hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
柔軟な体幹を有するリニア電磁アクチュエータ駆動人型上半身ロボットの身体協調運動

リニアバーニアモータを複数搭載したロボットを用い,体幹からエンドエフェクタにかけての各アクチュエータを順に連携して駆動させ,エンドエフェクタのダイナミックな動作を引き出す運動連鎖の効果により,全身の身体協調運動を実現する.運動連鎖の効果を利用するには,自ら駆動するだけでなく,脱力して他のアクチュエータの動作に対して受動的に動く必要があり,バックドライバビリティを有する本アクチュエータは適した特性を持つ.今年度は,制御回路に必要なセンサ回路を追加し,製作した回路上でテスト用の3相モータの電流制御を行っておき,その目標値をコンピュータから与えることでモータ出力が変化できることを確認した.リニアバーニアモータの製作・駆動システムの開発と並行し,運動連鎖を利用したロボット動作に関する検討を行った.この実験では,システムの構築が容易で,リニアバーニアモータと同形状の空気圧シリンダを用いた.駆動に流体を用いる空気圧シリンダの特性を利用し,運動連鎖における力の伝達を,空気室同士をチューブで連結することによって実現した(連動連結メカニズム).上半身ロボットを開発し,搭載したシリンダ間の連結を切り替えられるようにした.これを用いて,投球・捕球の動作が連結の仕方によっての変化することを確認し,この結果を国際会議にて発表した.また,柔軟な体幹を持つロボットとして,背骨のような多段のリンクメカニズムを持つロボットの試作を行った.さらに,連結連動メカニズムの応用として下肢の動作にも適用し,環境ごとに適した連結構造が存在することを確認し,この成果を国際会議および英語論文誌にて発表した.可動部・固定部間の磁気吸引力による組み立ての難しさ,コイル配線の困難さなどの課題により,リニアバーニアモータの製作が遅れたことで,人型上半身ロボットの開発および複数のアクチュエータを同時に制御するシステムの開発の計画が影響を受け,全体としてスケジュールに遅れが生じている.一方で,運動連鎖を利用したロボットの動作について,同じ直動アクチュエータである空気圧シリンダを活用することで検討を行うことができた.特に,空気室同士をチューブで連結することにより力を伝達することで,2つの関節間でのエネルギー伝達を実現する生物の二関節筋のような構造を作る連結連動メカニズムを利用した研究により,国際学会での発表や,海外論文誌での研究成果報告など成果を残すことができた.また,柔軟な体幹の構造に関する検討を行い,この成果を国際学会にて発表した.リニアバーニアモータで駆動する人型上半身ロボットの開発および実験は,平成29年度に軸数を制限して達成する予定である.本研究は,コイルに励磁する電流を制御することで外力に対する粘弾性を調整可能な小型・高出力の電磁アクチュエータ「リニアバーニアモータ」を駆動源とした柔軟な体幹を有する人型上半身ロボットの開発と制御に関するものである.リニアバーニアモータを複数搭載したロボットを用い,体幹からエンドエフェクタにかけての各アクチュエータを順に連携して駆動させ,エンドエフェクタのダイナミックな動作を引き出す運動連鎖の効果により,全身の身体協調運動を実現する.運動連鎖の効果の利用には,自ら駆動するだけでなく,脱力して他のアクチュエータの動作に対して受動的に動く必要があり,バックドライバビリティを有する本アクチュエータは適した特性を持つ.今年度は,これまでの研究結果をもとに、リニアバーニアモータ駆動の1段のパラレルリンク構造による体幹と双腕を有する上半身ロボットの設計を行った.体幹部は6本のアクチュエータによって駆動され,3軸の並進・回転動作が可能である.軽量化のため,腕部はアクチュエータ自体がリンクの一部となるような構造とした.この設計を元に,実際にロボットの試作を行った.
スイスおよび日本の排砂バイパストンネルの摩耗損傷の水理学的分析および対策提案

世界で排砂バイパストンネル技術をリードする国はスイスと日本である.本研究では,日本の代表事例である新宮川旭ダムを対象に,流下した大量の砂礫によるトンネル底面内の摩耗損傷の状況および運用実績データを用いて,以下の課題に取り組んだ.1)摩耗予測式の精度向上:砂礫の衝突による摩耗損傷メカニズムの解明には、トンネル内高速流の流れ構造を明らかにすることが重要である.ここでポイントとなるのは,トンネルの縦断・平面線形,設計流速,流入する砂礫の粒度分布(平均粒径,最大粒径),岩質(石英の含有率など),土砂流下量,年間平均運用回数・日数などである.そこで、スイスでのAuel研究員の成果と旭ダムの運用データを組み合わせて、摩耗損傷の予測式の精度向上を行った.2)トンネルによる貯水池の長寿命化の定量的評価:日本の歴史的なバイパストンネルである神戸の布引五本松ダムや旭ダムの事例をもとに,バイパストンネルがいかにダム貯水池の長寿命化に貢献したかを示すためのダイヤグラムを提示した.また,トンネルから下流河道に供給される土砂が下流河道にどのような環境的な変化をもたらすのかを,スイスおよび日本の建設年代の異なる排砂バイパストンネルを有する複数のダムを対象に検討した結果,排砂バイパスによる土砂供給が明確に下流河道の河床材料および生物群集を変化させること,また,運用開始からの年数が経るとともにその影響が大きくなること,一方で,運用からかなり早期にその効果が発揮されることが明らかとなった.3)トンネル床面の摩耗損傷による運用管理面での許容範囲レベルの確認:トンネル床面の摩耗損傷が,運用管理面でどこまで許容されるかを,トンネル内部の水理構造から明らかにするために,京都大学桂キャンパスにおける水理実験施設を用いて基礎的な水理実験を実施し,その水理特性の変化を検討した.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。
ニクラス・ルーマンの包摂／排除論：ポスト・ナショナルな福祉国家の社会理論に向けて

