hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
菌類との相互作用に基づく種多様性維持メカニズムの解明と生態系機能に関する研究

落葉広葉樹林における種多様性維持メカニズムを実生と敵対する病原菌ならびに共生する菌根菌との関係から明らかにした。暗い林内では、成木下では種特異的な病原菌(立ち枯れ病・葉の病気)による同種実生の高い死亡率が見られ、種多様性を高めるメカニズムが見られた。一方、ギャップでは半数の種では同種実生の高い死亡率が見られたが、半数では菌根菌感染により同種実生の成長促進が見られ、種多様性を低下させるメカニズムが見られた。間伐強度を3段階に変えたスギ人工林では、種多様性の回復度合が高まるにつれ水源涵養機能(水浸透能)と水質浄化能力が高まる事を明らかにした。1.種多様性維持メカニズムの解明落葉広葉樹2種(ミズキ、ウワミズザクラ)を対象に交互播種試験を行った。2種それぞれの母樹下(林内区)および母樹のすぐ横の木を伐倒して設置したギャップ区に2種の種子をそれぞれ播種し、翌春に発芽した実生の病原菌・菌根菌の感染率ならびに成長量・死亡要因を調べた。2種ともに林内区では、自種の母樹下で病原菌に攻撃されやすく、他種の母樹下では生き残る確率が高かった。これまでのジャンゼン-コンネル仮説を支持する結果が得られた。一方、ギャップ区では、両種ともに大きく成長し、ギャップではジャンゼン-コンネル仮説が支持されないことが明らかになった。ギャップ区における菌根菌への感染しやすさはく自種と他種で差は見られなかった。ギャップでは菌根菌が同種をサポートしていると言う仮説は今のところ支持されない。しかし、他種実生には葉の内部に内生菌が多く生息し、病原菌への抵抗性を高めている事が示唆された。内生菌として見られたコレトトリカム属菌が葉を加害する慎門葉枯れ病菌に対して抵抗性をもつかどうかを推定するために対峙培養を行なったところ、大多数の菌株で拮抗作用が見られた。これは、内生菌が他種実生の生存を助けている事を示唆している。2.生態系機能の解明間伐強度を3段階に変えた試験地(各0.6ha x 3反復)で、種多様性の回復度合と生態系機能の関係を調査した。A層土壌を深度別に採取し、水の浸透能を3処理区で比較した。下層植生の被度・高さ・種多様性、草本および広葉樹のリター量が大きいほど細根の分布密度や土壌の空隙率が高くなり、表層の水浸透能が高くなった。種多様性維持メカニズムの解明:広葉樹数種で播種実験を行い、実生の生存・成長に及ぼす病原菌ならびに菌根菌の関与を解析した。暗い林内では、成木下では種特異的な病原菌(立ち枯れ病・葉の病気)による同種実生の高い死亡率が見られた。特に発芽当年では立ち枯れ病による死亡率が高かった。その結果、成木下では他種実生が生き残ることにより種の置き換わりが起きていた。これはJanzen-Connellモデルが成立し、種の多様性が高まる事を強く示唆している。一方、明るいギャップでは同種成木の下で菌根菌の感染率が高く,同種実生の発芽当年の死亡率も低かった。しかし、1年生、2年生になっても種特異的な葉の病気の感染が見られ,そのための同種の死亡率が増加し,結果的に、成木下では他種実生が生き残り、Janzen-Connellモデルが成立した。当初は、ギャップでは菌根菌が病原菌より卓越するといったことを予測していたが、ミズキ、ウワミズザクラの2種ではこの予測は当たらず,ギャップにおいてもJanzen-Connellモデルが成立する事が明らかになった。生態系機能の解明:間伐強度を3段階に変えたスギ人工林では、種多様性の回復度合が高まるにつれ水源涵養機能(水浸透能)が高まる事を明らかにした。土中への水浸透速度は細根の現存量の増加と有意な相関があった。種多様性は土中の細根量の増加を招き、そして、細根増加はミミズなどの土壌動物の増加、土壌空隙の増加を促し、それらが容積密度や土壌空隙率を増やし,結果的に水浸透を促したものと統計的に推測された。1.種多様性維持メカニズムの解明:ジャンゼン・コンネル仮説の検証を暗い林内だけでなくギャップなど明るい場所でも行なった。暗い林内ではこれまでと同様に同種実生の距離依存的死亡が見られたが、明るいギャップでは同種実生の成長・生存を菌根菌(外生菌根菌・アーバスキュラー菌根菌など)が菌糸ネットワーク通じて大きく促進している事が明らかになった。

したがって、ギャップが出来た場合、そして病原菌の影響が小さい場合はジャンゼン・コンネル仮説に反して、同種の実生の定着を促し,種多様性を減少させることが予測された。2.生態系機能の解明: 9年前に設定したスギ人工林の間伐強度別試験地は、現在、広葉樹の混交程度の異なる林分になっている。この林分を用いて、種多様性の回復の程度が生態系機能(土壌栄養塩のリサイクル、水源涵養機能など)に及ぼす影響について解析した。スギ人工林内に侵入した広葉樹の種多様性(種数)が増加するほど生態系機能が向上する事が明らかになった。種多様性の増加とともに土壌栄養塩が植物に有効に使われ、根係層ならびに下層土に残留する無機態窒素が少なくなることを明らかにした。また、地上部の物質生産性も種が多様なほど最大になった。3.木材の形質とCO2固定能:強度間伐区ではスギの枝が下から出るので形質が悪くなり、さらには林分材積成長量も減少した。一方無間伐区では枝下高も高く林分材積成長量も最大であった。種多様性の回復や生態系機能の向上には強度間伐が最適であるが木材生産効率も考慮した最適な人工林施業を考える必要が示唆された。試験地の設定・調査も滞りない。病原菌と菌根菌の特定に時間がかかっており、今年度は特定した菌類を使った接種試験を大規模に行なう予定である。25年度が最終年度であるため、記入しない。ジャンゼン・コンネル仮説の検証を暗い林内だけでなくギャップなど明るい場所でも行なったところ、明るいギャップでは菌根菌(外生菌根菌・アーバスキュラー菌根菌など)の働きが病原菌よりも強い事が明らかになった。これは種多様性維持メカニズムの解明にとって極めて重要な知見である。我々の設定したスギ人工林の間伐強度別試験地は、現在、広葉樹の混交程度の異なる林分になっている。このような混交程度の発達した林分は世界的にも珍しい。この林分を用いて、種多様性の回復の程度が生態系機能(土壌栄養塩のリサイクル、水源涵養機能など)に及ぼす影響について解析したが、その結果は本年度の生態学会の企画集会でまとめて発表した。世界的にも到達度の高い研究である。内生菌が重要な役割を果たしている事が分かって来たので、内生菌の種類や機能についても明らかにする予定である。病原菌の種特異性は既に明らかにしたが、明るいギャップでの菌根菌(外生菌根菌・アーバスキュラー菌根菌など)の種特異性は明らかになっていない。今年度はDNAによる種同定、接種試験による菌根菌の種特異性について明らかにする。土壌栄養塩サイクルに及ぼす窒素無機化を促す古細菌相を明らかにする。種多様性が高いほど土壌有機物の分解が盛んで、土壌中の無機栄養塩も少ない事が明らかになった。これは土壌表層の細菌相が大きく変化している事を伺わせる。これを解析する。
タイ国チェンライ県住民コホートを用いた慢性疾患予防に関する介入対照研究

