hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
直接シミュレーションによる空力騒音の制御に関する研究

低騒音化はあらゆる機械・機器にとって主要な関心事であるが,流れ自身が作る騒音,すなわち空力騒音は,解析の困難さゆえに対策も十分ではない.空力騒音の制御技術の確立のためには流れ場と音場を同時に解析することが不可欠である.しかし,2つの場の時空間スケールが大きく異なること,さらに音源となる流れ場の圧力変動と遠方場での音圧の強度が数桁異なることなどが難題である.本研究では,空力騒音発生機構との対応を確認しながら流れ場を制御するための,合理的で汎用性のある解析手段を見い出すことを目的し,自由乱流を代表する円形噴流,および個体壁面を伴う空力騒音の代表例となる翼まわりの流れの2種類の場について,高精度な流れ場と音場の数値シミュレーションを実施した.加えて,制御対象となる壁乱流の渦の機構についての数値解析も行った.流れ場の解析においては,音源の最も精度のよい再現が期待できるDirect Numerical Simulation (DNS)ならびにLarge-Eddy Simulation (LES)を実施した.音場の解析に対しては,音場を近接場,中間場,遠方場に領域分割し,それぞれに適した方程式を用いる手法が合理的と考えられる.具体的には,近接場で非圧縮流れの高精度解析に基づいて音源を算出し,中間場においては圧縮流れと非圧縮流れの食い違いを音響成分として分離し,遠方場では音響近似方程式を解く方法を試みた.以上の研究の結果,流れ場についてはそれぞれのケースについて信頼性の高いDNSおよびLESが可能となり,騒音解析のための音源の再現精度が飛躍的に向上したと考える.一方,音場解析では,一般曲線座標における流れ場と音場の分離解法に関する開発・高精度化を行い,実験データとの比較による音場解析手法の妥当性の評価は今後の課題として残されたが,計算方法は本研究期間内におおむね確立された.低騒音化はあらゆる機械・機器にとって主要な関心事であるが,流れ自身が作る騒音,すなわち空力騒音は,解析の困難さゆえに対策も十分ではない.空力騒音の制御技術の確立のためには流れ場と音場を同時に解析することが不可欠である.しかし,2つの場の時空間スケールが大きく異なること,さらに音源となる流れ場の圧力変動と遠方場での音圧の強度が数桁異なることなどが難題である.本研究では,空力騒音発生機構との対応を確認しながら流れ場を制御するための,合理的で汎用性のある解析手段を見い出すことを目的し,自由乱流を代表する円形噴流,および個体壁面を伴う空力騒音の代表例となる翼まわりの流れの2種類の場について,高精度な流れ場と音場の数値シミュレーションを実施した.加えて,制御対象となる壁乱流の渦の機構についての数値解析も行った.流れ場の解析においては,音源の最も精度のよい再現が期待できるDirect Numerical Simulation (DNS)ならびにLarge-Eddy Simulation (LES)を実施した.音場の解析に対しては,音場を近接場,中間場,遠方場に領域分割し,それぞれに適した方程式を用いる手法が合理的と考えられる.具体的には,近接場で非圧縮流れの高精度解析に基づいて音源を算出し,中間場においては圧縮流れと非圧縮流れの食い違いを音響成分として分離し,遠方場では音響近似方程式を解く方法を試みた.以上の研究の結果,流れ場についてはそれぞれのケースについて信頼性の高いDNSおよびLESが可能となり,騒音解析のための音源の再現精度が飛躍的に向上したと考える.一方,音場解析では,一般曲線座標における流れ場と音場の分離解法に関する開発・高精度化を行い,実験データとの比較による音場解析手法の妥当性の評価は今後の課題として残されたが,計算方法は本研究期間内におおむね確立された.低マッハ数域での空力音解析を中心に研究を進めた.対象とする流場の一つである単独翼から発生する空力音場の解析のためには,精度のよい流れ場の瞬時データが必要となることから,ここではLES(Large Eddy Simulation)により数値シュミュレーションを行った.その結果,作成した計算コードにより,翼後縁から流出するカルマン渦の挙動が十分な解像度で捉えられることを確認した.続いて,古典音場理論に基いたLighthill-Curleの式により,翼回りの音場解析を行い,音源分布,翼周辺の音場の時間変化・空間特性を調べた.その結果,二重極特性を示す音場の放射指向性,ならびに音源分布とカルマン渦の流出周期の関連について妥当な結果を得た.これら古典音場理論解析コードの整備により高精度音場解析コード作成後の結果に対する比較検証が可能となった.さらに,低マッハ数域では音響成分と流れ場の空間スケールが大きく食い違うことから通常の圧縮性コードにより音場と流れ場を統一して解くことは不可能である.それを解決するための分離解法がHardinら(1995)により示された.本研究ではさらにこのスキームを一般座標系に拡張し,単独翼回りに適用した.その結果,翼近傍での音場の様子から,翼近傍では古典音場理論による解と大局的な構造は類似するもののその微細な空間構造にかなりの違いを示した.この結果は物理的な視点に基づく音場の領域分割の指標となり,低マッハ数域での領域分割スキームを構成した高効率音場解析手法の検討が可能となった.