本研究は、ドイツの社会学者・思想家であるニクラス・ルーマンの社会システム理論を、包摂/排除をめぐる議論として再構成する理論的研究である。それによって、現在、既存の枠組みを超えて進行する様々な現象(とりわけ移動の増大と、トランスナショナルな現実の創発)を理論的に記述するための方法論的視角を鍛えることを目的としている。2018年度は、「空間」という切り口から、この研究課題に取り組んだ。空間論は、近年、領域横断的な関心を集めるテーマとなっている。本研究では、社会学や人文地理学の実証的な研究の成果を視野に入れつつ、E・カントの空間概念に遡ることによって、これを社会学に導入して発展させたG・ジンメルとN・ルーマンのアプローチを比較検討した。研究成果は、国際社会学会(ISA)世界大会のテーマ・セッション「空間の再編ー社会理論の挑戦("The Spatial Reconfiguration: Challenges for Social Theory")」(2018年7月トロントにて開催)にて報告した。空間的なものの捉え方を、哲学的原理に辿りつつ独自に考察し、具体的に移民支援をめぐる現場の力学を分析するための社会学的方法論として提示した本報告は、当日のセッションで非常に大きな反響を得た。現在は、セッション・オーガナイザーの推薦を受け、同報告を学術論文(英語)として発表するために準備中である。また、従来の消費記号論の枠組みでは捉えきれない住まいとインテリアの審美的側面について、現象学・美学における近年の議論を援用して考察した。これは上記の空間論的考察の、派生的成果である。論文は、LIFULL HOME'S総研による調査報告書の巻頭論文として公表した。このほか、ルーマンの主著である『社会システム理論』を、今日的な文脈で読み返すための論稿を『思想』に執筆した。前年度に得られた「空間」という切り口を、理論的に深化させることができた。また、そうした研究を通じて、諸外国の関連分野の研究者たちとネットワーキングができた。さらに、住宅業界における調査プロジェクトへの参加を通して、研究成果を社会的に還元することができた。当初は想定していなかった研究の広がりも含めて、研究は順調に進展していると考えている。当初の計画では、テーマ別に年度を区切って進めていく方針であった。しかしこれまでの研究の展開をふまえると、次年度はテーマ横断的な基礎論(概念的考察)に傾注することが、より実りが多いと考えている。例えば、「意味」「構成(主義)」「機能分化」といったルーマンの基礎概念は、それぞれ「空間」「実践(支援)」「ポスト・ナショナルな福祉国家」「移民の自律性」といった、本研究で手がける個別のテーマに結びつけたとき、あらためて根本的に(理論的に)考察されるべき論点が多くある。2018年の国際社会学会(social theory部会)で非常に良い人的ネットワークが得られたこともあって、2019年度は理論研究に傾注するのが良いと考えている。現在、学会のセッションオーガナイザーの推薦を受けて準備している欧文の論文は、そうしたネットワークでの議論をより建設的かつ実質的に進める上での立脚点になると考えている。本研究は、昨今のトランスナショナルな現象の増大(とりわけ、移民や難民の増加ならびにナショナルな福祉国家の危機)を背景として、そうした現行の社会の再編のあり方を適切に捉えようとする社会理論的研究である。その際、本研究では、ドイツを事例とした実証研究に基づきつつ、ニクラス・ルーマンのシステム理論とその「包摂/排除」概念を考察の手がかりとすることによって、具体と抽象、理論と実践を結ぶことを方法的眼目としている。本年度は、多様な文化的背景の人々が混在する都市的空間の特殊性を捉えるための基礎的考察を行なった。ローカルな場で行われる移民支援の実践は、ドイツを始めとして、グローバル化の中でいわゆる活性化戦略へと舵を切った福祉国家にとって非常に重要な鍵となっているが、その重要性は、経験的・理論的に十分に内容のあるかたちでは提示されずにいる。本研究では、システム理論と空間論という、近年注目されつつある二つの見方の関連を掘り下げながら、研究代表者がドイツで行なった移民支援の実態調査に基づくことによって、構造的プログラム(社会政策)と遂行的プラクティス(援助の現場)の間に見られる関係と断絶、屈折や緊張を仔細に議論に載せる方法論的視座の重要性を提起した。これは同時に、福祉国家論に見られる従来の「権力論の過剰」と「実践からの乖離」をともに修正することを目指したものでもある。成果は論文にまとめ、『社会学史研究』第39号「特集社会理論の最前線ー空間ー」(2017年6月発行)に発表した。また、同成果をより発展させたものは国際社会学会(ISA)世界大会の査読を通過し、テーマ・セッション「空間の再編ー社会理論の挑戦("The Spatial Reconfiguration: Challenges for Social Theory")」(2018年7月にトロントにて開催)で口頭発表することになった。研究代表者の妊娠・出産に伴い、当初計画していた海外調査の開始は延期せざるを得なくなった。他方で、空間論という新たな切り口を得た結果、理論的研究は計画を超えて進捗した。その成果は、学会誌(『社会学史研究』第39号「特集社会理論の最前線ー空間ー」に学術論文として発表した(タイトル「N.ルーマンのシステム理論における『空間』の意味ードイツ福祉国家の再編とローカルな援助の関係変容に寄せて」)。

また、これを発展させたものは、国際社会学会(ISA)世界大会の査読を通過し、テーマ・セッション「空間の再編ー社会理論の挑戦("The Spatial Reconfiguration: Challenges for Social Theory")」で口頭発表することになった。以上のように、調査研究におけるやむを得ない制約と、理論研究における発展という両面を踏まえて、現在の進捗状況は「おおむね順調」と言って差し支えないものだと考えている。本研究は、ドイツの社会学者・思想家であるニクラス・ルーマンの社会システム理論を、包摂/排除をめぐる議論として再構成する理論的研究である。それによって、現在、既存の枠組みを超えて進行する様々な現象(とりわけ移動の増大と、トランスナショナルな現実の創発)を理論的に記述するための方法論的視角を鍛えることを目的としている。2018年度は、「空間」という切り口から、この研究課題に取り組んだ。空間論は、近年、領域横断的な関心を集めるテーマとなっている。本研究では、社会学や人文地理学の実証的な研究の成果を視野に入れつつ、E・カントの空間概念に遡ることによって、これを社会学に導入して発展させたG・ジンメルとN・ルーマンのアプローチを比較検討した。研究成果は、国際社会学会(ISA)世界大会のテーマ・セッション「空間の再編ー社会理論の挑戦("The Spatial Reconfiguration: Challenges for Social Theory")」(2018年7月トロントにて開催)にて報告した。空間的なものの捉え方を、哲学的原理に辿りつつ独自に考察し、具体的に移民支援をめぐる現場の力学を分析するための社会学的方法論として提示した本報告は、当日のセッションで非常に大きな反響を得た。現在は、セッション・オーガナイザーの推薦を受け、同報告を学術論文(英語)として発表するために準備中である。また、従来の消費記号論の枠組みでは捉えきれない住まいとインテリアの審美的側面について、現象学・美学における近年の議論を援用して考察した。これは上記の空間論的考察の、派生的成果である。論文は、LIFULL HOME'S総研による調査報告書の巻頭論文として公表した。このほか、ルーマンの主著である『社会システム理論』を、今日的な文脈で読み返すための論稿を『思想』に執筆した。前年度に得られた「空間」という切り口を、理論的に深化させることができた。また、そうした研究を通じて、諸外国の関連分野の研究者たちとネットワーキングができた。さらに、住宅業界における調査プロジェクトへの参加を通して、研究成果を社会的に還元することができた。当初は想定していなかった研究の広がりも含めて、研究は順調に進展していると考えている。平成29年度に研究代表者が産休を取得したことに伴い、研究期間を1年間(平成33年度まで)延長するための申請を行なった。平成30年7月には「空間の再編」をテーマとした国際会議のセッションでの研究発表が決まっており(ISA世界大会、於トロント)、この場をさらなる研究の発展と国際的な人脈づくりの場として活用する。
羊水中肝細胞増殖因子の胎児肺形成に対する作用についての基礎的研究