タイ国Chiang Rai県の8保健センターを介入と対照の2群に分け、塩分測定計による摂取塩分を可視化し集団減塩教室を行う無作為介入研究を実施した。介入群では塩分摂取量は有意に低下した。一日10g以上の高塩分群は高血圧の家族歴、降圧剤服用歴、週2回以上の運動が有意に高かった。高塩分群は塩分に関する意識が有意に低く、健康教育の必要がある。一方、MaeTha郡の保健センターを受診するリスク患者に禁煙介入研究を開始した。禁煙指導、家族支援、ニコチンガム使用をパッケージとした新規禁煙介入群129人、従来群132人、禁煙意思のない対照群29人の計290名が登録され、現在、データを集計中である。1.目的;「介入研究」では、Muang郡において減塩介入を開始し、Lampang県で禁煙介入計画案を作成した。2.方法;介入研究では、Muang郡8ヶ所の保健センターを無作為に2群(介入センターと対照センター)に分ける無作為クラスター介入研究を開始し、減塩介入と眼底検査を実施した。Lampang県で実施する新たな禁煙介入計画案を作成した。3.結果と考察;繰り上げ金で購入した血圧計、塩分濃度計、減塩モニタ、ウロペーパーを用いて、Muang郡Doi Lan保健センターにおいて、約30名を対象に予備調査を実施した。その試行を基にプロセスの修正を行い、本調査を実施した。本調査は、保健センターあたり100名以上の患者数を有する8ヶ所の保健センターを受診する高血圧及び糖尿病患者からFramingham Score 15%以上の783名をリクルートし、就寝時尿から推定摂取塩分量と血圧をアウトカムとし、また減塩行動と費用に関するベースラインデータを収集した。2012年3月から順次介入保健センターで塩分測定器を用いた減塩教育を開始した。更に、同研究の対象者を用い対照者合わせて914名において眼底撮影による網膜血管径の測定を行った。なお、本減塩介入は国際的介入研究データベースによる認証を取得した(認証番号;ISRCTN39416277)。1.目的;「コホート研究」では、Chiangrai県病院における高血圧及び糖尿病患者の罹患背景の解析を行った。「介入研究」では、Muang郡において減塩介入を開始し、Lampang県で禁煙介入計画案を作成した。2.方法;コホート研究では、高血圧及び糖尿病患者の分布を地理情報システム(GIS)により解析した。介入研究では、Muang郡8ヶ所の保健センターを無作為に2群(介入センターと対照センター)に分ける無作為クラスター介入研究を開始し、減塩介入と眼底検査を実施した。3.結果と考察;GIS解析で、糖尿病患者罹患率は居住地域(p<0.001)と農業地域(p<0.001)で強い相関を認め、生活習慣病の地理的分布に特異性があることが明らかになった。Muang郡保健センターのうち1ヶ所あたり100名以上の患者数を有する8ヶ所の保健センターを受診する高血圧及び糖尿病患者からFramningham Score15%以上の783名をリクルートし、就寝時尿から推定摂取塩分量と血圧をアウトカムとし、また減塩行動と費用に関するベースラインデータを収集した。禁煙介入は、Chiangrai病院外来では必要サンプル数を集めることが難しいことから、既に喫煙者の診療システムが構築されていたL.ampang県Mae Tha郡を研究サイトとして実施することにした。禁煙希望者約400名を無作為に2群(従来の禁煙サービス提供群と動機づけ手法等を採用した新サービス提供群)に分け、呼気CO濃度をアウトカムとした非盲検介入研究案を立案した。タイ国Chiang Rai県Muang郡において8か所の保健センターを2群に分け(介入センターと対照センター)、介入センターでは塩分測定計による接種塩分の可視化を図った2回の集団減塩教室を行う無作為クラスター介入研究を実施した。両センターに受診する糖尿病・高血圧患者のうちFraminghamスコアーが15%以上のリスク患者(介入センター384名、対照センター394名)の血圧、就寝時蓄尿中Na濃度測定を1年間測定した。

平均年齢は65.2歳で、一日塩分摂取量10g以上の高塩分摂取群(n=431)は10g未満の低塩分摂取群と比べ収縮期、拡張期血圧とも有意差を認めなかったが、高塩分摂取群で高血圧の家族歴、降圧剤服用歴、週2回以上の運動が有意に高かった。しかし、高塩分摂取郡は低塩分摂取群に比べ塩分摂取に関する意識が有意に低かったことから、高塩分摂取患者には塩分制限の健康教育を積極的に提供する必要性が示唆された。また同じ対象者の網膜血管径を測定したところ、推定網膜中心動脈径は133.44±16.2μm、推定網膜中心静脈径は210.46±23.7μm、その比率は0.64であった。男女差は認められなかったが、4分位で分けた最高年齢層は最少年齢層と比べ有意に血管系が高かった(p<0.009)。一方、Lampang県MaeTha郡の保健センターを受診するFraminghamスコアーが15%以上のリスク患者に禁煙介入研究を開始した。医療従事者による禁煙指導、家族支援、ニコチンガム使用の3つをパッケージとした新規禁煙介入群129人と、禁煙に特化した支援を行わない従来群132人、禁煙意思のない対照群29人の計290名の登録が終わり、現在新規介入の効果測定のためデータを集計中である。2.方法;Muang郡保健センターに受診する糖尿病・高血圧患者のうちFraminghamスコアーが15%以上のリスク患者を対象とする。8ヶ所の保健センターを無作為に2群(介入センターと対照センター)に分け、無作為クラスター介入研究を実施する。介入センターでは2回の集団減塩教室を行う。2センターのすべての対象者に血圧、就寝時蓄尿中Na濃度測定を1年間行う。他方、Lampang県で実施する新たな禁煙介入計画案を作成する。3.結果と考察;減塩研究の介入センターでは384名、対照センターでは394名が参加した。減塩教室参加率は保健センター毎に異なり、第1回目7092.4%、第2回目71.984.2%であった。介入開始後3ヶ月後の2群合わせたフォローアップ率は98.5%であった(1年後のフォローアップ率は現在集計中だが、概ね95%以上)。介入群では尿中Na濃度が開始前8.95g/100g、介入3ヶ月8.38(開始前と比べp<0.001)、1年後8.33(開始前と比べp=0.003)と有意に低下したのに対し、対照群では同じく9.86、9.98(開始前に比べp=0.922)、9.76(開始前に比べp=0.927)と開始前と変化がなかった。血圧は、2群とも開始前に比べ3ヶ月後、1年後に有意に低下していた。また、2群間の血圧には統計的差が認められなかった。禁煙介入はChiangrai県内の病院外来では必要サンプル数を集めることが難しいことから、既に喫煙者の診療システムが構築されていたLampang県を研サイトとして実施することにした。禁煙介入における看護師用禁煙支援ガイドブックおよび家族支援評価表を作成し、妥当性を検証した。研究期間の半分を終了したが、減塩介入研究は予定通り進捗しており、禁煙介入研究もサイトの選定と研究プロトコールの作成もほぼ終了していることから、近いうちに開始の目途が立っている。25年度が最終年度であるため、記入しない。減塩介入研究は予定通り終了した。禁煙介入研究はサイトの選定、研究プロトコールの作成、研究従事者への研修も終了し、必要な評価指標も作成できているが、タイ側での倫理委員会の承認に時間がかかっており、開始時期が当初予定よりやや遅れたが、新年度から実施予定である。
市場メカニズムを活用した環境政策の経済評価：構造推定アプローチによる実証分析

