hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高効率廃棄物発電用高温耐食性材料の開発に関する研究

高効率廃棄物発電環境で問題となる溶融塩化物および硫酸塩に対するNi基(一部Fe基)合金の耐食性に及ぼす合金元素の影響を明かにするため,3種類の溶融塩(塩化物,硫酸塩,それらの混合塩)を腐食灰とし,31種類の合金(18種類の市販合金,13種類の研究室内での溶製合金)を試料として用い,等研究室で開発した交流インピーダンス法の原料に基づいた迅速評価法および従来の高温腐食の評価に用いられている腐食灰塗布法により450600°Cの温度範囲で耐食性評価を行い,以下の成果を得た.塩化物溶融塩に対しては,Crの添加はむしろ耐食性を劣化させる結果となった.これは塩化物環境で安定なCr_2O_3皮膜が形成されにくいことを意味するものである.一方,硫酸塩に対する耐食性は20%以上のCrの添加が有効であり,Moの添加は耐食性を劣化させることがわかった.また,塩化物と硫酸塩の混合塩環境に対しては,CrおよびMoの添加が極めて有効であり,その他にもNbの添加も有効でありあることが腐食データの回帰分析からわかった.交流インピーダンス法による評価結果は従来の塗布法による試験結果とよく一致したことから当研究室で開発した高温腐食用の迅速評価法の信頼性が裏付けられた.本研究で用いた3種類の溶融塩では,硫酸塩が他の塩化物を含む2種類の溶融塩に比べて腐食性が低い(約1/10程度の腐食速度)ことが塗布試験により示された.これにより,焼却炉環境での材料の耐食性を評価する場合には,塩化物あるいは硫酸塩・塩化物混合環境での評価結果に基づいておこなうのが妥当であることが示された.試験した18種類の市販合金のなかでは,高Cr,高Mo合金であるAlloy625およびAlloyC-22が比較的すべての溶融塩環境で優れた耐食性を示したことから,この環境での材料として有望である.高効率廃棄物発電環境で問題となる溶融塩化物および硫酸塩に対するNi基(一部Fe基)合金の耐食性に及ぼす合金元素の影響を明かにするため,3種類の溶融塩(塩化物,硫酸塩,それらの混合塩)を腐食灰とし,31種類の合金(18種類の市販合金,13種類の研究室内での溶製合金)を試料として用い,等研究室で開発した交流インピーダンス法の原料に基づいた迅速評価法および従来の高温腐食の評価に用いられている腐食灰塗布法により450600°Cの温度範囲で耐食性評価を行い,以下の成果を得た.塩化物溶融塩に対しては,Crの添加はむしろ耐食性を劣化させる結果となった.これは塩化物環境で安定なCr_2O_3皮膜が形成されにくいことを意味するものである.一方,硫酸塩に対する耐食性は20%以上のCrの添加が有効であり,Moの添加は耐食性を劣化させることがわかった.また,塩化物と硫酸塩の混合塩環境に対しては,CrおよびMoの添加が極めて有効であり,その他にもNbの添加も有効でありあることが腐食データの回帰分析からわかった.交流インピーダンス法による評価結果は従来の塗布法による試験結果とよく一致したことから当研究室で開発した高温腐食用の迅速評価法の信頼性が裏付けられた.本研究で用いた3種類の溶融塩では,硫酸塩が他の塩化物を含む2種類の溶融塩に比べて腐食性が低い(約1/10程度の腐食速度)ことが塗布試験により示された.これにより,焼却炉環境での材料の耐食性を評価する場合には,塩化物あるいは硫酸塩・塩化物混合環境での評価結果に基づいておこなうのが妥当であることが示された.試験した18種類の市販合金のなかでは,高Cr,高Mo合金であるAlloy625およびAlloyC-22が比較的すべての溶融塩環境で優れた耐食性を示したことから,この環境での材料として有望である.現在まで溶融塩化物,溶融硫酸塩およびそれらの混合塩中で32種類の耐熱合金の耐食性の評価が終了し,以下のような結果が得られた.評価方法は,迅速評価が可能となる交流インピーダンス法により行った.1.溶融硫酸塩中での耐食性は,ほぼCr量により決定される.450600°Cでは20%以上のCrの含有が必要とされる.また,同じCr量の合金を比較すると,Moの添加量が多いものは耐食性が劣る.2.溶融塩化物中では,他の2つの溶融塩に比較して,合金位よる耐食性の差が小さい.これはこの環境で保護性のよい酸化皮膜が生成しにくいことを意味している.3.混合塩中での耐食性に対する合金元素の影響は,はっきりとした傾向を示した.すなわち,Crを20%程度含み,かつ高Mo含有の合金が優れた耐食性を有する.これは酸化皮膜(Cr_2O_3)が塩化物イオンにより攻撃を受けるとき,その皮膜の修復過程においてMoが働くものと考えられる.4.実際のゴミ焼却炉環境では,腐食灰は燃焼するゴミの種類により大きく変化する.従って,以上の3種類のいずれの環境に対しても,優れた耐食性をもつ合金を選択する必要がある.総合的に判断して,本研究では,次の4種類の合金を候補材として選択した.

今後,従来の試験法である溶融塩塗布試験,長期の実炉試験等で,これら3つの合金中で最も優れた材料を最終決定する予定である.高効率廃棄物発電環境で問題となる溶融塩化物および硫酸塩に対するNi基(一部Fe基)合金の耐食性に及ぼす合金元素の影響を明かにするため,3種類の溶融塩(塩化物,硫酸塩,それらの混合塩)を腐食灰とし,31種類の合金(18種類の市販合金,13種類の研究室内での溶製合金)を試料として用い,等研究室で開発した交流インピーダンス法の原理に基づいた迅速評価法および従来の高温腐食の評価に用いられている腐食灰塗布法により450600°Cの温度範囲で耐食性評価を行い,以下の成果を得た.塩化物溶融塩に対しては,Crの添加はむしろ耐食性を劣化させる結果となった.これは塩化物環境で安定なCr_2O_3皮膜が形成されにくいことを意味するものである.一方,硫酸塩に対する耐食性は20%以上のCrの添加が有効であり,Moの添加は耐食性を劣化させることがわかった.また,塩化物と硫酸塩の混合塩環境に対しては,CrおよびMoの添加が極めて有効であり,その他にもNbの添加も有効でありあることが腐食データの回帰分析からわかった.交流インピーダンス法による評価結果は従来の塗布法による試験結果とよく一致したことから当研究室で開発した高温腐食用の迅速評価法の信頼性が裏付けられた.本研究で用いた3種類の溶融塩では,硫酸塩が他の塩化物を含む2種類の溶融塩に比べて腐食性が低い(約1/10程度の腐食速度)ことが塗布試験により示された.これにより,焼却炉環境での材料の耐食性を評価する場合には,塩化物あるいは硫酸塩・塩化物混合環境での評価結果に基づいておこなうのが妥当であることが示された.試験した18種類の市販合金のなかでは,高Cr,高Mo合金であるAlloy625およびAlloyC-22が比較的すべての溶融塩環境で優れた耐食性を示したことから,この環境での材料として有望である.
製薬産業の研究開発における組織能力の蓄積プロセスと企業戦略