本研究は、胎仔肺細胞株に羊水を添加し、その増殖能、運動能、形態形成能の変化を培養実験系で検討し、この作用が肝細胞増殖因子(HGF)によるものかを確認する研究である。増殖能はBRdUcell proliferation assayによって、運動能は、Boyden chamberによるmigration assayによって、また形態形成能はコラーゲンゲル内3次元培養によって検討した。肺細胞株はリコンビナントHGFの添加によってその増殖能、運動能は亢進するものの、形態形成能は認められなかった。これに対して、羊水を添加によっても、増殖能の亢進は認められなかったが、妊娠32週以前の羊水を添加すると、細胞運動能は亢進し、その羊水中のHGF濃度は、リコンビナントHGFとほぼ同程度の運動促進作用であった。またこの作用は抗HGF中和抗体によって減弱消失した。しかし32週以降の羊水では、この運動能亢進は認められなかった。また羊水の添加によっても形態形成能は認められなかった。羊水中には様々な化学物質が含まれて上皮細胞増殖促進作用、あるいは増殖抑制作用も有している。そのため増殖能をこのHGFのみで検討することは困難であり、HGFが含まれている羊水の細胞増殖促進作用は認められなかったと考えた。一方細胞運動作用を持つ化学物質は限られており、その中でHGFはきわめて重要なサイトカインと考えた。羊水過小症の胎児は不可欠的な肺低形成を来すことから、妊娠中期までの羊水は肺形成に不可欠である。その作用は、子宮内圧の維持といった物理的作用のみならず、羊水が肺胞まで到達し、卵膜由来のHGF等の化学物質によって胎児肺形成に重要な働きをしていると考えられた。
慢性腎臓病患者における慢性炎症惹起の解明と制御性T細胞を用いた新規治療戦略

慢性腎臓病(Chronic Kidney Disease: CKD)患者においては、慢性炎症が動脈硬化、易感染性に寄与し若年死亡率の上昇に関与している。この研究では2007年より名古屋大学腎臓内科教室で遂行している日本人コホート研究;NISE (Nagoya Immunity System in End-stage renal disease)研究の参加者から、血液を採取し炎症の惹起と予後を比較した。末梢血好中球/リンパ球比(Neutrophil/lymphocyte ratio: N/L比)の上昇が透析導入後の心血管イベントの早期発症、発生頻度の増加に関与し、危険因子であることを証明した。我々は、CKD患者における慢性炎症と動脈硬化性疾患、感染症、予後を検討する前向きコホート研究NISE study (Nagoya Immunity System in the End-stage renal disease study)を実行中である。この研究の目的は、腎不全患者の栄養障害、慢性炎症、動脈硬化の悪循環に、遺伝子解析(SNPs解析)と遺伝子制御因子の解析(Epigenetic analysis; DNAメチル化の解析)を加え、個々のもつ遺伝背景と環境因子の相互作用を追求することである。その中で、制御性Tリンパ球が慢性炎症に関与している可能性について明らかにすることを目的としている。本年の研究実績として、当コホートの患者において好中球/リンパ球比は慢性炎症や栄養状態のマーカーとして心血管合併症の発症に関与していることを突き止め、第44回のアメリカ腎臓学会で報告した。今回の研究では、さらに登録されるCKD患者から静脈血を採取し、1.リンパ球を分離し解析を進める予定になっている。現在新規登録患者を募集しリンパ球を回収中である。保存血清の収集と、臨床経過を含めたデータベース作成は同時に進行している。この研究では、現在進行中の慢性腎臓病(CKD)患者における慢性炎症と動脈硬化性疾患、感染症、予後を検討する前向きコホート研究NISE study (Nagoya Immunity System in the End-stage renal disease study)の参加者から静脈血を採取し、1)リンパ球を分離2)Flow cytometry法にてリンパ球の機能解析、リンパ球分画の単離3)DNAメチル化の解析4)血清中の炎症性マーカーの定量し、CKD患者の死亡率上昇のメカニズムを探ることを目的としている。現在、登録患者数を追加するとともに、末梢血よりリンパ球分離し、凍結保存を進めている。今期の実績としては、炎症性サイトカインIL-6の測定、リンパ球分離の基礎的データ解析も含め、末梢血白血球象をもとにNISE studyデータベースに入力し、臨床情報と比較検討し、報告を行った。腫瘍学や循環器分野で、末梢血好中球/リンパ球比(neutrophil/lymphocyte ratio :N/L比)は、好中球数の増加は炎症を、リンパ球数の低下はストレスや栄養不良を反映し、N/L比の上昇は予後危険因子であることが報告されている。そこで、NISEstudyに登録されたCKD患者について、N/L比を検討したところ、N/L比の上昇は、透析導入後の心血管イベントの早期発症、発症頻度の増加に関与し、心血管イベントの危険因子であることが示された。心血管合併症などの予後予測因子として世界的に最も広く研究されている炎症マーカーはCRPである。今回の研究では、透析導入時のIL-6、CRPの上昇は心血管イベントに関与せず、N/L比の上昇のみが年齢、性別、糖尿病で補正しても心血管イベントに対する相対危険度の上昇に関与していた。本年度は炎症惹起のメカニズムの解明までは達成できなかったものの、リンパ球などの免疫担当細胞のアンバランスが、CKD患者における死亡率の上昇に関与していると検証された。慢性腎臓病(Chronic Kidney Disease: CKD)患者においては、栄養障害(PEW)、筋肉消耗(MW)が動脈硬化、易感染性に寄与し若年死亡率の上昇に関与している。この研究では2007年名古屋大学腎臓内科教室で遂行している日本人コホート研究;NISE (Nagoya Immunity System in End-stage renal disease)研究の参加者から、血液を採取し臨床情報と比較することによってCKD患者の若年死亡の改善を目指した治療戦略を確立することにある。最終的に、登録患者数は152名(男性99名女性53名、年齢59±11歳)となった。腫瘍学や循環器分野で、末梢血好中球/リンパ球比(Neutrophil/lymphocyte ratio: N/L比)は、好中球の増加は炎症を、リンパ球の低下はストレスや栄養障害の悪化を反映しN/L比の上昇は予後危険因子であることが報告されている。我々のコホート研究においても、N/L比の上昇は、透析導入後の心血管イベントの早期発症、発生頻度の増加に関与し、危険因子であることを証明した。しかし、リンパ球分離後のリンパ球の解析、DNAメチル化の解析を行うことはできず、慢性炎症惹起の解明については今後の課題となった。