本研究は、排出権取引制度に代表される市場メカニズムを活用した環境政策の経済評価を行う。研究の第一段階として、排出権取引制度下における企業行動の実証モデル及び構造推定手法を開発する。その上で、シミュレーション分析を用いて以下の二課題について分析を行う。(1)排出物による健康・環境被害が発生場所によって異なる場合にどのような市場設計を行うべきかについて検討する。(2)市場における排出権価格の不確実性が、規制企業の環境投資へ与える影響を評価する。また、排出権価格の不確実性を低減させる手法として提案されている制度(上限・下限価格制度など)の有効性について評価する。
環境保全型農業促進補助金の効果に関する実証研究

初年度である2018年度には、3つある目的の1つ目である、「目的1:環境保全型農業促進補助金は、農家の環境保全型農業開始の意思決定に対し、実質的にどの程度影響をしたのかについて明らかにする」を達成するための、アンケート作成を行うことが目標であった。このアンケート作成は、先行研究と比べながら、現在進行中である。また、2018年度には、農林業センサスを用いた、農家の環境保全型農業への取り組みについての意思決定の決定要因の分析を行う予定であった。これは、現在、農林業センサスのデータベースの構築を進行中である。一方で、滋賀県を対象とし、環境保全型農業に関わる意思決定について、農家へのアンケート調査を行うことができた。990戸の農家を対象にしたアンケートを行い、約45%の農家から回答を得ることができた。ただし、分析はこれから行うところである。このアンケート調査から得られるデータによって、農家の環境保全型農業によって発生する付加価値に対する期待、集落における対人関係に関する姿勢、将来世代への集落の環境の保存へ嗜好、環境保全型農業を行うことが生み出す外部性(雑草の拡散)に対する懸念などが、農家の環境保全型農業の実施確率にどの程度影響を与えるのかということについて、明らかにすることができる。本来であれば、2018年度に全国の農林業センサスを用いた分析を行う予定であったが、現在、農林業センサスのデータを用いたデータベースを構築をしている途上にある。その意味で、計画時の想定以上に進んでいるわけではない。その一方で、計画時には初年度に行う予定にはなかった、滋賀県を対象にした、農家の環境保全型農業の意思決定のアンケート調査を行うことができたため、ここでは「おおむね順調に進展している」という判断をしている。本年度は、新たに農家の環境保全型農業に関するアンケート調査を行う。2018年度に行った調査では、農家の意思決定に影響を与える重要な変数(学歴、所得、家族構成)の情報を得ることができなかった。そこで、これらの情報を得ることも本アンケートを行う際に注意するべき点である。また、農家の環境保全型農業に関わる意思決定と、農業経営に関わる意思決定を同時に推定することも目標としたアンケート調査を行う予定である。さらに、農林業センサスを用いた分析も行う予定である。本務校で与えられている個人の研究費を効果的に用いることにより、2019年度に2018年度使用額に余りを残すことに成功したためである。この余剰を足すことにより、2019年度のアンケート調査をより大規模に行うことができる。
BMPを歯根面に塗布しセメント質を再生させる新しい歯周組織再生療法の開発

BMP-2を歯根象牙質表面に塗布し,セメント質を再生させる術式の検討を平成16年度より継続して行った.また平成18年度ではセメント質の再生量をさらに増加させるため,BMP-2を塗布し、さらにコラーゲンゲルを併用移植したモデルでの組織学的評価もおこなった.犬8頭の上下顎前臼歯歯根(128部位)の頬側歯肉歯槽粘膜を部分層弁で剥離し,骨膜を除去した後,高さ6mmの裂開状の骨欠損を作製し,露出した歯根面をルートプレーニングしてセメント質を除去した.次に歯根象牙質表面を24%EDTAにて3分間脱灰し4群に分け,BMP/Gel群ではrhBMP-2溶液(1000μg/ml)を歯根象牙質表面に塗布後さらにコラーゲンハイドロゲルを塗布,BMP群ではrhBMP-2のみを塗布,Gel群ではコラーゲンハイドロゲルのみを塗布,未塗布群では何も塗布せずに歯肉弁を復位縫合した.1,2,4,8週後,通法に従い脱灰薄切標本を作製,HE重染色を行い,組織学的観察および計測を行った.結果,8週後の歯槽骨新生率は,BMP/Gel群:87%,BMP群:65%,Gel群:41%,未塗布群:29%であり,BMP/Gel群は未塗布群(p<0.01),Gel群,BMP群(p<0.05)と比較して有意に大きかった.セメント質新生率はBMP/Gel群:45%,BMP群:48%,Gel群:39%,未塗布群:29%であり,BMP/Gel群はBMP群と比較して有意差は見られなかった.また,骨性癒着率はBMP/Gel群:6%,BMP群:9%,Gel群:0%,未塗布群:0%でいずれも少なかった.以上の結果からBMP-2塗布とコラーゲンゲルを併用移植したモデルでは,セメント質再生と同時に歯槽骨の再生が強く促進されることが明らかになり,新しい歯周組織再生療法として有効であることが明らかになった.BMP-2を歯根象牙質表面に塗布し,セメント質などの歯周組織再生に与える影響を検討した.イヌ上下顎前臼歯歯根頬側部を部分層弁剥離して,骨膜を除去した後,6mmの裂開状骨欠損を作成して歯根膜,セメント質を除去した.象牙質表面を処理しないものを未処理群,象牙質表面を24%EDTAで脱灰処理後,さらに0,100,400,1000μg/mlの濃度に調整したBMP-2を塗布したものをそれぞれ0群,100群,400群,1000群とし,4,8週後に病理組織学的観察と組織学的計測を行った.その結果,セメント質新生率は8週の1000群が62.6±15.0%で0群の39.6±13.7%と比較して有意に大きい値を示し,BMP-2を塗布した群では既存のセメント質と連続しないセメント質様硬組織が観察された.骨性癒着率は4週の400群,1000群でわずかに観察された.また,8週の骨性癒着はごくわずかで,すべての群間に有意差は認められなかった.新生骨はすべて既存の歯槽骨と連続して形成され,8週後の400群と1000群の歯槽骨新生率はそれぞれ59.4±15.7%,62.4±11.1%で未処理群21.3±16.8%,0群39.7±16.1%と比較して有意に大きかった.接合上皮深部増殖率は,8週において400群と1000群が0群と比較して有意に小さかった.この結果をふまえ詳細な組織学的評価,およびセメント質の再生量をさらに増加させるためのBMP-2の塗布方法の検討を研究継続中である.BMP-2を歯根象牙質表面に塗布し,セメント質などの歯周組織再生に与える影響の検討を平成16年度より継続して行った.また平成17年度では長期間でのBMP-2の効果を検討するため16週までの経時的組織学的評価を行った.犬9頭の上下顎前臼歯歯根(60部位)の頬側歯肉歯槽粘膜を部分層弁で剥離し,骨膜を除去した後,高さ6mmの裂開状の骨欠損を作製し,露出した歯根面をルートプレーニングしてセメント質を除去した.その後,象牙質表面を24%EDTAにて処理後,400μg/mlに調整したrhBMP-2を塗布し,実験群とした.また,rhBMP-2を塗布しないものを対照群とした.4,8,16週の観察期間終了後,通法に従い組織標本を作製し,組織学的観察と組織学的計測を行った.その結果,歯槽骨再生率は実験群4週で対照群と比較して有意に増加し,その後8週,16週と経過しても4週と比較して有意な増加は認められなかったが,16週実験群で55%であり,16週対照群35%に対して有意に大きかった.セメント質再生率は実験群で対照群に比較して大きい傾向を示したが,実験期間中に有意差は認められなかった.歯根吸収率は両群とも5%程度であり,経時的な差はなかった.