本研究の目的は、製薬企業の研究開発における競争優位の源泉としての「組織能力」の実態とその蓄積プロセスを明らかにすることにある。本テーマにもとづく一連の調査では、まず、日本の大手製薬企業の発展過程およびそこにおける研究開発活動への取り組みについてある程度明らかにし、さらに、個々の企業ベースで調査を行い、各企業が研究開発活動に着手したきっかけや、背景として持っていた技術・ノウハウ等について検討した(桑嶋・小田切,2003)。また、研究開発プロセスにおける組織能力に関しても調査を行い、大手製薬企業の臨床開発管理手法について公表データをもとにして行った統計分析の結果を論文にまとめた(Kuwashima,2003)。こうした調査・分析を基礎としながら、本年度は、日本の製薬企業の研究開発パターンと海外の大手製薬企業の研究開発パターンの比較を事例分析とシミュレーション分析を組み合わせて行った。具体的には、日本の製薬企業と世界最大規模の製薬企業Merckの研究開発スタイルに違いがあることから着想を得て、マルチエージェント・シミュレーションのモデルを構築した。シミュレーション分析より、Merckに見られる高いコミュニケーション能力をもつ管理者(本研究ではこれを「重量級コミュニケーション・マネジャー(HWCM : Heavy-Weight Communication Manager)」と呼んでいる)の存在がプロジェクトの立ち上がりスピードの向上に貢献することが明らかになった。(本研究の詳細については桑嶋他(2004)を参照)。HWCMは自動車産業における重要な組織能力と指摘されるHWPM(重量級プロダクト・マネジャー)と重なる部分もあり、製薬企業の研究開発における競争優位の源泉のひとつであると考えられる。ただし、現時点ではこの知見はシミュレーションと事例分析にもとづくものであることから、今後はさらに精緻な実証分析を行う必要がある。本研究の目的は、製薬産業の研究開発における競争優位性の源泉としての「組織能力」の実態とその蓄積プロセス明らかにすることである。本年度は、聞き取り調査および文献調査により、日本の大手製薬企業がその創業当時からどのように発展してきたのかを整理した(本整理の詳細については桑嶋・小田切(2003)を参照)。日本の製薬企業は最から研究開発活動を行っていた訳ではなく、初期は医薬品の製造や卸からスタートしているものも多かった。組織能力が経路依存的であることを考慮すれば、研究開発活動に着手したきっかけや、背景として持っていた技術・ノウハウ等についても各企業ごとに把握しておくことが必要であり、今後、より詳細な調査・分析が必要である。一方、組織能力の詳細分析としては、大手製薬企業の臨床開発管理手法について調査を行った。従来、医薬品の開発は逐次的な開発プロセスにならざるを得ないため、自動車産業等で有効な開発フェーズのオーバーラップといった組織管理的なマネジメントは難しいと言われてきた。しかし近年、大手製薬企業でも、開発フェーズのオーバーラップの手法が試みられており、それが競争優位の源泉となる可能性がある。ただし、「オーバーラップ」の意味やマネジメントは自動車産業とは異なる側面も見られ、今後さらに調査が必要である。昨年度までの調査で、日本の大手製薬企業の発展過程およびそこにおける研究開発活動への取り組みについてある程度明らかになった(詳細については桑嶋・小田切(2003)を参照)。本年度はさらに、個々の企業ベースで調査を行い、各企業が研究開発活動に着手したきっかけや、背景として持っていた技術・ノウハウ等についてより詳細に検討した。また、研究開発プロセスにおける組織能力に関しても、昨年に引き続き調査を行った。調査結果をふまえて、大手製薬企業の臨床開発管理手法について公表データをもとにして行った統計分析の結果を論文にまとめた(Kuwashima,2003)。近年、製薬企業の戦略にとって重要な位置を占めているものにM&Aがある。欧米ではここ数年、大手企業同士のM&Aが盛んである。本年度は、こうしたM&A戦略の有効性についてもインタビューおよび文献調査を通して試論的に検討した。経済学系の実証研究のサーベイを通して、これまで数十年にわたって行われてきた分析の結果、研究開発の規模の経済効果については、存在するという結果と存在しないという結果とがあり、決着はついていないことがわかった。一方実務に目をむけると、日本の製薬企業は独自路線志向が強いといわれるが、近年は中外製薬のロシュ傘下入りや、山之内製薬と藤沢薬品の一般用医薬品事業の統合(本体同士も統合予定)などもみられる。日本の製薬企業の経営戦略において重要性を増してきたM&Aの有効性について、今後さらに検討する必要がある。

シミュレーション分析より、Merckに見られる高いコミュニケーション能力をもつ管理者(本研究ではこれを「重量級コミュニケーション・マネジャー(HWCM : Heavy-Weight Communication Manager)」と呼んでいる)の存在がプロジェクトの立ち上がりスピードの向上に貢献することが明らかになった。(本研究の詳細については桑嶋他(2004)を参照)。HWCMは自動車産業における重要な組織能力と指摘されるHWPM(重量級プロダクト・マネジャー)と重なる部分もあり、製薬企業の研究開発における競争優位の源泉のひとつであると考えられる。ただし、現時点ではこの知見はシミュレーションと事例分析にもとづくものであることから、今後はさらに精緻な実証分析を行う必要がある。
ヒト肝細胞を用いた肝発癌モデルの開発と、発癌遺伝子変異に依存した治療薬の解明