本年度は、A) CKD患者の臨床症状のデータベース、B)免疫担当細胞(リンパ球)の採取、解析、C)DNAメチル化の解析、D)血清中の炎症性マーカーの測定をすることになっている。このうち、A)D)については、新規登録患者約20名と血清の回収など予定通り進んでいる。しかし、B)の免疫担当細胞の採取、解析に進めていない。リンパ球分離をするためには、静脈採血を行ってから速やかに分離作業に入る必要があるが、共同研究施設の体制等により条件をみたす施設が限られてくる。また、おそらく、CKD患者特有の慢性炎症状態に関与していると思われるが、当初の予定より分離されるリンパ球数が少なく、繰り返しの採血が必要になる症例などが発生している。腎臓内科学H27度も、A)CKD患者の臨床症状のデータベース、B)免疫担当細胞(リンパ球)の採取、解析、C)DNAメチル化の解析、D)血清中の炎症性マーカーの測定を進めていく。H27度度は、登録施設の見直しを含めた体制の再確認を行い、B)C)を行える登録患者(リンパ球分離)を増やしていく。H26年度に行ったような、CKD患者における免疫担当細胞の異常についても検討し、効率よくリンパ球分離ができる方法についても検討していく。本研究は透析導入時の患者に登録していただき検体を採取している。いままでの採取の条件に加えて、リンパ球分離を行う必要があり、目標症例数を達成することが出来ず、リンパ球分画の検討やDNAメチル化の解析に進めなかった。保存期腎不全(慢性腎臓病)治療の向上などで、透析導入患者の高齢化が進み、本研究登録基準である75歳以下を満たす患者が年々減少しているため、予想より登録が進まない現状にある。共同研究機関へ再度登録を依頼していく。リンパ球が確保できれば適宜、リンパ分画によるソーティングを行い、DNA抽出に取りかかる予定である。
B細胞シグナル伝達系におけるKuの役割に関する研究

CD40細胞内領域でKu70/80と会合する部位のホモロジー検索から、Ku70/80がTCF1と会合することが明らかになった。TCF1はHigh Mobility Group (HMG)タンパクであるが、Sox11, HMG2などはKuと会合し、Sry, Sox4, Sox22などは会合しなかった。さらに結合部位を同定するため、Ku70を7つ、Ku80を8つの部位に分けてGSTとの融合タンパクを作成した。まずKu70が会合に関与していることが明らかになり、N末端とC末端の両方に会合部位があるらしいことがわかっている。#2 Ku70/80とTCF1の会合の生理学的意義の検討#3 Ku70/80によるCD95の発現調節の解析#4新規免疫抑制剤TautomycetinのKuに対する作用の解析TautomycetinはT細胞特異的にアポトーシスを誘導するが、その際にKu70/80の分解を伴っていることを見出した。Ku70/80の分解はcaspaseカスケードによるものが少なくとも一部関与していることが判明している。#5 Ku70/80欠損患者の探索Ku70/80の変異によりB細胞and/or T細胞異常をきたす疾患がないか、重症複合型免疫不全症患者を中心に検討を加えた。主にヒトB細胞を用いてシグナル伝達分子としてのKu70/80の役割を検討した。(1)KuによるCD23、CD95遺伝子発現調節機構の解析(論文投稿中)今までの研究からIL-4R/CD40刺激によりCD40の細胞内領域に会合したKuが核内に移行することが判明した。そのKuはCD23のイントロン内エンハンサーに会合する。またIL-4R/CD40刺激によりCD23の発現は最大になる。以上より、KuはCD23の発現調節を担っているとの仮説を立て検証した。2つのKu80dominant negative (DN)コンストラクトをEGFPとのfusion proteinの形で作成し、B細胞株に遺伝子導入してから、IL-4と抗CD40抗体で刺激したところ、C末端を欠くDNコンストラクトを導入した細胞株ではCD23の発現が抑制された。さらに、レポーター遺伝子アッセイによる解析で、Kuが会合するとされるエンハンサー領域は、その周辺部が存在することにより機能し、IL-4R/CD40刺激で最大限の発現が得られることが判明した。実際にそのエンハンサー領域へのKuの結合を検出することを試みたが、dsDNAへの非特異的なKuの会合にマスクされて、特異的結合の証明は不成功に終わっている。これらの結果はしかし、KuがB細胞において、CD23発現を調整している間接的な証左と考え、さらに検討を加えている。CD95遺伝子に関しても同様の検討が進行中である。(2)KuとTCF1の会合の意義TCF1とβ-cateninで転写調節されるレポーター遺伝子アッセイ系を用いて、Kuの関与を検討した。DN Ku80は転写を抑制し、KuとTCF1の会合に生理的意義があることが示された。(3)Kuの修飾特殊な状況でKuのセリンプロテアーゼによるdegradation、ユビキチン化に引き続くdegradationが生じることが判明した。
ＴｒａＳＨ法による歯周病原細菌の宿主細胞内防御系からの回避機構の解明