骨性癒着は4週実験群で対照群に比べて有意に多く観察され,その後16週まで経時的に有意な変化はみられなかった.接合上皮深部増殖率は4週実験群で対照群に比べて有意に小さく,その後16週まで経時的に有意な変化はなく,16週実験群で10%であり,対照群は23%であった.以上から,再生された歯槽骨は吸収されることなく長期的に維持できると考えられ,骨性癒着や歯根吸収が一部に生じても経時的に癒着が拡大したり吸収が進行することはないことが明らかになった.現在さらに詳細な組織学的評価を継続中である.また,セメント質の再生量をさらに増加させるためのBMP-2の塗布方法の検討を目的として,コラーゲンゲルを併用移植したモデルを作製し,現在組織学的評価中である.BMP-2を歯根象牙質表面に塗布し,セメント質を再生させる術式の検討を平成16年度より継続して行った.また平成18年度ではセメント質の再生量をさらに増加させるため,BMP-2を塗布し、さらにコラーゲンゲルを併用移植したモデルでの組織学的評価もおこなった.犬8頭の上下顎前臼歯歯根(128部位)の頬側歯肉歯槽粘膜を部分層弁で剥離し,骨膜を除去した後,高さ6mmの裂開状の骨欠損を作製し,露出した歯根面をルートプレーニングしてセメント質を除去した.次に歯根象牙質表面を24%EDTAにて3分間脱灰し4群に分け,BMP/Gel群ではrhBMP-2溶液(1000μg/ml)を歯根象牙質表面に塗布後さらにコラーゲンハイドロゲルを塗布,BMP群ではrhBMP-2のみを塗布,Gel群ではコラーゲンハイドロゲルのみを塗布,未塗布群では何も塗布せずに歯肉弁を復位縫合した.1,2,4,8週後,通法に従い脱灰薄切標本を作製,HE重染色を行い,組織学的観察および計測を行った.結果,8週後の歯槽骨新生率は,BMP/Gel群:87%,BMP群:65%,Gel群:41%,未塗布群:29%であり,BMP/Gel群は未塗布群(p<0.01),Gel群,BMP群(p<0.05)と比較して有意に大きかった.セメント質新生率はBMP/Gel群:45%,BMP群:48%,Gel群:39%,未塗布群:29%であり,BMP/Gel群はBMP群と比較して有意差は見られなかった.また,骨性癒着率はBMP/Gel群:6%,BMP群:9%,Gel群:0%,未塗布群:0%でいずれも少なかった.以上の結果からBMP-2塗布とコラーゲンゲルを併用移植したモデルでは,セメント質再生と同時に歯槽骨の再生が強く促進されることが明らかになり,新しい歯周組織再生療法として有効であることが明らかになった.
生活管理の視点からみた収納様式に関する研究

戸建住宅および公団分譲集合住宅を対象に住み方調査を行った.その結果,選択的に保有,出納される生活用品の保有率の高さや,収納や出納状況に対して不都合を抱える世帯の多さ,中でも死蔵品の問題を明らかにする一方,戸建住宅における納戸保有率の高さと,それらが4畳未満の小室中心でほとんどが寝室近くや屋根裏などの寝室圏に設置されていることを明らかにした.以上より,持ち物の見直しなど,生活管理行為と集中収納空間の使いこなしによる収納様式の構築の必要性を指摘した.さらに集合住宅では,集住のメリットを活かしたモノの管理に関わる共用,循環のシステムも含めた収納様式の構築を提唱した。本研究は、住宅計画における古くて新しい収納の問題を生活管理の視点から検証することで、収納、管理行為と対応する空間にする望ましい収納様式の構築を考える。平成21年度調査として戸建住宅を対象とした質問紙調査を実施した。調査住宅地は京都府宇治市に平成元年より分譲された郊外住宅地である。調査期間は平成21年6月25日7月7日。有効サンプル数251を得た。年間を通じ周期的、散発的に出納するモノとして、季節用品、行事品、室内装備品、スポーツ・レジャー用品、日用品ストックに注目した。暖房器具は数種を組み合わせてかなりの台数を保有する。生活の多彩化、豊かさを反映して、行事、しつらえ、室内装備やレジャー関連の持ち物も多い。かなりのモノが周期的に出納されている一方、しまいっぱなしや出しっぱなしのモノも多い。これらの収納に共通して納戸が使われているが、出納状況にはばらつきがある。滞積するモノの処遇の問題を抱える世帯は多い。衣類や本などの増えていくもののほか、季節用品や行事用品など、周期的に出納するモノを「収納に困る」と指摘する世帯は少なくない。持ち物の見直しを日常的、あるいは季節の変わり目や大掃除の機会に定期的に行う世帯がある一方、不定期(モノが増えたら)であったり、見直す習慣を持たない世帯が存在する。見直しの如何により、住空間の秩序や収納の総合評価は大きく異なる。持ち物を見直し、モノとの関わりを振り返る生活管理的行為と、その管理拠点となりうる集中収納空間としての納戸がそろうと評価が高い。両者がモノ収納、管理にとって望ましい収納様式を構築していくうえでの両輪になると考える。その場合、集中収納空間としての納戸は単に確保されればよいというものではなく、空間条件の如何が大きく関わると考えられる。次報ではこの納戸に注目して、そのあり方を検討する。平成21年度調査の成果のうち、「モノの出納と生活管理の状況」にひきつづき、調査のもうひとつの柱であった「集中収納空間としての納戸とその使われ方の実態と評価」について、質問紙調査回答者への追跡調査(インタヴューおよび観察)を加え、さらなる分析をした結果、納戸の保有率は83%と極めて高いこと、その空間特性として、当初から設置されている納戸は、4畳未満の小間中心、約2割の居室を転用した納戸は6畳以上のものが多く、大多数が寝室近くや屋根裏などの寝室圏に設置されていることが明らかになった。さらに使われ方は納戸1室の場合、季節用品や非日常品の収納が多いが、ストックを含む日用品収納、更衣機能を含む衣類収納と、これらを複合した機能をもつものがあり多様であること、納戸2室の場合は、2室とも「非日常品」収納として使う場合と、「非日常品」と「日用品」収納に使い分ける場合、大きく2つに分かれることが明らかになった。空間条件として、機能(収納品)に対応する住宅における位置どりと、収納品への生活管理行為の重要性を指摘できる。さらに日用品の収納や、非日常品と不用品などの異種のものの分類収納のために、作りつけの棚など、納戸内に分類収納のための空間的なしかけが必要である。なお、以上の調査分析と併行して、住宅メーカー側の収納空間のデザインの取組状況として、プレハブ住宅メーカー20社の企画住宅カタログの分析、京都市内に供給されている建売住宅の動向として、2010年1月から2月の新聞折込広告に掲載された分譲住宅137件の平面分析を行なった。本年度末には最終年度初めに実施する集合住宅を対象とする住み方調査の調査票の作成、調査対象の選定作業にとりかかった。本研究は、住宅計画における古くて新しい収納の問題を、生活管理の視点から検証することで、収納、管理行為と対応する空間による望ましい収納様式の構築を考えるものである。これまでに戸建住宅において持ちモノの見直しや生活規範の設定などの生活管理的行為と、集中収納空間の使いこなしによる収納様式の確立が重要であると指摘してきた。23年度は、収納空間の制約が厳しい集合住宅において、住宅内に増えていくモノへの保有管理も含めた収納様式のあり方を、実態の検証から探った。