また,円形噴流については,遠方での周囲流体の巻き込み(Entreinment)条件を考慮した時間発展スキームの開発を行っているが,そのスキームの高精度化のために梶島による対流保存型スキームの一般座標への適用を行い,精度確認を行った.流れが作る騒音,すなわち空力騒音は解析の困難さゆえに制御も難しく,様々な機械・機器の低騒音化にとっての障害となっている.本研究では,空力騒音の発生の素過程として,自由乱流や壁乱流の渦をDNS(Direct Numerical Simulation)によって再現し,同時に音場を並行して解析することによって,騒音制御の数値実験ツールを確立し,さらに乱流渦構造と騒音発生の関係を明らかにすることを目的としている.自由乱流としては円形噴流を扱った.従来は円形噴流のDNSは周期境界条件による時間発展問題や,カ-テシアン座標を用いた近似円形ノズルで近似され,その再現精度に問題があった.ここでは,円柱座標系で空間発展型の境界条件を設定し,さらに高次精度差分法を適用することによって,この流れ場を再現した.その結果,空力音の発生源である,渦輪の成長から縦渦の発生を経て乱流に遷移する領域で実験事実を精度よく再現した.さらに,ノズル噴出速度に様々な擾乱モードを与えて渦度場の応答を観察することを可能とし,噴流音源の数値実験ツールを確立した.壁乱流については,平板に沿う乱流中の縦渦に着目し,その維持・再生機構を解明するとともに,縦渦群として把握し,これを制御する数値実験を試みた.一例として,壁面を横断方向に振動させたところ,著しい乱れの削減効果が得られた.また,翼周りの非定常流れのLES(Large-Eddy Simulation)を行い,Lighthill-Curle理論による方法に連動させて音場の解析を実施した.以上,音源となる乱流渦の解析に対しては,DNSやLESによる再現精度の向上と適用範囲を拡大し,音源制御の数値実験手法を確立した.一方,音場解析については,低マッハ数領域での圧縮性流れ解析に着手したところであり,本研究の期間内には古典音場理論に基づく解析にとどまったが,近接場の乱流の高解像度解析との連動解析手法を開発した.
ショウジョウバエ神経幹細胞の非対称分裂における三量体G蛋白質経路の役割

細胞内因子等の非対称性な局在を利用して異なる姉妹細胞を産みだす非対称分裂は、多様な細胞を作り出す為の必須過程である。典型的な非対称分裂が観察されるショウジョウバエ神経幹細胞は、神経幹細胞自身と神経母細胞に分裂する。その際、非対称に局在した細胞運命決定因子が分裂方向と一致し、選択的に神経母細胞に分配される事が、神経細胞の運命決定に重要である。以前の我々の研究により、神経幹細胞や胚上皮細胞の分裂方向がPinsと三量体G蛋白質αiサブユニット(Gαi)を介した共通のメカニズムで制御されている事が示唆された事から、Pins/Gαi複合体は何らかの因子を介して紡錘体極を自身の方向へ引き寄せる機能を持つと考えられた。この因子を同定する為にショウジョウバエの胚からPinsの免疫沈降を行った所、coiled-coil構造を持つMud蛋白質の共沈降を検出した。この蛋白質の特異抗体を作製しその局在を調べた所、PinsやGαiと神経幹細胞のアピカル側細胞膜表層で共局在し、かつ中心体周囲にも局在する事が判明した。Mud蛋白質の細胞膜表層での局在はPins/Gαiに依存していた。mud変異体の神経幹細胞では、分裂方向の異常が観察された事より、Mud蛋白質とPins/Gαiとの相互作用は神経幹細胞の分裂方向の制御に関与しているものと考えられた。さらに、mud変異体の神経幹細胞では中心体形成の異常も観察された事より、中心体周囲に局在するMud蛋白質は、Pins/Gαiとは独立に、中心体の正常形成に関与している事が示唆された。これらの結果より、Mud蛋白質は、神経幹細胞においてPins/Gαiを介した分裂方向の制御と、中心体の正常形成の2重の機能を担っている事が強く示唆された。非対称分裂は多様な細胞を作り出す為の重要な過程であり、細胞内因子等の非対称性な局在を利用して2つの異なる娘細胞を生じる。典型的な非対称分裂を行うショウジョウバエの神経幹細胞の場合、細胞運命決定因子が非対称に局在し、分裂方向がその局在と一致する事により選択的に神経母細胞に分配され、正しい運命の神経細胞が生み出される。この過程は神経幹細胞のアピカル側に局在する因子によって主に制御されている。以前の我々の研究により、神経幹細胞や胚上皮細胞の分裂方向がアピカル局在因子であるPinsと三量体G蛋白質αiサブユニット(Gαi)を介した共通のメカニズムで制御されている事が示唆された。