Porphyromonas gingivais (Pg) ATCC 33277株のトランスポゾン変異株ライブラリーのスクリーニングによって新たに見出された本菌の宿主細胞内感染に関わるx遺伝子に関して、本年度の研究により、x遺伝子は本菌の主たる病原因子であるプロテアーゼ(ジンジパイン)の分泌に関わることが明らかとなった。すなわち、新規にx遺伝子の遺伝子欠損株を作製し、血液寒天培地上で培養すると、親株では菌体外に分泌されたジンジパインの作用により黒色集落が形成されるのに対し、x遺伝子欠損株では菌体外ジンジパイン欠損株の特徴である白色集落が形成された。そこで、親株、x遺伝子欠損株およびそのx遺伝子相補株の菌体外ジンジパイン活性の測定を行った。本菌は2種のArg-ジンジパインと1種のLys-ジンジパインを産生する。上記3株の全菌体および培養上清を調製し、各々のジンジパインに特異的な蛍光基質を用いて活性測定を行った。その結果、x遺伝子産物は、3種のジンジパインのいずれの分泌にも関与していることが判明した(第56回歯科基礎医学会にて発表)。さらに、ATCC 33277株のゲノム上にはx遺伝子のorthologが2個存在することもわかった(x2, x3遺伝子)。これらの遺伝子はPgの他の菌株はもとより、近縁のBacteroides属菌種を含む様々な菌種、さらに腸内細菌においてもhomologが広く存在することがわかってきた。このことは、細菌細胞におけるこのx遺伝子の普遍的な機能を示唆しているとも考えられるが、例えば大腸菌においては、菌体外物質の分泌とは異なる機能を有することが報告されており、Pgにおけるx遺伝子産物の役割はマルチファンクショナルなものである可能性も考えられた。今後、Pgにおけるx遺伝子の病原性における役割を検討し、本菌の病原メカニズムの全貌の解明に貢献していく。Porphyromonas gingivalis (Pg) ATCC 33277株のトランスポゾン変異株ライブラリーを用い、歯肉上皮細胞Ca9-22株に対してTraSH法を実施した。その結果、Pg菌のCa9-22細胞への感染に関わる候補遺伝子を見出すことに成功した。その中には、すでにPg菌の細胞感染に関連することが報告されたものも含まれていたが、これまでに報告がなかったものも複数存在し、今回それらの遺伝子破壊株の作製を試み、その性状を解析した。そのうちの一つ(x遺伝子)の遺伝子破壊株では、野生株に比べて細胞感染能が顕著に低下した。そのx遺伝子変異の相補株を作製し、x遺伝子の細胞感染能への関連性を確認しているところである。x遺伝子産物がどのようにしてPg菌の細胞感染に関わっているのかは次年度の研究課題として残された。また、これとは別にある遺伝子(y遺伝子)変異株において逆に細胞感染能が上昇することが明らかとなった。このことは、普段この遺伝子産物が細胞感染に関して抑制的に作用することを示唆するものである。一方、近年薬剤排出ポンプと細胞感染能との関連性が報告されている。Pg菌にはマルチコンポーネント型薬剤排出ポンプが6個存在する。それらの3つはプロトン駆動型のAcr型、残り3つはATP駆動型のMac型であった。それぞれの薬剤排出ポンプを構成するペリプラズム蛋白質遺伝子の破壊株(MFD変異株)を個別に作製し、薬剤感受性と細胞感染能への影響を検討した。その結果、種々の薬剤に対する感受性が上昇したMFD変異株がAcr型、Mac型のそれぞれ1株ずつに見いだされた。それらの細胞感染能については、Acr型変異株は細胞内生存率が、Mac型変異株は細胞侵入能が野生株に比べて減少していることが示唆された(第55回歯科基礎医学会および第87回日本細菌学会にて発表)。平成24年度は、以下の項目について実施した。(1)Porphyromonas gingivalis(Pg) ATCC 33277株にトランスポゾンTn4400'による変異導入を行い、約33,500株に及ぶトランスポゾン変異株ライブラリーを作製した。Pg ATCC 33277株の遺伝子数は約2,090であり、十分な重複度(16倍)を有している。(2)Pgによる歯肉上皮株化細胞Ca9-22への感染実験プロトコールの各条件を決定した。(3)トランスポゾン変異株ライブラリー全体を培地で培養後に回収、またはそれをCa9-22細胞に感染させた後に、上記方法により細胞内生存菌を回収し、両者の菌体からDNAを調製し、マイクロアレイ解析を含めたTraSH法を実施した。感染前変異株群に対して感染後変異株群にシグナル強度が低下する遺伝子変異株を検出することにより、細胞感染に関わる候補遺伝子を見出した。マイクロアレイデータの初回解析の結果、Ca9-22細胞感染に関わる候補遺伝子を数個見出したが、これらはいずれもこれまでPg菌の細胞内生存との関わりが報告されたことのない遺伝子であった。なお現在、より詳細な分析を行っており、候補遺伝子の数は増加する見込みである。(4)Pgにおける遺伝子破壊系を確立し、TraSH法により見いだされた候補遺伝子を個々に破壊する準備が整った。一方、遺伝子破壊相補株作製用のプラスミドベクターもデザインし、現在構築中である。