TK-NOGマウスに肝障害を誘導後に脾臓より経門脈的にヒト肝細胞を投与するとヒト肝細胞キメラマウスが作製でき、ヒト肝細胞由来の腫瘍は生じない。しかし特殊な条件下で培養したヒト肝細胞を投与すると一部に腫瘍化を認めた。腫瘍はHLA陽性で、ヒト肝細胞由来であった。ヒト肝細胞癌に組織像も似ており、この腫瘍部と培養前のヒト細胞、投与直前のヒト肝細胞のエクソームシーケンスを行い比較した。その結果、ヒト腫瘍部でNRasにミスセンス変異(Q61L)を認めた。この変異は様々ながんで最も高頻度に生じるNRas活性化型変異である。投与したヒト肝細胞のNRas変異が腫瘍化の原因の1つと考えられた。TK-NOG(NOD/SCID/Il2rγnull)マウスにガンシクロビルを投与することにより、肝障害を誘導した。血清ALT値の上昇を確認し、ヒト肝細胞を経脾臓的に投与して脾像を摘出した。その後、マウス血清から、ヒトアルブミンが検出され、その濃度は経時的に上昇した。また、マウス肝臓ではヒトHLA抗体を用いた免疫染色で染色される肝細胞を認め、クラスターを形成して存在していた。これらの結果より、TK-NOGマウスの肝臓に、ヒト肝細胞が生着していることが確認された。また、悪性形質転換をしていないヒト肝細胞を投与しても、このTK-NOGマウス体内で、ヒト肝細胞を腫瘍化させることに成功した。そこで、このヒト肝腫瘍部、非腫瘍部のヒト肝細胞部とTK-NOGマウスへ投与する前のヒト肝細胞からのDNAをそれぞれ抽出した。今後このDNAを用いて次世代シーケンサーにてエクソーム解析を行う。その後変異箇所を検討し、ヒトにおける肝発癌候補遺伝子を同定する予定である。また、ゲノム変異を人為的に起こすため、ヒトP53を効率的に欠損させるCRISPR/Cas9システムのガイドRNAの構築に成功した。このガイドRNAを用いてP53欠損細胞の作成に成功した。今後初代培養肝細胞にこの技術を用いてP53遺伝子を欠損させ、TK-NOGマウスに移植することで、P53遺伝子欠損だけでヒト肝細胞から発癌するのかを検証する。またエクソーム解析にて解明された発癌候補遺伝子の変異が、発癌を惹起させるのかを、P53遺伝子と同様にCRISPR/Cas9システムを用いた任意の遺伝子欠損肝細胞移植実験で検証する。平成27年度にマウスモデルを用いてヒト肝腫瘍が作成できた。また、がん抑制遺伝子候補であるP53を欠損させる方法も確立できた。以上より、本申請課題はおおむね順調に進展していると考える。8週齢のTK-NOGマウスにガンシクロビルを腹腔内投与し、肝障害を誘導した後に脾臓より経門脈的に初代培養ヒト肝細胞を投与することでヒト肝細胞キメラマウスの作成に成功した。この方法で作成したヒト肝細胞キメラマウスからはヒト肝細胞由来の腫瘍化を認めなかった。同様に、TK-NOGマウスに特殊な条件下で培養したヒト肝細胞を投与すると、ヒト肝細胞キメラマウスが作成できたが、一部に腫瘍化を認めた。免疫染色を行うと腫瘍はHLA陽性であり、移植したヒト肝細胞由来であることが解明された。ヒト肝細胞癌に肉眼像、組織像共に酷似しており、この腫瘍部と培養前のヒト細胞、投与直前の初代培養ヒト肝細胞のエクソームシーケンスを行い比較検討した。その結果、ヒト腫瘍部の変異としてはナンセンス変異、スプライシング変異、フレームシフト変異は認めず、サイレント変異、ミスセンス変異が多数を占めた。中でもヒト腫瘍部のNRasにミスセンス変異(Q61L)を認めた。このミスセンス変異は皮膚がんや大腸がんで多く報告されている最も高頻度に生じるNRas活性化型変異である。培養前のヒト細胞には認めず、投与直前の初代培養ヒト肝細胞において認められていた。そのため腫瘍化の原因として、投与した初代培養ヒト肝細胞のNRas変異が原因の1つではないかと考えられた。今後NRas変異をハイドロダイナミックインジェクションなどの人工的な遺伝子導入法を用いると同様の腫瘍形成が起きるのかを検証し、NRas変異によるヒト肝細胞がんモデルとしての応用につなげたい。マウスで認めたヒト肝細胞由来腫瘍部、非腫瘍部ヒト肝細胞とマウス投与前のヒト肝細胞から抽出したDNAを用いて、次世代シーケンサーにてゲノム変異について解析する。検出された遺伝子変異が肝発癌のためのドライバー遺伝子であるかを検証するため、ヒト初代培養肝細胞にCRISPR/Cas9システムを用いて人為的に候補遺伝子に変異を誘導した後に、マウスに生着させ腫瘍化するか確認する。
磁場誘導ナビゲーションによる微小肺腫瘍手術支援システムの臨床応用

体内に留置した微小な静磁石を、高性能な磁場センサを複数個もちいて、磁場を逆解析することで、立置を特定するシステムが完成させた。18年度にFG素子からMIセンサに磁場センサを変更すること、センサ面より120ミリの範囲を安定して目的磁石の位置解析がおこなえるようになった。京都府立医科大学病院手術室第1室に磁場の影響の少ない液晶大型モニターを2台装置した。臨床データ記録用のビデオシステムを同室に装置した。これにより、内視鏡画像をそのままに投影して制御できるようになった。従来存在した磁場の解析をもちいた医療システムは、複数の変動する強力な磁場を、ひとつの磁場センサを有線で内視鏡やカテーテルに内蔵することにより、医療的な意義を達成したものであった。今回のわれわれの研究テーマは、「静磁場の逆解析」をもちいて、「Free」で体内に留置された磁石を、リアルタイムで位置解析を行い、内視鏡画面に位置表示をしながら手術を支援するというアイデアを最新の磁場解析技術と画像工学の技術で達成したものである。根幹のアイデア「微小肺腫瘍追尾手術システム」は平成20年5月16日日本国特許第4125449号を取得、また、当該システムの器具制御としてのタッチパネル画像制御については遠隔操作システム特願2006-166381、JST支援課題として、PCT/JP2007/062147として産業財産権として結実を目指す。期間内に豚実験での実証実験までは達成できた。しかしながら、MIセンサによる、磁場ナビゲーションシステムでの臨床応用はできておらず、今後、さらなる洗練を重ねて上で達成したい。本年度は、1)微小病変部に刺入するマーカに採用する新磁性体開発、保留(1)磁性体の性能向上:達成:磁束量アップのため、従来、八角柱形状の磁石を直径1.6ミリ長さ10ミリの真円柱の磁石に変更した。(2)磁気センサの性能向上:達成:現在の磁場センサの精度と誤差の減少に向けて、磁気センサ素子の特性バラツキと直線性の改善のため、磁気センサのキャリブレーションの方法そのものを再検討した。これにより、基盤B研究時代には50ミリまでの検出距離でしかなかったものが、120ミリの範囲に約2倍の距離に飛躍的に改善した。本研究の当初の目標150ミリの範囲での検出の可能性を射程にいれたと考える。2)磁場検知システムの地磁気キャンセルシステムの性能向上とA/Dコンバータの改良今回、従来のA/Dコンバーターからの信号の取り出しスピードを大幅に改善するためにRS232c通信をUSB2.0に対応する改造を施し、基盤Bで整備した研究環境の性能向上をおこなった。キャリブレーションも、自動キャリブレーションのアルゴリズムを作成した。今回の改良試作してきたS/N比のよいデータコンバータは、様々な実験の諸条件を手動補正できるシステムであるため、システムのキャリブレーションに複雑な手順と時間がかかり、実際の臨床の使用を念頭に置くと問題が多いがそれぞれの条件をROM化することでの精度安定をめざすことを来年度の課題にしたい。(1)検出センサヘッドの小型化:達成、(2)手術台の固有振動装置により、磁場信号の検知性能の向上を果たす。:試作完了:検証:未達(1)斜視鏡の回転運動量を感知するセンサの付加と、そのセンサの制御機能、(2)斜視鏡の回転運動量からカメラアングルの算出設定機能、(3)開発機能検証のための機能評価システムの構築は安川電気製のサーボシステムを購入し、これを用いて検証を開始した。1)微小病変部に刺入するマーカーに採用する新磁性体開発、磁性体メーカーと新規開発をすすめた。

