが可能となるような、予備的なサーヴェイと調査、さらには今後の発展的研究のための研究体制・国際的な研究協力体制のありかたについての検討をおこなってきており、さまざまなかたちでの成果をあげてきた。なかでも、現在フランス・パリの高等学術研究所(CNRS)パトリック・プテイジャン博士およびインド・デリーのネルー大学ディーバック・クマール博士およびV.V.クリシュナ博士とは、数次に渡る交渉を重ね、将来的な研究協力体制についての中間的な合意を得ており、また研究の理論的枠組みの検討も現在進行中である。この「科学と帝国主義」研究の理論的な枠組みに関する検討結果は、日本での科学のあり方を検討した-試論として、成果の発表が本研究者によって行われている。またクマール博士とのシンポジウム・プティジャン博士とのレヴューなどが本年度にはおこなわれ、これらが成果として考えられる。さらにこれらの国際的な協力体制の上で近年の情報収集技術を駆使して、世界的なレベルでの研究進行の先端にアクセスを果たし、現況ではこれらの整理・解析を行っている。日本国内各地での研究者層からの情報収集についても精力的に展開しており、比較科学史のあり方を検討している。
循環器疾患に対するナノ治療の創出

1.抗増殖剤であるドキソルビシン(DOX)を含有したナノカプセルであるNK911は、ラット頸動脈バルーン傷害モデルにおいて、バルーン傷害後の内皮剥離部位に選択的に集積し、DOXを局所に放出することを確認した。2.このNK911を、ラットの頸動脈バルーン傷害直後、および3・6日目に静脈内投与したところ、対応するDOX単独投与群に比して、4週間後の血管病変形成(内膜肥厚)が著明に抑制されることを明らかにした。また、体重・血液所見・肝腎機能などへの副作用も認められないことを確認した。したがって、このNK911を用いたナノ治療は、冠動脈形成術後の再狭窄病変の抑制に有用である可能性が示された。3.内皮前駆細胞を用いて被覆化したステントを開発し、同ステントを用いると血管表面の内皮化が促進されることを明らかにした。4.Evans blueが内皮剥離部位に選択的に集積することに着目し、従来のMRI用造影剤にEvans blue骨格を結合させた機能化造影剤を、世界で初めて開発した。この機能化造影剤は、摘出血管の内皮剥離部位を描出するだけではなく、生体内においても、ラット頸動脈のバルーン傷害部位を描出することを明らかにした。1.徐放化ヘパリンコーティングステントの再狭窄予防効果:ヘパリンが長時間をかけて徐放化される技術を開発し、これを用いて、ステンレスステント表面にコーティングを行った。この徐放化ヘパリンコーティングステントを、ブタ冠動脈のバルーン傷害後に留置したところ、慢性期の内膜肥厚や血栓形成が著明に抑制され、同ステントの臨床的有用性が示唆された。2.バルーン傷害後の再狭窄病変に対するナノ治療の開発:動脈硬化病変や悪性腫瘍病変では血管透過性が亢進していることが知られている[EPR(enhanced permeability and retension)現象]。また、バルーン傷害後にも、その後1週間以上にわたり、同部で血管透過性が亢進していることを確認した。ナノテクノロジーを応用して、直径35nmのミセル化ナノカプセル(主成分ポリエチレングリコール)を作成し、この内部に抗癌剤の一つであるアドリアマイシンを含有させることに成功した。このナノカプセルをラットの頸動脈バルーン傷害後に3回(直後、3・6日後)静脈内投与(0.1,1.0,10mg/kg)したところ、4週間後の再狭窄病変形成が用量依存性に著明に抑制された。対照実験として、同じ用量のアドリアマイシンを単独投与してもこのような病変形成の抑制効果は認められなかった。また、より臨床の状況に近く、前もってバルーン傷害により内膜肥厚病変を作成しておき、同部にバルーン傷害を加えた後に、同様にナノカプセル化した薬剤と単独の薬剤投与の効果を比較検討したところ、単回のバルーン傷害プロトコールよりもさらに有意にナノカプセル化の効果が認められた。また、これらのナノカプセルの投与により、肝臓・腎臓をはじめとする全身の臓器機能には全く障害が認められなかった。したがって、アドリアマイシン含有ミセル化ナノカプセルが、ヒトにおける冠動脈インターベンション後の再狭窄病変形成の抑制に有用である可能性が示唆された。3.内皮剥離部位を感知する機能化造影剤の開発:ナノテクノロジーを用いて、現在、内皮剥離部位を自己感知する機能化造影剤を開発中である。1.ラット頸動脈において、バルーン傷害後の血管壁透過性の亢進は、傷害後、少なくとも1週間は持続すること、したがって、この持続する血管透過性の亢進がナノ治療の標的になりうることを示した。2.アドリアマシンを内包し、血管の透過性が亢進した部位に集積する性質を有するNK911を、ラット頸動脈におけるバルーン傷害後に静注したところ、薬剤単独投与群に比し、4週間後に生じる再狭窄病変が著明に抑制されることを示した。この抑制効果は、単回の傷害モデルでも2回の傷害モデル(先行する動脈硬化病変を持つモデル)の場合も認められた。3.血管壁中の薬剤濃度を調べたところ、薬剤単独投与群に比し、明らかに効率よく血管壁に薬剤が送達されていた。特に、バルーン傷害直後にその効率が最も大であった。

4.NK911の再狭窄予防効果の機序について検討したところ、血管平滑筋の増殖抑制が主要な機序であり、それには、サイトカインを中心とした種々の動脈硬化促進分子の発現が抑制されていることが一因していることを明らかにした。1.抗増殖剤であるドキソルビシン(DOX)を含有したナノカプセルであるNK911は、ラット頸動脈バルーン傷害モデルにおいて、バルーン傷害後の内皮剥離部位に選択的に集積し、DOXを局所に放出することを確認した。2.このNK911を、ラットの頸動脈バルーン傷害直後、および3・6日目に静脈内投与したところ、対応するDOX単独投与群に比して、4週間後の血管病変形成(内膜肥厚)が著明に抑制されることを明らかにした。また、体重・血液所見・肝腎機能などへの副作用も認められないことを確認した。したがって、このNK911を用いたナノ治療は、冠動脈形成術後の再狭窄病変の抑制に有用である可能性が示された。3.内皮前駆細胞を用いて被覆化したステントを開発し、同ステントを用いると血管表面の内皮化が促進されることを明らかにした。4.Evans blueが内皮剥離部位に選択的に集積することに着目し、従来のMRI用造影剤にEvans blue骨格を結合させた機能化造影剤を、世界で初めて開発した。この機能化造影剤は、摘出血管の内皮剥離部位を描出するだけではなく、生体内においても、ラット頸動脈のバルーン傷害部位を描出することを明らかにした。