以上のように、平成24年度は、本研究の骨格をなすPgトランスポゾン変異株ライブラリーの作製およびそれを用いたTraSH法の実施を行うことができ、その結果として候補遺伝子を見出すところまで至ったこと、また、Pgの遺伝学的な解析手法を確立したことから、今後の研究計画の実施において交付申請書に記載した目的に到達するまでの基礎固めが完了したと言える。Porphyromonas gingivais (Pg) ATCC 33277株のトランスポゾン変異株ライブラリーのスクリーニングによって新たに見出された本菌の宿主細胞内感染に関わるx遺伝子に関して、本年度の研究により、x遺伝子は本菌の主たる病原因子であるプロテアーゼ(ジンジパイン)の分泌に関わることが明らかとなった。すなわち、新規にx遺伝子の遺伝子欠損株を作製し、血液寒天培地上で培養すると、親株では菌体外に分泌されたジンジパインの作用により黒色集落が形成されるのに対し、x遺伝子欠損株では菌体外ジンジパイン欠損株の特徴である白色集落が形成された。そこで、親株、x遺伝子欠損株およびそのx遺伝子相補株の菌体外ジンジパイン活性の測定を行った。本菌は2種のArg-ジンジパインと1種のLys-ジンジパインを産生する。上記3株の全菌体および培養上清を調製し、各々のジンジパインに特異的な蛍光基質を用いて活性測定を行った。その結果、x遺伝子産物は、3種のジンジパインのいずれの分泌にも関与していることが判明した(第56回歯科基礎医学会にて発表)。さらに、ATCC 33277株のゲノム上にはx遺伝子のorthologが2個存在することもわかった(x2, x3遺伝子)。これらの遺伝子はPgの他の菌株はもとより、近縁のBacteroides属菌種を含む様々な菌種、さらに腸内細菌においてもhomologが広く存在することがわかってきた。このことは、細菌細胞におけるこのx遺伝子の普遍的な機能を示唆しているとも考えられるが、例えば大腸菌においては、菌体外物質の分泌とは異なる機能を有することが報告されており、Pgにおけるx遺伝子産物の役割はマルチファンクショナルなものである可能性も考えられた。今後、Pgにおけるx遺伝子の病原性における役割を検討し、本菌の病原メカニズムの全貌の解明に貢献していく。Pg菌が上皮細胞や血管内皮細胞等の宿主細胞内に侵入するという現象はこれまで複数の研究者らにより報告されてきた。そして、その細胞内で時間は限定的ではあるが生存することもわかっている。このPg菌の宿主細胞内感染に関しては、ある種のPg遺伝子が関与するという報告が散見されるが、全体像の理解には程遠く、未解明の部分が多いと考えている。本研究の目的は、結核菌においてマクロファージ細胞内生存遺伝子の特定に用いられたTraSH法を応用することにより、Pg菌の新たな細胞感染関連遺伝子とその遺伝子産物が果たしている役割を解明することである。昨年度までに実施した実験研究により、その候補遺伝子が明らかになり、それらのうちのいくつかの遺伝子については確認のための遺伝子破壊株の作製を試みた。その中で、特に興味深い遺伝子をピックアップし、現在その遺伝子産物の機能解明へと進めているところであり、非常に興味深い知見も得られつつある。その遺伝子が細胞内感染に関わることを示唆する実験データも得られ、この点は相補株を用いての確認段階にある。以上のように、Pg菌の新たな細胞感染関連分子とその機能の解明という本研究のコア的な流れについては概ね順調に進行していると考えている。
パルス圧力付加インジエクション法による球形単分散粒子の作製

本年度は、パルス圧力付加インジェクション法による形成単分散粒子形成に最も大きな要素となっている印加電圧パルス波の波形パラメータを変化させ、形成された粉末の平均粒径および粒径分布におよぼす影響を調べ、これにより単分散粒子作製の最適条件について検討した。また、オリフィス径と平均粒子径の関係を調べ、ほぼ等しい粒径の球形単分散粒子作製の可能性を検討した。Pb-Sn半田合金を546Kに加熱し、200nmおよび100mmのオリフィスから1100Hzの周波数で噴射する実験を行った。その結果、200mmオリフィスを用いた実験では、ダイアフラム変位に無関係に粒径約200mmの粒子が得られた。粒径分布幅は、噴射が可能になるダイアフラム変位(噴射臨界変位)付近で極めて小さくなり、標準偏差の値は平均粒径の数%である。Ar雰囲気中に噴射することで、ぼぼ完全な球形粒子を得ることができる。以上から、圧電アクチュエータ駆動による金属浴湯のオリフィスからの噴射による球形単分散金属粒子の作製は十分に可能であることが実証された。立ち上がり波形は、直線タイプが最も良く、正弦波および放物線タイプについては粒子形成が不安定であることがわかった。さらに、試料室内の圧力変化は粒子形成の安定性を低下させることが明らかになり、半田の自重をも考慮して試料室内の圧力を一定に保つことが重要である。形成された単分散粒子はきれいな球形をしており、表面はなめらかでしかも非常に清浄であることがわかった。本研究で得られた成果は新しい斬新な単分散粒子形成プロセスを示したことであり、その球形度、清浄度からの付加価値の高い粉末の作製に貢献するものと期待される。パルス圧力付加インジェクション装置を試作し、ビスマス基4元共晶合金(ウッドメタル)およびPb-Sn半田合金を用いて粒子噴射実験を行った。パルス圧力付加には積層型圧電アクチュエータを用い、最大変位量10μm、周波数1.7MHzのものを使用した。電力増幅器は、直流250V、周波数1MHzで、任意波形発生器およびファンクションジェネレータはそれに準じたものを使用した。また、3次元熱流体解析プログラムであるフロー3Dを用いて数値シミュレーションを行い、粒子形成条件の予備的検討を実施した。その結果、サイズがオリフィス径にほぼ等しい球形の粒子が得られることがわかった。その場合、溶湯噴射のために必要な臨界変位速度および臨界変位が存在することがわかった。粒度分布は正規分布に近く、分布の広がりは、ゾル-ゲル法で得られる粒子に匹敵するものであった。最終的な目標は、粒径50μm以下の単分散球形粒子を作製することであり、そのためには、噴射オリフィス径をより小さくし、また、噴射雰囲気の制御による酸化の防止、予熱ガスの導入による冷却速度の軽減などの工夫が必要であることが考察された。一方、粒子噴射のメカニズムについては、溶湯に接しているメタルダイアフラムを十分に小さな速度で変位させる場合、押し出された溶湯は、自重と噴射温度における表面張力が釣り合うまで切断されることなくオリフィス外縁で成長し、これら二つの力の釣り合いが破れた時点で落下する。噴射速度が大きい場合は、表面張力と重力の釣り合いだけではなく、噴射の際の溶湯の運動エネルギーの釣り合いも考慮する必要があることが示唆された。すなわち、噴射速度が大きくなれば、より小さな粒径で表面エネルギーと釣り合うことになり、得られる粒子径は小さくなる。試作したパルス圧力付加インジェクション装置の噴射雰囲気を制御できるように改良した。Pb-Sn半田合金を546Kに加熱、200mmおよび100mmのオリフィスから1100Hzの周波数で噴射する実験を行った。