生体への影響を除去するためにチタンコートする方向だったが、微小な膜の穴を防止できないので、直径1.6ミリ長さ10ミリの真円柱の磁石をステンレスチューブに入れる方法で新規磁性体マーカーの開発を進めている。磁気センサの性能向上:前年度は研究初期から使用している試作したフラックスゲート磁気センサを使用してきたが、測定データの直線性がやはり不安定であり、また、各センサ間の性能のばらつきが大きくなってきた。この問題を根本的に改善するために、第2世代のMNSシステムを開発することにした。磁気センサには、MI磁気センサを購入して使用することにし、センサの位置の校正が容易にできるように、磁気センサはLEGOブロックのピースのなかに封入し、この磁気センサユニットを自由に組み合わせて、センサモジュールを構成できるようにした。2)第2世代のMNS開発にともない、A/Dコンバーターもキーエンス(株)の電子部品ユニットを組み合わせて、これをCPUユニットで制御し、さらに、このCPUに、いままで開発してきたデータの書き出しソフトを移植し、前年度まで開発してきた解析用PCでデータ解析ができるようにした。これにより、測定範囲が100ミリ立方を極めて安定して磁場逆解析できるようになった。実験用手術台を磁場の影響のない樹脂製の実験台で実験を重ねた。3)臨床研究への準備:大学病院手術室第1室に磁場の影響の少ない液晶大型モニターを2台装置した。臨床データ記録用のビデオシステムを同室に装置した。4)磁場誘導の結果として、目的部位に手術操作を加えるための手術装置としての画面制御走査装置のアイデアを特許申請をしている。平成19年度のJST外国出願補助審査へ申請審査中である。1)本年度は、研究当初から手がけてきた、マイクロフラックスゲート(FG)センサ自体が劣化した上に、センサの供給元の企業の合併再編による消失により、同機能のセンサを継続して入手することができなくなった。また、より微細な磁力を分析するには、センサ自体の大きさをさらに小さくする方が、磁場検出に有利である。このため、センサの方式をFGから商用ベースになりつつあるマイクロインピーダンス(MI)方式に変更し、磁場感度を100倍向上させ、再度臨床応用に耐えるシステムを組み上げなおした。さらにマイクロMIセンサは愛知製鋼(株)で3次元解析用に特注試作をした。これにより、センサヘッドの大きさが飛躍的に小さくなった。MIセンサに変更することにより、センサより120ミリの範囲を安定して、磁石の逆解析がおこなえるようになった。2)タッチパネルナビゲーションシステム:磁石位置をナビゲーションシステムで画面に重ねて表示することはできたが、サーボロボットアームを画面上の意図したところに指示誘導することは難しかった。これを用いて検証を開始した。このため、画面タッチパネルに変更し、指でタッチして、その部位を取り込んで、ロボットアームを誘導制御するアイデアを着想し、特許出願した。さらに、JST支援課題として、採用され、PCT国際出願となった。3)本件の始まりとなる、「微小肺腫瘍追尾手術システム」は平成20年に日本国特許との査定がおりた。4)FGセンサからMIセンサへの変更を余儀なくされたが、磁場逆解析による位置の特定の技術システムは完成し、同時に特許もあわせて取得できた。期間内に豚実験での実証実験までは達成できた。しかしながら、MIセンサによる、磁場ナビゲーションシステムでの臨床応用はできておらず、今後、さらなる洗練を重ねて上で達成したい。
工業の持続的成長とエコシステム構築に関する研究

この研究の目的は、近年、地球環境問題が深刻化する中での環境共生に配慮した工業持続的発展のための努力と企業、地方自治体のエコシステム構築に向けての動向について解明することにある。その目的のために研究者は、まず、平成13年度に、日本工業の主導部門である自動車工業について豊田を中心に環境問題を考慮した自動車生産の展開と工業のグローバルな展開について調査・分析した。また、わが国機械工業の核心をなす東京都大田区の工業集積の構造と、多摩地区に新たに恵生が進行している工業の新たなコンプレックスの構造について環境との対応に考慮しながら分析を行った。続く平成14年度には、鉄鋼業の生産体制変化のなかでの北九州におけるエコタウン形成の実態、大分市における都市域の環境を考慮した生産体制の構築と廃棄物処理のしくみ、東京湾の中核の一つである川崎市における鉄鋼、石油化学工業の構造変化と環境に配慮したエコタウンへのリニューアル、新居浜市における観光をも取り入れた再生など重化学工業のリニューアルについて調査・分析した。さらに、平成15年度においては、これまでの研究を補うと共に、内陸部の繊維工業を先行産業とする自動車部品工業地区である上田地区の環境に考慮した工業展開、公害で知られた水俣市における環境共生型地域再生と活性化システムの構築について調査分析し、さらに、3年間にわたる実態調査に基づく研究について総括すると共に21世紀における持続的工業発展と環境共生を前提とした工業地域政策のあり方について論じた。平成13年度はエコシステムに関する技術,理論等に関わる論文,文献等の収集と分析,(2)自動車工業とその部品工業や先端型エレクトロニクス工業の環境対応システムについての実態調査,(3)酒造業等伝統的地場産業の環境対応について実態調査を行った.具体的には,先端型工業のエコシステム構築に関して,まず,愛知県豊田市とその周辺の自動車完成品工場と二つの部品工場について生産システムとそれに関する環境対応について,具体的な作業の場に接しながら,調査を行った.次に先端型工業の環境対応については大阪府から奈良県の各地に展開する洗濯機,冷蔵庫,電子レンジなど各種家庭用電器,液晶などの電子機器,環境システム,ソーラーシステムに関する実態調査を行った.調査は単に研究・開発機関や工場内システムに限らず,周辺地域,社会,経済への影響を考慮して行った.伝統的地場産業の環境対応に関して,京都府京都市の京友禅業と山形県鶴岡市において酒造業について,具体的な生産体系を考慮に入れながら実態調査を実施した.さらに静岡県下田市において上記の実態調査の報告と分析をはじめ,今年度の調査研究に関する討論と,次年度の打ち合わせを行った.その結果,エコシステムを取り入れた在来工業から先端型工業に及ぶ多様な工業の持続的発展に関して,これまで行ってきた部門,および今回行った調査部門について各種の知見を見出した.なお,次年度に本格的な実態調査を行い,研究継続することとなった.近年地球環境問題の深刻化は、企業経営の思想を一変させ、環境保全に向かって努力が重ねられている。資源の有効利用と使用量の削減、リサイクル、再利用はとくに製造業にとっての基本であるがその状況は業種によって異なっている。一方、企業を抱える地方自治体においてもさまざまな地域レベルで、企業を取り込みながら環境共生型の地域づくりに勤めている。そこで、今年度は、まず、鉄鋼業の生産体制の変化と北九州市におけるエコタウン形成の実態、大分市における都市域環境に考慮した工場作りと廃棄物処理のしくみ、東京、および、東京湾などのインパクトを強く受けている川崎市における鉄鋼、石油化学工業の構造変化と環境に考慮した都市へのリニューアル、新居浜における観光業と結びつけたエコシステム構築など重化学工業におけるエコシステム構築の状況について調査、分析した。次に、地域社会と強く結びついて発展してきた木工、酒造、繊維などの地場産業については、伝統社会との関係、観光産業とのかかわりなども考慮しながらエコシステム作りについて調査、分析を進めた。次年度においては、これらの調査、研究結果を補うとともに、機械部門の地方進出と環境共生についても調査、分析を行う予定である。近年地球環境問題の深刻化は、企業経営の思想を一変させ、環境保全に向かって努力が重ねられている。