研究方法は、京都市内の公団の分譲集合住宅団地において、供給時に3LDKの間取りの住戸を対象にした質問紙調査である。調査期間は2011年5月30日6月11日。有効票163を得た。それにより得た研究成果は次のとおりである。納戸を設置している世帯は、分譲時に計画されていたケースを含み54世帯(33.2%)で、戸建住宅に比べ設置率は低い。その使い方をみると、日用品、非日常品、衣類、不用品など多様な品目をまとめる複合的な使い方をしている割合が戸建住宅に比べ多く、各室の収納空間の制約を納戸で受け止めている様子がうかがえる。持ち物の見直しなどのモノに関わる生活管理の状況は戸建住宅と変わらない。納戸を保有し、定期的な見直しをしている世帯の空間秩序や収納に対する総合評価は高く、集中収納空間と生活管理による収納様式の構築は集合住宅においても求められる。ただし間取りの制約がある集合住宅の問題として、収納空間の絶対量の不足、衣類や書籍など住宅内に増えていくものの処遇の問題が指摘され、実際に「実家」など住宅外に収納空間が拡散している実態が判明した。衣類や書籍などについては、保有の「節制」のほか社会サービスを利用して保有を調整する状況が明らかになった。集住のメリットを活かしたモノの共有、循環のシステムへの一定の要望もあることからも、外部の協同システムやサービスを視野にいれた収納様式の検討が望まれる。
知覚は伝染するのか？：心理物理と脳情報デコーディングによる検証

本研究の最終目的は「ヒトが他者の視知覚を推測する際には自分自身の視知覚を用いる」という仮説を、心理物理実験と機能的磁気共鳴・脳イメージング(functional MRI)、最先端のデータ科学手法(脳情報デコーディング)を組み合わせて検証することである。プロジェクトでは、より具体的な仮説として「ヒトが他者の視知覚を推測する際には、自分自身の“(脳内)初期視覚システム"を使う」を打ち立てて、心理物理実験で検証した。検証には運動残効と呼ばれる現象を利用した。運動残効は「一定方向に動く視覚刺激を見た後に静止した刺激を見ると、最初に見た刺激とは逆の方向に動いて見える」という現象のことであり、脳の初期視覚システムで頑健に起こることが広く知られている。視点転換課題(Visual Perspective Taking task)とランダム・ドット・モーション課題(Random Dots Motion task)を組み合わせた心理実験の結果、以下のことを明らかにした。まず、「ランダム・ドット・モーション課題において自分自身が運動刺激を見た後には、自分の見た運動刺激とは逆方向の運動残効が起こる」ことを確認した。これは先行研究の追試に相当し、実験課題の妥当性を担保するものである。次に、「他者が見ている運動刺激を推測する視点取得課題において、他者の見た運動刺激とは逆の方向に運動残効が起こる」ことを発見した。この結果は、「運動残効は脳の初期視覚システムで起こる」という先行研究の知見と併せて、「ヒトが他者の視知覚を推測する際には、自分自身の“(脳内)初期視覚システム"を使う」ことを示唆するものである。ヒトは社会的動物であり、他者との協調なしには生きていけない。互いに協調することで、我々は社会を発展させてきた。他者とうまく協調するには、他者の感情や意図、好み(選好)や価値観などの心理状態・傾向を正しく推測する必要がある。本研究では、これまでの研究であまり注目されてこなかった「他者の視知覚の推測」に新たに焦点を当てる。具体的には、心理物理実験と機能的磁気共鳴・脳イメージング(functional MRI)、最先端のデータ科学手法(脳情報デコーディング)を組み合わせて、「“他者の視知覚の予測"に“自分自身の視知覚システム"が関与している」という仮説を検証することを目指す。2017年度はまず予備的な心理物理実験を行なった。実験デザインは知覚学習課題の枠組みに則り策定した。予備実験で「他者の視知覚を予測することで、被験者自身の知覚が変化し得るのか?特に、知覚成績の悪い他者の知覚を予測することで、被験者自身の知覚が悪化するのか?」について調べた結果、「被験者自身の知覚が変化する」というはっきりした証拠は得られなかった。次に、予備実験のデータを基に研究代表者と研究分担者で議論を重ね、実験デザインの再検討と微調整を行った。2017年度の後半には、「“他者の視知覚の予測"に“自分自身の視知覚システム"が関与している」という仮説を他者視点取得課題の枠組みで検証するという方針を立て、文献検索や実験デザインの詳細な検討などを行った。予備実験の結果を受けて実験デザインの見直しを行ったが、新たな実験デザインも考案でき、計画の遂行は概ね順調であるといえる。今後は新たに策定した実験デザインを用いた予備心理物理実験を行い、その後は速やかに機能的脳イメージング(fMRI)実験の実施及びデータ解析を行う予定である。今年度は予備心理実験の実施と機能的脳イメージング(fMRI)実験計画の微調整を行なった。研究代表者の在外研究などもあり、機能的脳イメージング(fMRI)の本実験を行わなかったことで予算の繰越しが生じた。繰越し分は次年度の機能的脳イメージング(fMRI)に係る費用に充てる予定である。
培養３次元軟骨組織の構築と非破壊的解析技術による軟骨再生医療