これらの細胞では、分裂方向とPins/Gαiの局在は常に一致し、変異体では分裂方向の異常が見られる事から、Pins/Gαi複合体は何らかの因子を介して紡錘体極を自身の方向へ引き寄せる機能を持つと考えられた。この因子を同定する為にショウジョウバエの胚からPinsの免疫沈降を行った所、分子量200k以上のcoiled-coil構造を持つ蛋白質の共沈降を検出した。この蛋白質の特異抗体を作製しその局在を調べた所、PinsやGαiと同様に神経幹細胞のアピカル側細胞膜表層に局在すると共に、中心体にも局在している事が判明した。この事より、アピカル側細胞膜表層においてPins/Gαi複合体と相互作用する事により、神経幹細胞の紡錘体の方向を規定している可能性が考えられた。この蛋白質の変異体の神経幹細胞を観察した所、分裂方向の異常を示した事から、この仮説が強く支持された。この蛋白質の細胞膜表層での局在はPins/Gαiに依存している事から、神経幹細胞や胚上皮細胞の分裂方向を規定するためにPins/Gαiはこの蛋白質の細胞膜表層の特定の領域への局在を誘導し、紡錘体の方向を制御しているものと考えられる。

さらに、mud変異体の神経幹細胞では中心体形成の異常も観察された事より、中心体周囲に局在するMud蛋白質は、Pins/Gαiとは独立に、中心体の正常形成に関与している事が示唆された。これらの結果より、Mud蛋白質は、神経幹細胞においてPins/Gαiを介した分裂方向の制御と、中心体の正常形成の2重の機能を担っている事が強く示唆された。
大規模廃棄物不法投棄サイトの環境再生における問題点と課題

岩手・青森県境地区に国内最大規模量の廃棄物が不法投棄されている。不法投棄量が膨大であるともに、有害な多種・多様な廃棄物が複雑に埋められている。廃棄物から溶出した有害物質が埋立地点の地下水や土壌を汚染しており、さらに周辺への汚染の拡散の恐れがある。このような大規模廃棄物不法投棄サイトの環境再生は香川県豊島で行われているが、県境現場では広大な土地に種々の廃棄物が巧妙に埋められていること、また、不法投棄廃棄物量が約1.5倍であることから豊島と異なる問題や課題が生じている。本研究では、秋田大学と岩手大学の研究者が分担して、以下のような、岩手・青森県境の不法投棄サイトの特徴的な項目について技術的な問題点と課題について検討するためのデータ収集と調査を行った。1)土壌・地下水中のダイオキシン類について秋田大学工学資源学部柴山敦2)廃棄物の調査・撤去作業に伴うVOCs拡散状況のモニタリングについて岩手大学工学部大塚尚寛・齊藤貢3)汚染地下水および浸出水の応急対策について岩手大学工学部海田輝之・伊藤歩4)水質汚染のモニタリングシステムについて岩手大学農学部颯田尚哉5)不法廃棄物投棄現場における形状および地質汚染調査について岩手大学工学部越谷信、山本英和6)不法投棄廃棄物の処理について岩手大学大学院中澤廣7)土壌中の汚染物質の植生への影響について岩手大学農学部橋本良二8)廃棄物溶融処理と溶融スラグの有効利用について岩手大学工学部藤原忠司・小山田哲也9)産廃撤去跡地の地域デザインに関する調査課題について岩手大学工学部安藤昭,南正昭この調査研究の成果をふまえて、特定領域研究の新研究領域「産業廃棄物不法投棄サイトの環境浄化・再生システムの開発」として発展させる計画である。
Ｆｌａｖｏｒ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｉｎ　Ｓｔｒｉｎｇ　Ｔｈｅｏｒｙ

F-Theoryのコンパクト化において7ブレインのWorldvolume理論がGUT理論のゲージ場などを与えるが、7ブレインの交差しているところに局在しているクォークやレプトンなどの物質場の湯川相互作用はフレーバー構造を理解する上で根幹をなす。これまでの研究により、場の3点相互作用について理解が進んできたが、物理的な湯川結合定数を求めるためには、場の理論の解析方法を開発する必要がある。このため、主に6次元N=(2,0)理論と呼ばれる理論を「局所化」という手法を使って研究を進めた。F-Theoryのコンパクト化において7ブレインのWorldvolume理論がGUT理論のゲージ場などを与えるが、クォークやレプトンなどの物質場(Charged Matter)は7ブレインの交差しているところに局在している。それゆえ、これらの局在している物質場の理解を深めることが非常に重要であり、それらの湯川相互作用はフレーバー構造を理解する上で根幹をなす。物理的な湯川結合定数を求めるためには、それぞれの場の運動項を計算する必要があるが、今の場合には超対称性をもつ大統一理論を考えているので、いわゆる、D-termを計算しなくてはならない。