一方、企業を抱える地方自治体においてもさまざまな地域レベルで、企業を取り込みながら環境共生型の地域づくりに勤めている。前年度までに、鉄鋼業の生産体制の変化、エコタウンの形成と廃棄物処理のしくみ、東京、および、東京湾岸の川崎市における鉄鋼、石油化学工業の構造変化、新居浜における観光業と結びつけたエコシステム構築など重化学工業におけるエコシステム構築の状況、また、近年の成長産業であるエレクトロニクス、自動車工業の展開、大都市工業地域の核心部と周辺部、さらに、地域社会と強く結びついて発展してきた木工、酒造、繊維など地方の地場産業につき地域文化・社会とのかかわりなども考慮しながらエコシステム作りを柱に調査、分析をおこなった。平成15年度においては、かつて公害問題で悩んだ水俣市における環境共生型工業地区としての再生の実態、繊維産業で栄えた内陸の上田盆地における産業構造変化、機械工業の活性化と環境共生などについて調査、研究を行うと共に、それらの実態調査を通して、工業の持続的発展とエコシステム構築の方向を検討し、21世紀における工業地域政策のあり方を示した。
皮質脊髄路損傷後の訓練による手指の巧緻運動の機能回復時における脳の再組織化

本研究では、中枢神経の損傷後のリハビリテーション(訓練)による機能再建とそれに伴う脳の再組織化を、システム脳科学観点から、その物質的過程も含めて統合的に理解することを目的とした。我々は、サルにおいて皮質脊髄路を頚髄C5髄節で切断し、皮質脊髄路から運動ニューロンへの直接投射を遮断した後、毎日訓練を施すことによって10-25日の経過で手指を別々に動かす(relatively)independent finger movementとprecision gripの巧緻性が回復することを見出した。そこでこのような機能代償過程において大脳を含む上位中枢がどのような役割を果たしているかを明らかにするため、機能代償過程における脳賦活をPET(positron emission tomography)を用いて解析した。すると、損傷の1ヵ月後には両側の一次運動野、体性感覚野及び反対側の補足運動野及び被殻、小脳に活動の上昇が見られた。そして3ヵ月後には両側の一次運動野と運動前野に活動の上昇が残存した。そこでこれらの活動上昇部位が実際に機能代償過程に寄与しているかどうかを明らかにするために1ヵ月後に両側の一次運動野及び運動前野にそれぞれmuscimolを注入し、効果を調べた。すると切断前には何ら効果が見られなかった量の注入により、同側の一次運動野や両側の運動前野への注入によって回復してきた手指の運動の巧緻性が失われることが観察された。以上の結果からこれらの領域が損傷後の機能代償に関係していることが明らかになった。
MR弾性画像法による生体弾性率実測値を反映した仮想触感表現システムの構築

本研究の目的は、バーチャルリアリティ(VR)医療の実現に必要となる人体の触感表現を課題とし、計測対象を伝播する波の状態を画像化する磁気共鳴エラストグラフィ法(Magnetic Resonance Elastography: MRE)により計測された実組織の物理特性を用いて、仮想空間中に配置された人体組織の触感を触覚デバイスによって表現することである。研究期間における成果の概要は以下の通りである。1. MRE画像から対象組織の粘弾性特性を求める手続きについて、(1)画像中から特性パラメタを精度良く求める手続きの確立(2)MRE撮影での反射波の影響回避手続き(撮影手法および画像処理)に関する評価、を行った。また、(3)筋繊維などで弾性特性に異方性が存在することの(1)による解明、を行った。2.実物体からの反力分布を計測するために、(1)力覚センサと触覚デバイスにより実物体から反力分布を計測する機構、(2)レンジセンサにより実物体の形状情報を計測する機構、(3)ロボットアームにより反力分布計測を自動化する機構、の実装を行った。これに関連して、(4)計測反力データ群の補間による反力分布の記述手続き、(5)触覚デバイスの操作に従い対応反力をリアルタイムで表現する手続き、の検討を行った。3.適切な特性パラメタの推定の下で実物体の反力特性が仮想空間中に再現し得ることを、実装システムを用いた実験から心理物理学的な評価基準により検証した。4.仮想触感の表現対象である人間の知覚特性について、能動触による対象の形状知覚に有意な情報が、位置変化と反力変化の関係から得られるとの知見を、心理物理実験により得た。本研究の目的は、バーチャルリアリティ(VR)医療の実現に必要となる人体の触感表現を課題とし、計測対象を伝播する波の状態を画像化する磁気共鳴エラストグラフィ法(Magnetic Resonance Elastography : MRE)により計測された実組織の物理特性を用いて、仮想空間中に配置された人体組織の触感を触覚デバイスによって表現することである。本年度は、MRE画像から仮想触感変換表現システムへのデータ変換を実現するために、画像中から対象組織の粘弾性特性を精度良く求める手続きの確立を図った。この際、MRE画像の撮像手続きについて詳細な検討を行い、撮影対象に対して定常振動を加え、定常状態で撮影を行う手法が有効であることを確認した。これに基づき、筋繊維などにおいて弾性特性に異方性が存在することを計測から明らかにした。また、実物体から力覚センサを介して得られる計測反力データ群に基づき、これをRadial Basis Functionを用いて補間することで、3次元空間での反力分布を仮想空間中に記述する手続きの検討を行った。さらに、仮想空間中に記述された反力分布から、触覚デバイスの操作に沿って対応反力を高速に算出しリアルタイムで表現する手続きの検討を行った。仮想触感表現システムの構築については、上記力覚センサにより実物体から反力を計測する機構の実装と、レンジセンサにより実物体の形状情報を仮想空間中に導入する機構の実装を行った。本年度は、筋繊維など弾性特性に異方性を持つ対象について、MRE弾性テンソルデータを収集する手続きについて検討した。また、MRE撮影を行なう際、反射波の影響により物理特性の推定に大きな誤差が生じ得ることから、これを回避する手続きについて、撮影手法と画像処理の両面から詳細な評価を行った。