その結果、200mmオリフィスを用いた実験では、ダイアフラム変位に無関係に粒径約200mmの粒子が得られた。粒径分布幅は、噴射が可能になるダイアフラム変位(噴射臨界変位)付近で極めて小さくなり、標準偏差の値は平均粒径の数%である。Ar雰囲気中に噴射することで、ほぼ完全な球形粒子を得ることができる。以上から、電圧アクチュエータ駆動による金属溶湯のオリフィスからの噴射による球形単分散金属粒子の作製は十分に可能であることが実証された。また、完全に球形の粒子を得るためには、噴射雰囲気を制御することによって可能になることがわかった。一方、100mmオリフィスを用いた実験では、単分離粒末は得られるが、噴射された粒径が70mm前後であった。光学顕微鏡でオリフィスを観察したところ、オリフィス内壁に酸化物とみられるド-ナッツ状の付着物が見られた。これによりオリフィス径が見かけ上5070mmになっており、そのために噴射粒子径が70mm程度になったものと考えられる。しかし、この結果はむしろ最終目標である粒径が3050mmの単分散粒子を得る見込みがついたと考えてよいと思われる。溶湯の表面張力と運動エネルギーとの釣り合いの関係から、粒子形成のモデリングを行った。解析結果から、溶湯噴射のために必要な臨界変位の存在が確認された。また、オリフィス径に等しい単分散粒子の形成条件が推定できることがわかり、今後これにそって実験を進めていく必要があると考えられる。本年度は、パルス圧力付加インジェクション法による形成単分散粒子形成に最も大きな要素となっている印加電圧パルス波の波形パラメータを変化させ、形成された粉末の平均粒径および粒径分布におよぼす影響を調べ、これらにより単分散粒子作製の最適条件について検討した。また、オリフィス径と平均粒子径の関係を調べ、オリフィス径とほぼ等しい粒径の球形単分散粒子作製の可能性を検討した。Pb-Sn半田合金を546Kに加熱、200mmおよび100mmのオリフィスから1100Hzの周波数で噴射する実験を行った。以上から、圧電アクチュエータ駆動による金属溶湯のオリフィスからの噴射による球形単分散金属粒子の作製は十分に可能であることが実証された。立ち上がり波形は、直線タイプが最も良く、正弦波および放物線タイプについては粒子形成が不安定であることがわかった。さらに、試料室内の圧力変化は粒子形成の安定性を低下させることが明らかになり、半田の自重をも考慮して試料室内の圧力を一定に保つことが重要である。形成された単分散粒子はきれいな球形をしており、表面はなめらかでしかも非常に清浄であることがわかった。本研究で得られた成果は新しい斬新な単分散粒子形成プロセスを示したことであり、その球形度、清浄度から付加価値の高い粉末の作製に貢献するものと期待される。
多重遺伝子組換えイネによる土壌汚染特質の分解

環境汚染物質を土壌から分解除去し環境修復をすすめることは社会的に緊急の課題である。そこで微生物のもつ環境汚染物質分解能力を遺伝子組換え技術で導入した植物を育種し、これを汚染土壌に植えることにより、低コストで持続的な難分解性汚染物質の分解技術の開発を究極の目的とした。クロロカテコールはPCBなどを微生物的に分解するときの中間産物であり、PCB分解の律速となる。Ralstonia eutrophus NH9株がクロロカテコールを分解するステップのうち、律速となる芳香環開裂酵素クロロカテコールジオキシゲナーゼをコードする遺伝子cbnAを、イネで高発現させるEnhanced CaMV35Sプロモーター下流に連結し、バイナリーベクターpCAMBIA1300にのせ、アグロバクテリウムを用いてイネに導入した。PCR法で目的遺伝子の導入を確認後、イネカルスを用いてHPLC法でクロロカテコールが分解されクロロムコネートが生成することを確認した。カルスよりイネ植物体を誘導し、この種子より第二世代(T2)を生育させ、遺伝子の発現を抗CbnA抗体を作成してウエスタンブロッティング法で確認した。さらにクロロムコネートから塩素を除去するクロロムコネートシクロイソメラーゼをコードするcbnB遺伝子を、cbnA遺伝子とともに導入した。すなわち、cbnAおよびcbnB両遺伝子を上記のプロモーター下流に連結し、これをバイナリーベクターにのせ、アグロバクテリウム法でイネへ導入した。組換え植物体に両遺伝子が導入されていることをPCR法で確認後、HPLCでクロロムコネートが分解され、ムコネートが生成していることが確認できた。さらに、抗CbnB抗体でウエスタンブロッティングを行い、CbnBが発現していることが確認できた。
乳牛の低Ca血症に対する1,25(OH)_2D_3貼付製剤の予防効果

本研究は、低Ca血症に対する新しい予防法の確立を目的として、1,25(OH)_2D_3に着目し、膣粘膜あるいは尾根部皮膚に1,25(OH)_2D_3を滴下し、1,25(OH)_2D_3の吸収動態と血中Ca濃度の推移を調べた。その結果、以下の知見が得られた。妊娠末期牛を用いて、その膣内に0.125μg/kg BWの1,25(OH)_2D_3を1回投与し検討した。その結果、血漿1,25(OH)_2D_3は投与後2時間に、血漿Ca, iPは投与後12時間にそれぞれ有意に上昇した。ジャージー種育成牛5頭を用いて1.0μg/kg BWの1,25(OH)_2D_3を尾根部皮膚に滴下した結果、(1)血中1,25(OH)_2D_3濃度は滴下後224hrまで有意に上昇した。(2)血中Ca濃度は滴下後648hrまで有意に上昇した。(3)血中IP濃度は滴下後24120hrまで有意に上昇した。これらの結果、1,25(OH)_2D_3の皮膚滴下によって、明瞭な皮膚吸収効果のあることを明らかにした。以上、乳牛の低Ca血症の予防法において皮膚への貼付製剤などを利用することによって簡易かつ迅速に1,25(OH)_2D_3を投与できることを本試験は示唆できた。現在、子牛に3M社の貼付製剤を貼付し1,25(OH)_2D_3の吸収効果を試験中である。乳牛における分娩性の低カルシウム(Ca)血症は、乳熱やダウナー症候群あるいは第四胃変位などの多くの周産期疾患の発症原因となっている。よって、本研究は、低Ca血症に対する新しい予防法の確立を目的として、経皮吸収の可能性を有する1,25-dihydroxyvitamin D_3[1,25(OH)_2D_3]に着目し、膣粘膜あるいは尾根部皮膚に1,25(OH)_2D_3を塗布し、1,25(OH)_2D_3の吸収動態と血中Ca濃度の推移を明らかにした。その結果は、以下のとおりである。【材料および方法】分娩予定の乳牛20頭(3産以上)を2群(処置群;14,対照群;6)に分け、処置群には0.125μg/kg BWの1,25(OH)_2D_3を、対照群には溶媒のみを妊娠275日齢の膣内に1回投与した。投与直前および分娩後5日まで頚静脈より採血し、血漿1,25(OH)_2D_3、カルシウム(Ca)および無機リン(iP)を測定した。【結果】血漿1,25(OH)_2D_3は投与後2時間に、血漿Ca, iPは投与後12時間にそれぞれ有意に上昇した。【結論】0.125μg/kg BWの1,25(OH)_2D_3膣内1回投与で血中CaおよびiP濃度を上昇させることが可能であった。現在、試験中である。本研究は、前年度に引き続き、低Ca血症に対する新しい予防法の確立を目的として、経皮吸収の可能性を有する1,25-dihydroxyvitamin D_3[1,25(OH)_2D_3]に着目し、尾根部皮膚に1,25(OH)_2D_3を滴下し、1,25(OH)_2D_3の吸収動態と血中Ca濃度の推移を調べた。供試動物:ジャージー