顎顔面領域の先天性奇形に対し、生体外で培養した軟骨組織を移植する再生治療が望まれる。しかしながら、間葉系幹細胞(MSC)を軟骨組織へ分化させる場合、通常は脱分化が起こってしまい、十分な大きさで高品質な軟骨を構築するのは困難であった。我々は、MSCを新規足場材料多孔性ナノゲル架橋ハイブリッドゲルで培養することで、通常の培養の5倍以上の大きさの軟骨組織を構築することに成功したが、さらなる大きさと高い品質(2型コラーゲンとプロテオグリカン多く含む、しなやかな軟骨)が求められる。そこで本研究では、多孔性ナノゲル架橋ハイブリッドゲルとMSCとの併用により、大きく高品質な軟骨組織を構築・維持する技術を創生する。ヒトMSCを多孔性ナノゲル架橋ハイブリッドゲル上で培養することで、3次元軟骨組織を構築することに成功した。また、ラマン分光法により軟骨基質を非破壊的に解析することにも成功している。培養軟骨組織を動物モデルに移植し、生体内で良質な軟骨組織が構築できるか検討する。本課題が平成30年度国際共同研究強化(A)に採択され、当初の予定通り研究を遂行するのが困難となり、研究計画を調整する必要が生じた。動物実験に必要な消耗品の購入は、次年度以降に持ち越す。
骨髄液エクソソームにフォーカスした低リスクMDSの造血不全の病態解明と、治療応用

低リスクMDSは生命予後hあ比較的良好であるものの頻回の輸血や通院などで罹患者のQOLは極めて低いことが多い。その原因として異常造血細胞から分泌される細胞外小胞(エクソソーム)が考えられるため、骨髄液を解析して特異的な原因の候補を同定し、造血幹細胞およびその支持組織である間葉系幹細胞を用いた解析によって妥当性を検証する。
ナノスケールパターンでの液体濡れ特性の解明

微細な穴に液体はどのように侵入するのか、という問題に対して研究を行った。両端が解放されているような系に比較して、先端を封じた管に関しては研究例が少ない。実験の結果、端を封じた管では、表面張力のみでは管を濡らすことはほぼ不可能であった。外部圧力の印加によって強制的に液体を侵入させた場合、濡れの大半は気体の圧縮によって発生しており、気体が溶解する効果は極めて少ないことが示された。微細孔の濡れ特性に関し実験および理論モデル構築を行った.まず幅広く研究されているキャピラリーライズについて実験を行い,粘性による非定常性を考慮したモデル構築を行った.次に先端を封じることで微細孔の濡れ特性について調査を行った.内径が100マイクロメートル程度の場合,通常のキャピラリー内の上昇に比べて10分の1以下程度の濡れになることが明らかになった.また平衡状態で気液界面での表面張力によって生じる内圧がすぐには発生しないため,全く液は侵入せずに,初期条件として微細孔内が高圧では無く,非定常性が重要であることを示した.次年度には,比較的大きな管系での実験および理論モデル構築を行った.初年度の結果にて微細孔ほど孔が濡れやすく,洗浄も容易だったためである.その結果,内径が2ミリメートル程度の場合,先端を封じることによって表面張力による細管濡れは発生せず,濡らすためには外部圧力が必要であることが明らかになった.また外部圧力によって濡れる場合には,その90%以上が気体の圧縮によっており,物質移動の影響は小さいことが示された.従来のモデルにおいては,物質移動のみを考慮しているため,微細孔の濡れのモデルについて本質的に書き換える必要があることが明らかになった.また超純水を使用した実験では,一回目と二回目以降の圧縮において大きな違いが生じており,狭い限られた液に気体が溶解するため,液体内の溶解分布も大きな影響を示すことが明らかになった.微細な穴に液体はどのように侵入するのか、という問題に対して研究を行った。マイクロ・ナノスケールの微細パターンの濡れを解明するため,マイクロスケールでの実験および理論モデル構築を行った.まず理論モデル構築には,微細キャピラリーの濡れを表現することができる,ルーカス・ウォッシュバーン式を応用した.微細パターンを表現するために,表面張力,重力,粘性散逸の釣り合い式に,微細パターン内の圧力変化に関する項を追加しモデルを構築した.そのモデル解析の結果,内径が100マイクロメートル程度の場合,通常のキャピラリー内の上昇に比べて10分の1以下程度の濡れになることが明らかになった.またナノスケールの微細孔の場合には表面張力による気体側のラプラス圧が過大のため,その圧力が増加する過程を考慮することが重要であり,従来のモデルのように,初期条件として微細孔内が高圧では無く,非定常性が重要であることを示唆した.次にガラスキャピラリーを用いた簡易実験を行った.まず表面張力によって重力と釣り合うまでの液侵入実験を行い,ガラスの接触角を評価し,いずれも親水性であった.次にそのキャピラリーの片方を封じ,微細キャピラリーの濡れ実験を行った.その結果,数百マイクロメートルオーダーのガラスキャピラリーにおいては,モデルでも示されたように,平衡状態で気液界面での表面張力によって生じる内圧がすぐには発生しないため,全く液は侵入しなかった.また脱気した水においても実験を行ったが,ラプラス圧が発生しないことから,全く液は侵入しないことが明らかとなった.現状の理論モデルにおいては,表面張力によって気体が圧縮されることを仮定しているが,実際にはその圧力増加によって液中へと気体が溶解することが予想される.今後,気体溶解の影響をモデル化し,実験によってモデルの正当性を評価する予定である.当初の予想とは大きく異なり,モデルによれば,微細なパターンほど濡れやすいことが明らかになった.そのため実験において大きな方向転換を行ったが,今のところ順調に進んでいる.今年度明らかにされた,界面移動の非定常性のモデルを高精度化し,気液界面での物質移動のモデルを組み込む.また実験においても液体中の溶存ガスの影響を調査することで,モデルの正当性を評価し,現象の解明を図る.基本的に小型の実験装置の開発に使用する.物質移動の効果を調査するため,ガラスキャピラリーを加圧された液体チャンバーに接続して,そのキャピラリー内の界面挙動を調査する.そのために必要な実験装置,消耗品等に使用する.
フローサイトメトリー法を応用した好中球活性酸素産生能の分析法の確立と活性評価