仮想触感表現システムの構築については、前年に実装した実物体から反力を計測する機構を、ロボットアームにより自動的に操作する機構の実装を進めた。本実装には大掛かりな機材の導入を要し、安全管理の観点から十分なスペースの導入環境が必要となるが、他研究との関連から環境整備が遅れたため、実装の完了には至っていない。本年度はこれらの他に、仮想触感の表現対象である人間の知覚特性についても検討を行い、能動触による対象の形状知覚に有意な情報が、位置変化と反力変化の関係から得られるとの知見を、心理物理実験により得た。本研究の目的は、バーチャルリアリティ(VR)医療の実現に必要となる人体の触感表現を課題とし、計測対象を伝播する波の状態を画像化する磁気共鳴エラストグラフィ法(Magnetic Resonance Elastography: MRE)により計測された実組織の物理特性を用いて、仮想空間中に配置された人体組織の触感を触覚デバイスによって表現することである。本年度は、まず仮想触感表現システムの構築について、実物体から反力を計測する機構を、ロボットアームにより自動的に操作する機構の実装を行った。次に、人体組織およびこれに類似した物理特性をもつ試料に対してMRE計測を行い、得られた弾性特性に基づく触覚表現が対象に直接触れた場合の反力特性が再現できることを検証するため、人体に近い弾性特性を持つシリコンファントムを操作した場合の反力特性を、別に計測した弾性パラメタを導入した有限要素法によりモデル化し、実装した反力計測機構を用いて実物体から得られた計測反力特性との比較を行った。シリコンファントムの押し込み操作における反力軌跡の心理物理学的な基準による比較から、モデルが実物体からの反力特性をある程度再現できることを確認した。
血流動態による咀嚼筋疼痛発現メカニズムの解明と治療効果の定量的評価法の確立

咬筋の痛みの発現には血流が関与しているとの観点から、まず健常者における咬筋の基本血流動態を把握する必要がある。本研究ではまず近赤外線分光計を用いてこれを把握した。同時にTMD患者の咬筋の特徴的所見を超音波診断法において明らかにした。検討項目は以下のようである.1.近赤外線分光計による咬筋血流動態の把握A.適切な計測部位の決定B.血流動態の変動2.電気刺激療法が咬筋血流動態に及ぼす影響-健常者を対象とした最適条件の検索-3.MPD患者における咬筋の超音波像4.咀嚼筋障害を主徴候とする患者に対するスタビライゼーションスプリントの有効性5.筋突起過長症のCT所見以上の研究によって、痛みの原因のひとつとして充血による筋肉浮腫が挙げられることを証明した。さらに治療法として低周波治療器に着目して、同装置による咬筋の基本血流動態の変化を把握した。臨床例ではスタビライゼーション型スプリントの有効性を検証した。さらに、咬筋を含む咀嚼筋の変化が関与するとされる、筋突起過長症においてCT画像上でその特徴を明らかにした。以上から、TMD患者の咬筋痛については、超音波装置によって評価可能であり、その治療法としての低周波治療器の応用に道筋をつけることが出来た。また治療効果の評価には近赤外線分光計が役立つものと考えられた。Temporomandibular disorder(TMD)における咀嚼筋の痛みでは,持続性の弱い収縮が問題となる.弱い収縮では,筋肉内に恒常性を維持するに十分な血流は供給されているにもかかわらず,疲労や痛みが発生する.ここでは筋肉の浮腫が強い関係を示す場合があるとされるが,この浮腫の状態を含め,血流動体を把握することで,病態を評価する方法を確立するのが本研究の目的である.本研究の特徴は,そのために無侵襲脳内酸素飽和度モニターと超音波装置を用いることにある.平成14年度は,無侵襲脳内酸素飽和度モニターを咬筋および側頭筋へ応用する方法を検討するとともに,同装置の基本性能を把握し操作に習熟した.センサーの貼り付け部位は前後的にはほぼ咬筋の中央部で,上下的には中央よりやや下方が適切であるとの結果を得た.側頭筋では胸骨弓上方に斜めに貼付するのが適切であった.この方法によって20名のボランティアを対象として,咬筋噛み締め時の咬筋の酸素飽和度の変化を計測し,血圧や脈拍などの変化との関係を分析した.その結果,酸素飽和度は最大の力での噛み締め時には減少し,噛締めが終了すると回復することが明らかとなった.また,これらの変化は血圧や脈拍と一定の関係があることが確認された.次に,臨床応用としてTMD患者を対象に咬筋の超音波像の特徴的所見を明らかにした.30名のTMD患者と60名の健常ボランティアと比較して,咬筋および側頭筋の厚み,筋内の筋膜に相当する内部のechogenic bandなどについて検討した.Temporomandibular disorder (TMD)における咀嚼筋の痛みでは、持続性の弱い収縮が問題となる。弱い収縮では、筋肉内に恒常性を維持するに十分な血流は供給されているにもかかわらず、疲労や痛みが発生する。ここでは筋肉の浮腫が強い関係を示す場合があるとされるが、この浮腫の状態を含め、血流動態を把握することで、病態を評価する方法を確立するのが本研究の目的である。前年度には血流動態の指標として近赤外線分光計の基本性能と、超音波装置によるMPD患者の特徴的所見を明らかにした。平成15年度は、近赤外線分光計で健常者咬筋のさらなる追加実験を行い、測定精度、日内・日間変動を明らかにした。測定精度は十分に使用に耐えうるものであり、血圧や脈拍のような日内・日間変動を示さないことが分かった。

また治療につながる実験系として、低周波治療器を用いて近赤外線分光計による健常者咬筋血流動態のモニタを行った。刺激周波数、プローベ温度の各設定条件で30名を測定した。低周波治療器を適用することで設定条件により咬筋部血流状態にはいくつかのパターンがり、治療器適用後は咬筋部血液量の増加を来すことが分かった。咬筋の痛みの発現には血流が関与しているとの観点から、まず健常者における咬筋の基本血流動態を把握する必要がある。本研究ではまず近赤外線分光計を用いてこれを把握した。同時にTMD患者の咬筋の特徴的所見を超音波診断法において明らかにした。これによって、痛みの原因のひとつとして充血による筋肉浮腫が挙げられることを証明した。さらに治療法として低周波治療器に着目して、同装置による咬筋の基本血流動態の変化を把握した。臨床例ではスタビライゼーション型スプリントの有効性を検証した。さらに、咬筋を含む咀嚼筋の変化が関与するとされる、筋突起過長症においてCT画像上でその特徴を明らかにした。以上から、TMD患者の咬筋痛については、超音波装置によって評価可能であり、その治療法としての低周波治療器の応用に道筋をつけることが出来た。また治療効果の評価には近赤外線分光計が役立つものと考えられた。本年度の研究成果は以下のようにまとめられる.1.近赤外線分光計による咬筋血流動態の把握A.適切な計測部位の決定B.血流動態の変動(1)日内変動(2)日間変動(3)左右差(4)男女差(5)年齢による差2.電気刺激療法が咬筋血流動態に及ぼす影響-健常者を対象とした最適条件の検索-3.MPD患者における咬筋の超音波像4.咀嚼筋障害を主徴候とする患者に対するスタビライゼーションスプリントの有効性5.筋突起過長症のCT所見
ナノバブルの生成特性に及ぼす温度場影響の解明と高機能低環境負荷洗浄技術への応用