ブレインの交線に局在するクォークやレプトンを含む物質場のD-termをこれまできちんと計算されたことはなかった。そこで、去年度には、土屋氏と渡利氏との共同で、Charged Matterの運動項がGUT群が存在する7-brane上全体の積分で与えられるのではなく、その交差している複素曲線上に局所化した積分で与えられることを明らかにした。しかしながら、この積分をもっと具体的な形で評価できるまでには至らなかった。今年度は、このようなD-termを具体的な形で得られる可能性を求めて、最近活発に研究されてきている「局所化」という手法について研究を進めた。まだ、初歩的な段階にあるため、もっと広い意味での場の理論で、F-Theoryのコンパクト化において7ブレインのWorldvolume理論に似たようなコンパクト化を行った状況で、「局所化」について調べた。F-Theoryのコンパクト化において7ブレインのWorldvolume理論がGUT理論のゲージ場などを与えるが、クォークやレプトンなどのCharged Matterは7ブレインの交差しているところに局在している。物理的な湯川結合定数を求めるためには、場の3点相互作用を計算するだけでは十分ではなく、その場の運動項を計算する必要があるが、今の場合には超対称性をもつ大統一理論を考えているので、いわゆる、D-termを計算しなくてはならない。そこで、土屋氏と渡利氏と共同で、これらの運動項を解析して調べた。その結果Charged Matterの運動項がGUT群が存在する7-brane上全体の積分で与えられるのではなく、その交差している複素曲線上の積分に「局所化」した形で与えられることを明らかにした。昨年度は、このようなD-termを具体的な形で評価する可能性を求めて、最近活発に研究されている「局所化」という手法について研究を進めた。まだ、具体的なF-theoryへの応用には至っていないが、M-brain上の理論を時間方向にコンパクト化した理論として5次元Yang-Mills理論を3次元球面と2次元リーマン面にコンパクト化した後、「局所化」を使って分配関数を具体的に求めることに成功した。今年度は、この3次元球面をsquashしたもののコンパクト化を試みて、「局所化」の手法を使って一部計算に成功した。物理的な湯川結合定数を求めるためには、場の3点相互作用を計算するだけでは十分ではない。その場の運動項を計算してから、きちんと正規化した時に得られる3点相互作用から物理的な湯川結合定数が得られる。これゆえ、それぞれの場の運動項を計算する必要があるが、今の場合には超対称性をもつ大統一理論を考えているので、いわゆる、D-termを計算しなくてはならない。その結果、Charged Matterの運動項がGUT群が存在する7-brane上全体の積分で与えられるのではなく、その交差している複素曲線上の積分で与えられることを明らかにした。また、林氏と渡利氏と共同で、現象論的要請からGUT群が存在する7-braneのトポロジーに制限が付くことを明らかにした。GUT群を標準模型のゲージ群に破るシナリオでは、GUT群が存在する7-braneがHirzeburch曲面であることは、余計なCharged Matterが現れることから禁止される。また、Upタイプの湯川相互作用を与えるcodimension-3の7-brane交差を1つにするため、discrete群を使うシナリオでは、GUT群が存在する7-braneがdel Pezzo曲面であることは禁止される。

F-Theoryのコンパクト化において7ブレインのWorldvolume理論がGUT理論のゲージ場などを与えるが、クォークやレプトンなどの物質場の湯川相互作用はフレーバー構造を理解する上で根幹をなす。これまでの研究は、場の3点相互作用の研究が主であったが、物理的な湯川結合定数には、場の運動項を知る必要がある。超対称性をもつ大統一理論の場合には、運動項を与えるD-termを知る必要がある。以前、土屋氏と渡利氏と共同で、これらの運動項を解析して調べた結果、物質場の運動項が7-braneが交差している複素曲線上の積分に「局所化」した形で与えられることを明らかにした。しかしながら、この積分をもっと具体的な形で評価できるまでには至らなかった。そこで、このようなD-termを具体的な形で評価する可能性を求めて、最近活発に研究されている「局所化」という手法について研究を進めた。これまでの研究では、M5-brain上の理論を時間方向にコンパクト化した5次元SuperYang-Mills理論を丸い3次元球面と2次元リーマン面にコンパクト化した場合に「局所化」を使って分配関数を計算した。