まず実験動物を用いた種々の基礎的研究を進めるために、ラットの末梢血を用いた好中球の貪食能と活性酸素産生能をフローサイトメトリー法で測定する諸条件に関して基礎的検討を行った。貪食粒子としては黄色ブドウ球菌をfluorescein isothiocynate(FITC)で蛍光標識し、FITCの濃度依存性から貪食能測定における至適濃度を決定した。活性酸素産生能は、スーパーオキシドと反応するhydroethidine(HE)の濃度依存性より至適濃度を決定した。さらにFITCとHEを異なる波長で検出することにより、同一細胞レベルで貪食能、活性酸素産生能の同時測定を可能にした。また従来用いてきたNBT還元法も同時に実施し、フローサイトメトリー法と測定結果を比較したところ、貪食能と活性酸素産生能ともに両測定法間で強い正の相関が認められた。次にヒトの末梢血を用いて検討を進めた。まずヒトの末梢血では、フローサイトメトリー法を用い好中球、単球、リンパ球の分別に関して、測定後の溶血操作の影響が出ることが判明したため、適切に分別するための操作法を検討し改善を行った。ま、た全血からの各種細胞の分離(単核球・好中球)操作によって、さらに分離後の経過時間によって、活性酸素産生能が低下することもわかり、分離後直ちに測定に入る必要性がある等の問題があり、全血で好中球の活性酸素産生能と貪食能との関連性を同時分析できるように測定条件の設定を進めた。活性酸素産生能の検出試薬としては、従来のHEのほかにDihydrorhodamine(DHR)-123,Dichrolo Fhlorescein Diacetate(DCFH-DA)の至適濃度まで含め検討し感度の向上を試みた。DHR-123は感度に優れ、好中球のmyeloperoxidaseの阻害剤であるNaN3を共存させ:ることにより全血のままでも高感度に検出できるようになったが、DCFH-DAは感度不良のため使用を断念した。貧食能の粒子については、黄色ブドウ球菌やZymosanをFluoresceinisothiocyanate(FITC)で標識して用いてきたが、生菌を培養し、蛍光標識する手順が複雑で調整ごとにばらつきが大きく、またZymosanは好中球を凝集させ、好中球のゲートが偏倚してしまうため、フローサイトメトリー法の測定には適さないことが判明した。そこで、蛍光色素を含む径1μmのCarboxylate Microspheresを用いたところ、煩雑な事前調整の必要もなく、良好に貧食能を測定することができた。また、Carboxylate MicrospheresはHE、DHR-123と組み合わせても指標間で干渉が起こらないように設定することが可能となり、貪食能と活性酸素産生能の同時分析も可能となった。なお、フローサイトメトリー法において検出蛍光波長を変えることにより複数の指標を同時に測定できる原理を応用して、ヒト血漿サンプルを用いて各種サイトカインの同時測定を行った。従来法の酵素免疫測定法(ELISA)に比べ、必要となるサンプル量と測定の手間は少なくて済み、測定レンジも大きいが、測定感度に関してはELISA法の方が優れているヒとが確認された。これらの検討により、フローサイトメトリー法のmulti-channelな解析技術を活用し、従来なされてこなかった分析・評価ができるようになった。

貧食能の粒子については、黄色ブドウ球菌やZymosanをFluoresceinisothiocyanate(FITC)で標識して用いてきたが、生菌を培養し、蛍光標識する手順が複雑で調整ごとにばらつきが大きく、またZymosanは好中球を凝集させ、好中球のゲートが偏倚してしまうため、フローサイトメトリー法の測定には適さないことが判明した。そこで、蛍光色素を含む径1μmのCarboxylate Microspheresを用いたところ、煩雑な事前調整の必要もなく、良好に貧食能を測定することができた。また、Carboxylate MicrospheresはHE、DHR-123と組み合わせても指標間で干渉が起こらないように設定することが可能となり、貪食能と活性酸素産生能の同時分析も可能となった。なお、フローサイトメトリー法において検出蛍光波長を変えることにより複数の指標を同時に測定できる原理を応用して、ヒト血漿サンプルを用いて各種サイトカインの同時測定を行った。従来法の酵素免疫測定法(ELISA)に比べ、必要となるサンプル量と測定の手間は少なくて済み、測定レンジも大きいが、測定感度に関してはELISA法の方が優れているヒとが確認された。これらの検討により、フローサイトメトリー法のmulti-channelな解析技術を活用し、従来なされてこなかった分析・評価ができるようになった。本年度は、今後実験動物を用いた種々の基礎的研究を進めるにあたって、まずラットの末梢血を用いた好中球の貧食能と活性酸素産生能をフローサイトメトリー法で測定する諸条件に関して基礎的検討を行った。まず貧食粒子としては黄色ブドウ球菌をfluorescein isothiocynate(FITC)で蛍光標識し、FITCの濃度依存性から貧食能測定における至的濃度(0.003%)を決定した。活性酸素産生能は、スーパーオキシドと反応するhydroethidine(HE)の濃度依存性より至的濃度(8μM)を決定した。さらにFITCとHEを異なる波長で検出することにより、同一細胞レベルで貧食能と活性酸素産生能の同時測定を可能にした。また従来用いてきたNBT還元法も同時に実施し、フローサイトメトリー法と測定結果を比較したところ、貧食能(r=0.8749)、活性酸素産生能(r=0.8452)ともに両測定法間で強い正の相関が認められた。以上の研究成果は、日本衛生学会で発表した(日本衛生学雑誌59:194,2004)。またフローサイトメトリー法において検出蛍光波長を変えることにより複数の指標を同時に測定できる原理を応用して、血漿サンプルを用いて各種サイトカインの同時測定を行った。従来法の酵素免疫測定法(ELISA)に比べ、必要となるサンプル量と測定の手間は少なくて済み、測定レンジも大きいが、測定感度についてはELISA法の方が優れていることが確認された。以上の研究成果は、依頼原稿として掲載決定されていた論文(裏面)に新しい測定法による結果として追記し報告した。昨年度はラットの好中球を用いた分析法に関する基礎的検討を行い、貪食能と活性酸素産生能の測定においてある程度条件設定が確立できたので、本年度はヒトの末梢血を用いて検討を進めた。まずヒトの末梢血では、フローサイトメトリー法を用い好中球、単球、リンパ球の分別に関して、測定後の溶血操作の影響が出ることが判明したため、適切に分別するための操作法を検討し改善を行った。
In situでの自己組織化により生体適合性を向上させた心血管修復用パッチの開発