ナノバブルの発生特性に対する温度影響に対しては、低温ほど発生量が増加した。これは、溶存気体濃度が高くなるため、気体の溶出により発生するナノバブルの発生量が増加したものと考えられる。また、ナノバブルによる種々の効果を実験するための循環型試験装置を作製し、水中に超音波を付与することにより発生する微小気泡・ナノバブルを用いてウェハー上の微粒子汚れの洗浄実験を行い以下の結論を得た。(1)超純水に周波数850kHzの超音波を付与することにより、直径5001000nmの気泡が10ml当たりおよそ8000個発生させることができた。(2)粒径50nm程度のアルミナ研磨剤の微粒子を付着させたシリコンウェハーに、ナノバブルを含む超純水を衝突噴流として当てることにより、超純水ジェットのみ、マイクロバブルを含んだ超純水ジェットでは洗浄できないアルミナ微粒子を面積割合でおよそ92%、体積割合でおよそ99%除去することができた。また、液体の水ジェットのみでの洗浄、バルブでのキャビテーションにより発生するマイクロバブルによる洗浄ではシリコンウェハーに付着したアルミナ微粒子を除去することはできないことを明らかにした。さらに、液体である水の流速がより小さくなった状態でも、ナノバブルにより同様の洗浄効果を示すことを明らかにした。直径がマイクロメートルオーダーのマイクロバブルについてはこれまで様々な研究がされており、気液溶解や浮上分離などの機能性を利用して環境保全、化学反応促進、水系動植物の成長促進などの技術への応用が進められてきている。これに対して、水中に存在する微粒子の数を充分に少なくした超純水を用い、超音波を付与することにより50-100nm程度以上の直径を持つナノバブルが存在できることを実験的に明らかにした。このような微小な気泡であるナノバブルが存在すると、様々な効果が期待できる。たとえば、水中でのナノバブルは気液界面の表面張力によって、数十気圧の内部圧力をもつ。もし気泡が何らかの物体に付いて崩壊した場合強い圧力波が生じることが予想され、これによる物体表面汚れの洗浄効果が期待できる。このようなナノバブルの機能を増大させるためにはより半径の小さい気泡をより多く生成することが重要であり、ナノバブル生成に影響する様々な要因のうち、水中溶存気体量および超音波周波数がナノバブル発生量に及ぼす影響を解明することを目的に実験を行った。その結果、水中の溶存酸素量が過飽和の領域でナノバブルは観測され、発生するナノバブルの量は溶存気体量が大きいほどその発生量が大きく、空気ボンベからの空気を圧入することにより、約7000個/ccのオーダーのナノバブルを発生した。また、ナノバブルの発生数は、付与する超音波の周波数にほぼ比例して増加することを明らかにした。さらに、ナノバブルの洗浄効果を実証することを目的に、固体表面上の微粒子汚れに着目し、シリコンウェハーに付着した直径50nm程度のアルミナ微粒子をナノバブルで洗浄する実験的研究を行い、ナノバブルを含む水を、約2m/sの流速を持つ衝突噴流の形で数十分保持することにより、体積割合で99%まで汚れ成分である微粒子を除去できる洗浄効果の生じることを実験的に明らかにし、ナノバブルの持つ洗浄機能を実証した。また、ナノバブルによる種々の効果を実験するための循環型試験装置を作製し、水中に超音波を付与することにより発生する微小気泡・ナノバブルを用いてウェハー上の微粒子汚れの洗浄、JIS規定の湿式汚染布への洗浄効果、及び大腸菌、酵母菌、枯草菌芽胞への殺菌効果を検証する実験を行い以下の結論を得た。

(3)JIS規格で規定されている湿式汚染布にナノバブルを含む超純水を衝突噴流として当てることにより有意な洗浄効果を示した。その洗浄率は最大で7.2%となった。(4)生理食塩水中の菌にナノバブルを含んだ超純水を付与することによって、大腸菌に対して殺菌効果を持つ事を示した。しかし、酵母菌、枯草菌芽胞については殺菌効果を示さなかった。
胸腺腫のリンパ球誘導・分化阻害機構の基礎的研究

(1)胸腺腫腫瘍内リンパ球分化度のフローサイトメトリーによる解析を行った。胸腺腫新鮮摘出標本(N=10)および正常胸腺(N=3)からリンパ球成分を抽出し、CD3,CD4,CD8,CD10,CD20,CD34,CD38抗原発現度について3-color analysisを施行した。胸腺腫・胸腺ともにCD4+CD8+double positive cellが優勢であった。この分画はCD38+であった。胸腺腫内にはCD20またはCD34陽性細胞は認められなかった。胸腺腫ではCD10+CD4+CD3weak分画が平均22%認められた。これは正常胸腺では認められず、胸腺腫内リンパ球は正常胸腺よりも幼弱なT系リンパ球が含まれていることが示された。(2)胸腺上皮腫瘍(胸腺腫および胸腺癌)の悪性度と腫瘍内リンパ球分化度の関連について検討した。被包型胸腺腫(N=12),浸潤型胸腺腫(N=8)、胸腺癌(N=3)について、切除標本からリンパ球成分を抽出し、(1)と同様にフローサイトメトリーを施行した。CD4+CD8+double positive cellの割合は被包型74.7±16.7%>浸潤型55.6±33.6%>胸腺癌6.7±9.8%と各群で有意差が認められた。また、CD10+cellの割合は被包型19.6±10%=浸潤型20.5±25.0%>胸腺癌6.0±1.4%であった。胸腺癌ではCD4/CD8 single positiveであり、かつCD20+分画が存在し、末梢血のそれと類似していた。胸腺上皮腫瘍の悪性度の判定のために、腫瘍内リンパ球の分画の測定は有用であった。今年度は胸腺腫に浸潤するリンパ球系細胞の分化度について検討を加えた。(対象)拡大胸腺・胸腺腫全摘された胸腺腫手術材料(N=10)を用いた。全例胸腺腫腫瘍内浸潤リンパ球(TIL)系細胞を分離し、うち3例については正常胸腺部分のリンパ球系細胞(TC)を分離した。リンパ球分化のマーカーとなる表面抗原(CD3,CD4,CD8,CD10,CD19、CD34,CD38)の発現について、モノクローナル抗体染色・flow cytometryを用いて計測した。また、胸腺腫の臨床・病理学的検討を同時に施行した。(結果)胸腺腫臨床病期分類は正岡分類I期7例、II期1例、III期2例であった。組織所見はRosai分類にてround-oval 6、mixed 3、spindle cell 1であり、リンパ球優位2、中等度以下8であった。表面抗原発現については、B細胞系マーカーであるCD19はTIL,TC両者に認められなかった。TIL,TCいずれもCD3+CD4+CD8+のコンポーネントが多く、有意差が認められなかった。CD34は両者とも染色されなかった。CD38は両者とも染色され、有意差は認められなかった。CD10陽性分画についてはTILでは22±10(平均±標準偏差)%、TC4.8±3%と有意差は認められた(P=0.0003)。CD10+分画はCD3弱陽性、CD4強陽性であった。(考察)CD10(CALLA)はB細胞系やNeutrophilに発現されるが、T細胞系では胸腺でpositive/negative selectionを受ける以前の未熟な細胞でのみ発現されるTILはCD19陰性CD3/4/8陽性であるため、TILでかなり未熟なTリンパ球系細胞が多数存在する事となる。骨髄からT系細胞が胸腺腫に集まるが腫瘍内で分化が妨げられたか、または分化せず増殖している可能性が示唆された。