さらに、去年度からの研究を推し進めて、6次元N=(2,0)超重力理論を使って、5次元SuperYang-Mills理論の3次元球と2次元リーマン面へツイストを伴うコンパクト化した理論について系統的に調べた。そこで、丸い3次元球の場合にも去年までに扱っていたツイスト以外に、超対称性の数が多いツイストについて調べた。また、3次元球がsquashされた場合は去年度に研究済みであったが、さらに超対称性が多い場合への拡張を調べた。さらに、ellipsoid球面上へコンパクト化した場合についても理解が進み、さらに研究を進めている。F-Theoryの4次元コンパクト化で素粒子理論の標準模型のフレーバー構造を解明するため、そこで生じる物質場の有効理論と同じ6次元であるM5ブレイン上の理論を2次元リーマン面にコンパクト化した理論を考えることにした。この理論を考察する動機はもう一つある。それはAGT関係などの4次元ゲージ理論と2次元共形場理論との繋がりを与える理論であり、分配関数の正確な評価はこのような関係を理解する上で重要であると考えられる。特に、時間方向にコンパクト化した理論として5次元ヤンーミルズ理論を丸い3次元球面と2次元リーマン面にコンパクト化した後、「局所化」を使って分配関数を具体的に求めることに成功した。これは4次元ゲージ理論の超対称性指数の計算に対応している。さらに、この研究を推進して、6次元${\cal N}=(2,0)$超重力理論から5次元へ次元を落として、系統的に5次元SuperYang-Mills理論の3次元球と2次元リーマン面へツイストを伴うコンパクト化した理論について調べた。その研究により、丸い3次元球の場合にも、破れていない超対称性の数を変えるようなツイストの方法があり、${\cal N}=1$ツイストや${
猫泌尿器症候群における尿中蛋白組成

猫の泌尿器系の患者は疫学調査の猫の病気の中で常に上位を占め、特に猫泌尿器症候群(FUS)は、獣医臨床分野において大きな問題になっている。しかし、その病理発生は研究者の間で種々の説があり必ずしも明らかになっていない。そこで、我々は健康猫と各種泌尿器疾患猫の尿蛋白について、二次元電気泳動法とイムノブロッティン法を用いて尿中蛋白組成の分析を行い、以下のことが明らかになった。1.試験期間中に本学付属家畜病院に来院し、血尿と排尿困難を示した猫の頭数は全部で13頭であった。また、その病名をCarl A Osborneの報告に従って分類すると、ストラバイトによる膀胱結石症8頭、シュウ酸塩結晶による膀胱結石症1頭、泌尿器感染症2頭、特発性の血尿と排尿困難2頭であった。2.健康猫の尿中蛋白の二次元電気泳動をイメージ・プロセッサーにより分析した結果、その泳動像は約90のスポットから成り、最も大きなスポットはアルブミン(Alb)であり、尿蛋白全体の約90%を占めていた。3.ストラバイトによる膀胱結石症では、血尿の強さによりスポットの数が増える傾向にあった。また、血尿の強い尿では抗ヘモグロビン抗体で特異的に認識されるヘモグロビンのサブユニットが認められた。4.シュウ酸塩結晶による膀胱結石症は、ストラバイトによる膀胱結石症と同様の二次元電気泳動像であり、結石の種類による違いは認められなかった。5,泌尿器感染症の二次元電気泳動像は等電点がAlbよりアルカリ側で分子量2万3万に数個の特異的なスポットが認められた。6.特発性の血尿と排尿困難から採取した尿蛋白では等電点がAlbと同等の付近で分子量2万付近に2個、3万付近に2個の特異的なスポットが認められた。7.今回認められた特異的なスポットはいずれも抗アミロイド蛋白とは反応しなかった。
プラズマ重合法による選択性高分子膜の合成とその省エネルギー分離技術への応用

本年度はプラズマ重合膜の気体分離膜としての可能性をさらに追求するために、昨年度に続きこの方面の研究を行なった。同時に、実施計画に沿って、キレート性官能基の固定についても研究を開始した。気体透過性に関してはモノマーとして主にヘキサフロロベンゼン(HFB)を用い、ミリポアVS、多孔質セラミックス板(以上平板型)及び、ポリスルホン中空系の基板上に重合膜を堆積させた。その際、平板型基板は新たに作製した温度調節可能な水平電極上に固定して、ベルジャー内で、また、中空系は所定サイズにポッティング済のものを十字ガラス管内で上下させながら各々プラズマ処理した。種々の条件下で得られた重合膜の構造解析と気体透過実験の結果から次のことが判明した。(1)基板の細孔径の約10倍の厚さの重合膜でその複合膜は気体分離能を示しはじめる。