心臓血管外科領域における心血管修復用パッチとして,tissue engineeringを応用し,自己の細胞を術前に培養・播種などさせた生体分解性素材が近年注目されているが,こうした細胞処理はそれ自体が煩雑で侵襲的である他に,感染の危険性などの問題がある.これらを解決するため,我々は個体移植後には高圧系に耐え,遠隔期には消失する生体分解性高分子ポリマーpoly(lactic-co-glycolic acid)をscaffoldとして選択,さらに自己組織化を促進をねらいマイクロスポンジ化したコラーゲンをこれに架橋処理し,生体適合性を高めたパッチ素材(以下PLGA-コラーゲンパッチ)を開発した.in vitroでの基礎的実験に加え,動物実験としてイヌを用い,パッチの肺動脈主幹部への移植実験を行った.移植前に細胞播種を行った群と行わなかった群のそれぞれで移植後(2ヶ月・6ヶ月)の組織学的・生化学的・力学的検討を行ったが,いずれの群でも血栓形成は認めず,PLGA-コラーゲンバッチはほぼ完全に吸収されていた.組織学的には内皮細胞が一層に形成され,それと平行して平滑筋細胞が並び,細胞外成分としても十分な量の弾性線維及び膠原線維を認め,血管壁の再構築がなされていることを示した.また6ヵ月後では移植部位の細胞成分,細胞外成分とも自己組織と同等のレベルにまで達していることも示された.新規開発パッチでは,ex vivoでの細胞処理を行わずしてin situでの組織再構築の誘導,つまり移植部位でのshear stressによる影響,血管内膜の増殖等を考慮した,より自己組織に近い細胞環境,組織を3次元的に構築することが可能であることが示され,生体分解性高分子を基盤とし十分な耐久性も得られたという意味で,今回の研究は技術的にも倫理的にも臨床応用に近いものとして位置づけられる.心臓血管外科領域における心血管修復用パッチとして,tissue engineeringを応用し,自己の細胞を術前に培養・播種などさせた生体分解性素材が近年注目されているが,こうした細胞処理はそれ自体が煩雑で侵襲的である他に,感染の危険性などの問題がある.これらを解決するため,我々は個体移植後には高圧系に耐え,遠隔期には消失する生体分解性高分子ポリマーpoly(lactic-co-glycolic acid)をscaffoldとして選択,さらに自己組織化を促進をねらいマイクロスポンジ化したコラーゲンをこれに架橋処理し,生体適合性を高めたパッチ素材(以下PLGA-コラーゲンパッチ)を開発した.in vitroでの基礎的実験に加え,動物実験としてイヌを用い,パッチの肺動脈主幹部への移植実験を行った.移植前に細胞播種を行った群と行わなかった群のそれぞれで移植後(2ヶ月・6ヶ月)の組織学的・生化学的・力学的検討を行ったが,いずれの群でも血栓形成は認めず,PLGA-コラーゲンバッチはほぼ完全に吸収されていた.組織学的には内皮細胞が一層に形成され,それと平行して平滑筋細胞が並び,細胞外成分としても十分な量の弾性線維及び膠原線維を認め,血管壁の再構築がなされていることを示した.また6ヵ月後では移植部位の細胞成分,細胞外成分とも自己組織と同等のレベルにまで達していることも示された.新規開発パッチでは,ex vivoでの細胞処理を行わずしてin situでの組織再構築の誘導,つまり移植部位でのshear stressによる影響,血管内膜の増殖等を考慮した,より自己組織に近い細胞環境,組織を3次元的に構築することが可能であることが示され,生体分解性高分子を基盤とし十分な耐久性も得られたという意味で,今回の研究は技術的にも倫理的にも臨床応用に近いものとして位置づけられる.従来,心血管修復用パッチとしてはグルタールアルデヒド処理した自己心膜や異種心膜等を用いているが,石灰化・shrinkage・耐久性等の問題がある.これらの問題を解決するために組織工学を応用して,より生体適合性の高い"tissue engineered patch"が開発されつつある.本研究においては,術前の細胞播種なしにin-situで自己の血管壁前駆細胞を導入し自己組織化しうる人工パッチを作成し,臨床使用することを目標としている.本年度は,心血管修復用パッチとして適した素材である生体分解性ポリマーおよびコラーゲンマイクロスポンジをscaffoldとしたPLGA-コラーゲンパッチを作成し,動物実験モデルにおける組織化学的・力学的評価を行った.In-vitroの血管内皮細胞生着試験では,PLGA-コラーゲンマイクロスポンジは高い細胞生着性を認めた.またin-vivo実験としては,PLGA-コラーゲンパッチをビーグル成犬の肺動脈主幹部に移植し経時的に評価した.その結果,術前細胞播種なしでも,移植後2ヵ月で血管壁構造の再構築が見られ,6ヵ月後も石灰化を認めず,力学的にも十分な強度を有することが確認された.以上よりPLGA-コラーゲンパッチは,in-situでの自己細胞導入により自己組織化をめざした心血管修復用パッチとして有用であることが示唆され,現在臨床使用に向け,高圧系での評価や素材の生物学的安全性の確認を行っている.

心臓血管外科領域における心血管修復用パッチとして,tissue engineeringを応用し,自己の細胞を術前に培養・播種などさせた生体分解性素材が近年注目されているが,こうした細胞処理はそれ自体が煩雑で侵襲的である他に,感染の危険性などの問題がある.これらを解決するため,我々は個体移植後には高圧系に耐え,遠隔期には消失する生体分解性高分子ポリマーpoly(lactic-co-glycolic acid)をscaffoldとして選択,さらに自己組織化を促進をねらいマイクロスポンジ化したコラーゲンをこれに架橋処理し,生体適合性を高めたパッチ素材(以下PLGA-コラーゲンパッチ)を開発した.in vitroでの基礎的実験に加え,動物実験としてイヌを用い,パッチの肺動脈主幹部への移植実験を行った.移植前に細胞播種を行った群と行わなかった群のそれぞれで移植後(2ヶ月・6ヶ月)の組織学的・生化学的・力学的検討を行ったが,いずれの群でも血栓形成は認めず,PLGA-コラーゲンパッチはほぼ完全に吸収されていた.組織学的には内皮細胞が一層に形成され,それと平行して平滑筋細胞が並び,細胞外成分としても十分な量の弾性線維及び膠原線維を認め,血管壁の再構築がなされていることを示した.また6ヵ月後では移植部位の細胞成分,細胞外成分とも自己組織と同等のレベルにまで達していることも示された.新規開発パッチでは,ex vivoでの細胞処理を行わずしてin situでの組織再構築の誘導,つまり移植部位でのshear stressによる影響,血管内膜の増殖等を考慮した,より自己組織に近い細胞環境,組織を3次元的に構築することが可能であることが示され,生体分解性高分子を基盤とし十分な耐久性も得られたという意味で,今回の研究は技術的にも倫理的にも臨床応用に近いものとして位置づけられる.
軸対称準光学的共振器を用いた究極的ミリ波多素子構造

ミリ波発振器の出力の増大のためには多数の発振素子の出力を合成する必要があるが、本研究では準光学的共振器の1種である平面鏡と凹面鏡で構成されたFabry-Perot共振器を用いた電力合成を行なった。高効率な電力合成のためには発振素子と電磁界との結合が均一であることが必要であるので、鏡面に円形の溝を設け、その中に素子を軸対称に配置し、電力合成用電磁界としては軸対称なTEM_<01n>モードを用いた。出力の取り出し方法については、平面鏡または凹面鏡に円形の出力窓を開けて、円筒導波管により取り出す場合の電磁界解析を行ない、素子で発生した電磁波が共振器を励振し、出力導波管に取り出される際の透過係数および共振器外への漏れを境界要素法を用いて計算した。その結果、平面鏡に出力部を設ける方が凹面鏡に設ける場合に比べて、透過係数が高く、効率的に出力が取り出せ、高効率な電力合成が可能であることを示した。解析結果を基にして電力合成器を試作し、10GHz帯で実験を行なった。まず平面鏡に6素子,8素子および12素子を配置したそれぞれの場合にほぼ完全な出力の合成に成功した。その際、素子間隔が約半波長でなければならないことが明らかになった。次に凹面鏡に12素子を配置した場合にもほぼ完全に出力を合成することができた。さらに合成素子数を増大させるために平面鏡および凹面鏡の鏡に12個づつ、計24個の素子を配置し、その出力をほぼ完全に合成することに成功した。