また、CD10+cellの割合は被包型19.6±10%=浸潤型20.5±25.0%>胸腺癌6.0±1.4%であった。胸腺癌ではCD4/CD8 single positiveであり、かつCD20+分画が存在し、末梢血のそれと類似していた。胸腺上皮腫瘍の悪性度の判定のために、腫瘍内リンパ球の分画の測定は有用であった。
ヒト膵β細胞量調節機構に関する包括的検討

本検討の目的はヒト(日本人)でのβ細胞量の生理的、病的変化を明らかにし、その調節機構を解明することである。我々は剖検膵標本および膵摘出術を施行された患者の膵組織を用いて、日本人における膵α・β細胞量の肥満や糖尿病における変化を検討し、2型糖尿病ではβ細胞量が46%減少していることを報告した(J Clin Endocrinol Metab 2016)。また動物では膵内脂肪蓄積がβ細胞障害を惹起することが示されているがヒトではその関与は少ないことを報告した(J Clin Endocrinol Metab 2017)。本年度、当院での膵摘出術を施行された患者99例の膵組織を用いて、膵α・β細胞量の肥満や糖尿病での変化を検討した。その結果、β細胞量は糖尿病患者において、年齢、BMIをマッチさせた非糖尿病のコントロールと比べて46%減少していることが明らかとなった(1.48 ±1.08% vs. 0.80 ±0.54%, P <0.001)。一方、α細胞量は両群で有意な差を認めなかった。糖尿病の有無に関わらず、肥満度、過去の肥満歴あるいは過去最高体重といった肥満の指標はいずれもβ細胞量やα細胞量に明らかな関連を認めなかった。β細胞量は手術前後のHbA1cやその他の血糖コントロールの指標と有意な負の相関を認めたが、α細胞量との間にはそのような関連は認めなかった。以上のことより、インスリン抵抗性下におけるβ細胞量の変化は日本人では極めて限定的であること、また、α細胞量ではなく、β細胞量が血糖コントロールを規定する主要な因子であることが明らかとなった。これらの結果は英文誌(Inaishi et al. J Clin Endocrinol Metab2016)に報告された。本年度、症例のエントリー、解析のみならず、結果について論文化できたことは大きな進捗であったと考える。しかしながら肥満が日本人においてβ細胞量の明らかな調節因子ではなかったことから、今後さらにβ細胞量の調節因子についての検討を行っていく予定である。昨年度、当院での膵摘出術を施行された患者99例の膵組織を用いて、膵α・β細胞量の肥満や糖尿病での変化を検討した結果を英文誌に出版した(Inaishi et al. J Clin Endocrinol Metab 2016)。本年度は、これらの患者および剖検例72例を加えた計171例の膵標本を用いて、β細胞量に関わる因子についてさらなる検討を進めた。膵内脂肪量とβ細胞量との関連につき検討を行い、結果を日本糖尿病学会(2016年5月京都)、欧州糖尿病学会(2016年9月ドイツ)にて報告し、現在論文投稿中である。また、現在他の内分泌細胞の肥満や糖尿病における変化についても検討を行い、日本糖尿病学会および米国糖尿病学会にて発表予定である。剖検症例および膵手術症例のエントリーおよび組織免疫染色、解析については現時点で特に大きな問題なく順調に進んでいる。引き続き、これらの症例において様々な組織学的解析を行っていく予定である。昨年度は、これらの患者および剖検例72例を加えた計171例の膵標本を用いて、β細胞量に関わる因子についてさらなる検討を進めた。脂肪毒性として膵内脂肪の蓄積がβ細胞障害を引き起こし糖尿病の発症に寄与することが動物実験などで示されている。ヒトでの関与を調べるため、膵内脂肪量とβ細胞量との関連につき検討を行い、膵内脂肪の蓄積はβ細胞量や耐糖能と明らかな関連を認めなかったことを英文論文にて報告した(Murakami et al.J Clin Endocrinol Metab 2017)。したがってヒトでは膵脂肪蓄積の糖尿病発症への寄与は少ないものと考えられ、糖尿病発症前のβ細胞障害には他の因子が関わっている可能性が示唆された。また、現在β細胞以外の内分泌細胞の変化やβ細胞の脱分化が糖尿病の発症に関与している可能性が動物実験にて示唆されており、ヒト膵組織を用いた他の内分泌細胞の肥満や糖尿病における変化についても検討を行い、結果はそれぞれ日本糖尿病学会(2016年5月京都、2017年5月名古屋)、欧州糖尿病学会(2016年9月ミュンヘン)および米国糖尿病学会(2017年6月サンディエゴ)にて発表を行った。

我々は剖検膵標本および膵摘出術を施行された患者の膵組織を用いて、日本人における膵α・β細胞量の肥満や糖尿病における変化を検討し、2型糖尿病ではβ細胞量が46%減少していることを報告した(J Clin Endocrinol Metab 2016)。また動物では膵内脂肪蓄積がβ細胞障害を惹起することが示されているがヒトではその関与は少ないことを報告した(J Clin Endocrinol Metab 2017)。引き続き、ヒト膵組織を用いて肥満や糖尿病で起こる膵内分泌細胞の変化およびラ氏島や外分泌腺の形態学的変化について検討を行うことで、β細胞量を規定する因子や糖尿病におけるβ細胞障害の機序について明らかにしていきたい。現在当研究室での膵組織検討の経験を活かし、九州大学との共同研究にて久山町スタディーの剖検例を用いた膵β細胞量の検討も進行中である。様々な角度から日本人でのエビデンスを構築していく。内分泌代謝学旅費、謝金については今年度の助成金より支出できなかったが、来年度使用予定である。未使用額の発生は効率的な物品調達を行った結果である。来年度はオープンアクセスの出版料も含めて計上を予定している。次年度使用額と合わせて主に物品費として使用する予定。