(2)各モノマーについての放電エネルギーの複合因子W/FMの値はその重合膜の凝集構造に大きく影響し、HFBの場合、重合膜が酸素富化性能を最もよく示すのはW/FM=67×【10^7】[J/Kg]のときである。(3)セラミックス基板上の重合膜の透過性の温度変化測定と収着実験の結果から、HFB重合膜の気体溶解性は市販のどの高分子材料のそれより大きく、【O_2】と【N_2】のこの膜による分離は拡散係数の差による。(4)重合後の熱処理で透過速度は約1桁上昇する。(5)得られたHFB重合膜の【O_2】分離係数は283Kで4.5であった。キレート性官能基のプラズマ重合による固定についての研究の第一段階としてホスホニウム化合物を合成し、これによる金属イオンの溶媒抽出実験を行なった。その結果、いずれの試薬も各金属イオンの分離に適用でき、特に、Pd(【II】)とCo(【II】)を塩酸又は臭化水素酸中から定量的に抽出できることがわかった。なお、本年度の補助金で購入した膜厚計とレコーダーは各々重合操作のモニタリングと透過実験の場合に十分活用された。
尿道括約筋の再生に関する基礎的研究

我々は本研究においてFVBマウス足底筋(Soleous muscle)由来の筋芽細胞をマトリゲルで表面処理を行った細胞培養皿上で大量に増殖させ、筋繊維を形成する技術を開発した。そして増殖させた筋細胞を足場となるマトリゲルおよびコラーゲンゲルとともにマウス皮下に注射すると再生筋組織が形成される技術を開発した。これらに成長因子であるVEGF(血管内皮由来成長因子)を強制発現させると再生筋組織の形成に有効であることが確認された。さらにHGF(肝細胞増殖因子)、PDGF(血小板由来成長因子)、IGF(インシュリン様成長因子)bFGF(線維芽細胞増殖因子)を加えヌードマウスへの移植する実験を行った。その結果、通常短期間に吸収されてしまう再生筋組織が、bFGFを用いた場合、長期にわたりその体積が保持され、良好な血管形成が観察されることが確認された。そして筋芽細胞由来の筋細胞は各成長因子により細胞増殖および遊走能が亢進することが観察され、これが再生筋組織の維持に役割を果たしていると示唆された。またPDGFは組織の退縮予防効果があることが確認された。この技術を応用し尿道括約筋の再生を行うべくマウスの尿道括約筋付近に筋芽細胞を注入すると尿道括約筋の形成が確認された。平成16年度における研究成果は以下のとおりである。1.動物実験および遣伝子組み換え実験を実施するにあたり、神戸大学学内の基準に照らし合わせて必要な講習の受講、必要書類の提出などを行った。2.マウスC57Blackの足底筋(Soleous muscle)より筋繊維を採取し、マトリゲル_にて表面をコーティングした細胞培養皿上に静置することにより、筋繊維から筋芽細胞(fibroblast)の遊走を確認した。さらに培養を続けることによりfibroblastは互いに融合し繊維を形成した。繊維は筋特異的免疫染色にて筋繊維であることを確認した。この方法により我々は再生筋組織作成に使用するfibroblastの大量採取および培養に成功した。3.共同研究者から血液を少量採取し、これを遠心分離したうえ単核球細胞層および血小板層を注射器にて吸引し、生成分離した。この分画は多血小板血漿(Platelet- Rich Plasma)と呼ばれ血小板由来成長因子(PDGF)、トランスフォーミング成長因子(TGF-β)などを豊富に含んでおりすでに歯科領域などでは歯槽骨再生に広く臨床応用が進められている。4.Hepatocyte Growth Factorをコードするアデノウイルスの供与を鳥取大学遺伝子医療学汐田教授より得ることが可能となった。現在このウイルスを293細胞にインフェクションさせ、実験に必要な量を確保するためにウイルスの増殖を行った。平成17年度における研究成果は以下のとおりである。マウスC57Blackの足底筋(Soleous muscle)より採取・培養したmyoblastをヌードマウス皮下へ注入する前段階として、細胞の足場(matrix)となるべき物質の選定を行った。現在市販されている各種のコラーゲンジェルあるいは生理活性物質を含むMatrigelなどをmyoblastと混合し、in vitroで細胞の生存を確認した。細胞はインキュベータ内に静置した培養液中で一週間の生存を認めたが2週間以上では死滅した。これは血管の新生が認められない条件下では細胞の長期生存が認められないことの証明であり、in vitroでは低栄養、低酸素条件下でのアポトーシスの抑制が細胞の生存に有効であると予想される。