種育成牛5頭試験薬物と投与方法:1.0μg/kg BWの1,25(OH)_2D_3を尾根部皮膚に滴下結果1)血中1,25(OH)_2D_3濃度:滴下後224hrまで有意に上昇した。2)血中Ca濃度:滴下後648hrまで有意に上昇した。3)血中IP濃度:滴下後24120hrまで有意に上昇した。考察1,25(OH)_2D_3の皮膚滴下によって、明瞭な皮膚吸収効果のあることを明らかにした。その結果、乳牛の低Ca血症の予防法において皮膚への貼付製剤などを利用することによって簡易かつ迅速に1,25(OH)_2D_3を投与できることを本試験は示唆できた。2.子牛への1,25(OH)_2D_3貼付製剤の吸収動態現在、子牛に3M社の貼付製剤を貼付し1,25(OH)_2D_3の吸収効果を試験中である。
医療技能の技術化・デジタル化による非侵襲超音波診断・治療統合システムの構築

呼吸等により能動的に運動する患部を抽出・追従・モニタリングしながら,超音波を集束させてピンポイントに患部へ照射することにより,がん組織や結石の治療を患者の皮膚表面を切開することなく非侵襲かつ低負担で行なう非侵襲超音波診断・治療統合システムを構築し,癌においては,腎臓ファントム,結石に対しては動物摘出腎において,目標である2.5mmの精度での患部追従を達成した。本研究の学術的背景としては,下記の2点が挙げられる.1点めは,ITおよびロボット技術(IRT)を利用して人間の熟練した技能を再構築する,言わば"技能の技術化・デジタル化"がテクノロジーの発達とともに可能になりつつあることである.すでに製造業分野では,人間では不可能な高精度の作業がロボットによって実現されている.高度な技能を要求される医療分野においても医療診断・治療ロボットの開発により,熟練した専門医のように人体に対して安全・安心に動作するとともに,人間の能力を超える,高精度な診断・治療を実現することが期待されている.2点めは,強力集束超音波(High Intensity Focused Ultrasound : HIFU)による非侵襲治療技術の顕著な発達である。これは,球面型の超音波振動子を用いて超音波を集束させることにより、周りの体組織に損傷を与えることなく、体内の狭い領域にエネルギーを集中させるというものであり、正常な組織を損傷させることなく患部のみを治療することができる。本研究課題は,下記の2つの医療診断・治療技能を取り上げ,IRT技術を基盤として,HIFUを利用した非侵襲超音波診断・治療統合システムの構築法を確立することを目的とし,研究期間内に,動物実験レベルでのシステムの有効性および安全性を実証することを目的として研究を遂行した.(i)腎臓結石の診断・治療,(ii)腎臓癌の診断・治療具体的に,上記の診断・治療に対して,2方向からの超音波画像をもとに画像追跡技術を利用して患部の運動補償を行なう非侵襲超音波診断・治療統合システムの構築法を研究し,以下の成果を得た.ここで提案する非侵襲超音波診断・治療統合システムでは,呼吸等により能動的に運動する患部を抽出・追従・モニタリングしながら、超音波を集束させてピンポイントに患部へ照射することにより、癌組織や、結石の破壊を、患者の皮膚表面を切開することなく非侵襲かつ低負担で行なう.まず,超音波画像による患部追従の問題点を明らかするとともに,この問題を解決するために2つのアプローチを提案した.最初のアプローチは,診断効率向上および患者の安全性向上を目的として.患部への追従誤差を最小化しようとするアプローチである.2番目のアプローチは,患者の安全性向上を目的として,追従誤差の影響を最小化しようとするものである.最初のアプローチから,呼吸による患部運動の周期性に着目した追従制御手法を提案した。2番目のアプローチから,追従誤差に応じて治療用超音波の強度を制御する方法を提案した.本研究の学術的背景としては,下記の2点が挙げられる.1点めは,ITおよびロボット技術(IRT)を利用して人間の熟練した技能を再構築する,言わば"技能の技術化・デジタル化"がテクノロジーの発達とともに可能になりつつあることである.すでに製造業分野では,人間では不可能な高精度の作業がロボットによって実現されている.高度な技能を要求される医療分野においても医療診断・治療ロボットの開発により,熟練した専門医のように人体に対して安全・安心に動作するとともに,人間の能力を超える,高精度な診断・治療を実現することが期待されている.2点めは,強力集束超音波(High Intensity Focused Ultrasound : HIFU)による非侵襲治療技術の顕著な発達である。本研究課題は,下記の2つの医療診断・治療技能を取り上げ,IRT技術を基盤として,HIFUを利用した非侵襲超音波診断・治療統合システムの構築法を確立することを目的とし,研究期間内に,動物実験レベルでのシステムの有効性および安全性を実証することを目的として研究を遂行した.(i)腎臓結石の診断・治療,(ii)腎臓癌の診断・治療具体的に,上記の診断・治療に対して,2方向からの超音波画像をもとに画像追跡技術を利用して患部の運動補償を行なう非侵襲超音波診断・治療統合システムの構築法を研究し,以下の成果を得た.ここで提案する非侵襲超音波診断・治療統合システムでは,呼吸等により能動的に運動する患部を抽出・追従・モニタリングしながら、超音波を集束させてピンポイントに患部へ照射することにより、癌組織や、結石の破壊を、患者の皮膚表面を切開することなく非侵襲かつ低負担で行なう.まず,超音波画像による患部追従の問題点を明らかするとともに,この問題を解決するために2つのアプローチを提案した.最初のアプローチは,診断効率向上および患者の安全性向上を目的として患部への追従誤差を最小化しようとするアプローチである.

2番目のアプローチは,患者の安全性向上を目的として,追従誤差の影響を最小化しようとするものである.最初のアプローチから画像情報による患部のロバスト抽出・追従手法,呼吸情報の周期性を利用した追従精度・ロバスト性向上手法を提案した。2番目のアプローチから追従誤差に応じて治療用超音波の強度を制御する方法,先端独立制御機構・照射強度制御による画像の質・安全性向上を提案した.