Bcl-2やICAD等アポトーシス抵抗性の因子をmyoblastへ強制発現するためのベクター(プラスミド)の開発を行っている。またin vivoの条件下で血管新生を促すべく血管内皮細胞、各種成長因子の併用を行っている。また血管内皮細胞と血管新生因子等が筋再生に与える直接効果を明らかにするための基礎的実験としてmyoblastと血管内皮細胞の共培養を行った。平成18年度における研究成果は以下のとおりである。マウスC57Blackを当初より筋芽細胞(myoblast)のドナー候補としていたが、過去の類似実験を参照し、FVBマウス(白マウス)をドナーとし、ヌードマウスをレシピエントとして実験を行っている。

足底筋(Soleous muscle)を採取し、化学的、物理的に処理して得られた筋組織のシングルファイバーを、あらかじめ作成したマトリジェルコーティング培養皿上に静置しておくと筋芽細胞がマトリジェル上にファイバーから遊走する。この筋芽細胞の培養をさらに続けると筋芽細胞はお互いに融合し新生筋線維を形成し、条件が良ければ培養皿中で自律的に収縮弛緩を繰り返すことが確認された。しかし、この筋線維を足場(matrix)となるコラーゲンジェルやマトリジェルとともにヌードマウス皮下、あるいは筋肉中に移植しても筋組織は形成されず、一週間以内に吸収され消滅してしまう。尿道括約筋の再生実験では長期にわたり吸収されない筋組織を作成することが必須であり、新たな技術の開発が必要である。引き続きBcl-2やICADなどのアポトーシス抵抗性の因子の使用を考慮しているが、アデノウィルスベクターでの蛋白の大量発現はヒトでの臨床応用時に蛋白量のコントロールができないこととウィルスを使用することの安全上、倫理上の問題があり、実験段階では現在市販されている成長因子であるHGF(肝細胞増殖因子)、PDGF(血小板由来成長因子)、IGF(インシュリン様成長因子)等を用いてヌードマウスヘの移植実験を行っている。これまでの実験の一部を後述のCurrent Stem Cell Research & Therapy誌に発表している。平成19年度における研究成果は以下のとおりである。昨年度までに開発したFVBマウス足底筋(Soleous muscle)由来の筋芽細胞を足場となるマトリゲルおよびコラーゲンゲルとともにマウス皮下に注射すると再生筋組織が形成される技術を応用し、これらに成長因子であるHGF(肝細胞増殖因子)、PDGF(血小板由来成長因子)、IGF(インシュリン様成長因子)bFGF(線維芽細胞増殖因子)を加えヌードマウスへの移植する実験を行った。その結果、通常短期間に吸収されてしまう再生筋組織が、bFGFを用いた場合、長期にわたりその体積が保持され、良好な血管形成が観察されることが確認された。再生括約筋の特性を確認するために免疫染色を行ったが筋肉由来の抗体を用いたところ染色の条件設定が困難であり有効な結果を得られなかった。また再生括約筋の機能を確認するためorgan bath studyを行い筋収縮能を評価したが、in vitroでは有効な収縮を繰り返す再生筋組織でもin vivoでは有効な収縮が認められなかった。またこの技術を応用し尿道括約筋の再生を行うべくマウスの尿道括約筋付近に筋芽細胞を注入すると尿道括約筋の形成が確認された。これらの研究実績を第4回泌尿器再建再生研究会で発表した。
ヒマラヤ高山帯上部の高等植物にみられる諸特性の解析

世界最大のヒマラヤ山脈では、植生の明瞭な垂直分布構造がみられる。高山帯最上部の亜氷雪帯は海抜4000mから5000mにあり、そこでは高等植物はまばらにしか生えていない。いわば、植物にとっては極限環境ともいえるこの亜氷雪帯に生える植物には特殊な形態をした種が多々ある。なかでも特異なものは温室植物とセ-タ-植物で、これらはヒマラヤとその周辺地域にしかみられない。本研究ではこれら温室植物・セ-タ-植物を中心に亜氷雪帯にのみ生育する特殊形態をした植物の形態学・生理学的特性、ならびにこれらの植物が生育する地域の植物相と植生を解析することを目的に計画された。1)調査地域としてネパ-ル東部のジャルジャル・ヒマ-ルを選定した。対象とする植物を豊富に存在すること、交通の便などを考慮した結果この地域を選んだ。2)ジャルジャル・ヒマ-ルの海抜4300mの無名地を主たる観測場所とし、ここで実験を行なった。3)光合成、蒸発散、温度、湿度、日照量などの経時変化を、種々の実験機器を用い測定・記録した。これらの機器は電気で作動するものであったが、発電機を携行した。これらは、ヒマラヤ高山の現地で得た、世界ではじめてのデ-タである。4)目下デ-タは解析の途上にあるが、代表的温室植物のRheum nobileでは、晴れると気孔を閉じて光合成が停止するといった特性が発見され、温室植物・セ-タ-植物がヒマラヤ東部の湿潤環境と関連していることを示唆された。5)温室植物・セ-タ-植物は亜氷雪帯を中心に分布するが、高山帯中部でのテ-ラスやモレ-ンの砕礫地に、生育している。様々な実験を行なった観測基地の周辺で、Rheum nobileが生育する場所の立地条件、群落密度、微地形に対応したミクロスケ-ルでの植生、繁殖法を調査した。6)温室・セ-タ-植物の細胞遺伝学的特性を明らかにするため、様々な種々根端、茎頂、未熟胚、花粉母細胞を固定し持ち帰った。現在、染色体数、核型などの解析を進めている。7)代表的温室植物である、Rheum nobileにおける胚発生を観察するための材料を採集し、持つ帰った。8)上記の種の成長過程を解剖学的に解析するための材料を採集した。9)ジャルジャル・ヒマ-ルには温室・セ-タ-植物を多産するこことが判明したので、同地高山帯の全植物相を調査し、その特性を明らかにした。10)温室・セ-タ-植物の地理的分布を明らかにするため、環境上乾燥ヒマラヤに傾斜したネパ-ル西部ジュムラ奥地と、ジャリジャル・ヒマ-ルより一層湿潤なインド・ダ-ジリン地区シンガリラ山地において調査し、これらの植物の分布調査を行なった。11)上記の諸調査・解析で得た成果はすでに14篇の論文その他として専門学術誌などに発表あるいは投稿中である。その他専門学術誌に発表予定の論文を数篇準備中である。12)上記成果の一部として、「ジャルジャル・ヒマ-ルの植生と植物相」(英文)を刊行する。これは、ヒマラヤ地域における初の地域植物誌である。これらの研究を通じてヒマラヤ山脈に固有な温室植物・セ-タ-植物の存在が湿潤ヒマラヤの環境と深く関係している可能性が示唆された。ひと口にヒマラヤといっても、植物学的にみれば実に多様であり、ヒマラヤ内部での地域性の存在を示すものである。今後、ヒマラヤの植物学的特性の一般化に向けて、特性を有する地域間での比較研究の必要性が改めてクロ-ズアップされたともいえる。

様々な実験を行なった観測基地の周辺で、Rheum nobileが生育する場所の立地条件、群落密度、微地形に対応したミクロスケ-ルでの植生、繁殖法を調査した。6)温室・セ-タ-植物の細胞遺伝学的特性を明らかにするため、様々な種々根端、茎頂、未熟胚、花粉母細胞を固定し持ち帰った。現在、染色体数、核型などの解析を進めている。7)代表的温室植物である、Rheum nobileにおける胚発生を観察するための材料を採集し、持つ帰った。8)上記の種の成長過程を解剖学的に解析するための材料を採集した。9)ジャルジャル・ヒマ-ルには温室・セ-タ-植物を多産するこことが判明したので、同地高山帯の全植物相を調査し、その特性を明らかにした。10)温室・セ-タ-植物の地理的分布を明らかにするため、環境上乾燥ヒマラヤに傾斜したネパ-ル西部ジュムラ奥地と、ジャリジャル・ヒマ-ルより一層湿潤なインド・ダ-ジリン地区シンガリラ山地において調査し、これらの植物の分布調査を行なった。11)上記の諸調査・解析で得た成果はすでに14篇の論文その他として専門学術誌などに発表あるいは投稿中である。その他専門学術誌に発表予定の論文を数篇準備中である。12)上記成果の一部として、「ジャルジャル・ヒマ-ルの植生と植物相」(英文)を刊行する。これは、ヒマラヤ地域における初の地域植物誌である。これらの研究を通じてヒマラヤ山脈に固有な温室植物・セ-タ-植物の存在が湿潤ヒマラヤの環境と深く関係している可能性が示唆された。ひと口にヒマラヤといっても、植物学的にみれば実に多様であり、ヒマラヤ内部での地域性の存在を示すものである。今後、ヒマラヤの植物学的特性の一般化に向けて、特性を有する地域間での比較研究の必要性が改めてクロ-ズアップされたともいえる。
もみがら抽出粗酵素を用いた色素の退色反応と反応活性化

もみがらから粗酵素(RPO)の抽出精製,濃縮の検討を行った。初期の濃縮は,イソプルパノールを用いると簡便ではあるが収率が低くなるため,硫安を用いることとした。精製は硫安分画,イオンクロマト,ゲルろ過の3段階処理を行うことで,比活性が増大することが分かった。また,色素の退色反応特性や反応の活性化について検討を行い,退色反応の際, RPO単独では有色の反応生成物が退色反応後に残存するのに対してRPO-過炭酸ナトリウムでは可視光領域の吸収が全て消失し,可視光に吸収を有する反応生成物が残存しないことが明らかになった。イネモミガラに含まれるモミガラ由来ペルオキシダーゼを利用して,環境負荷低減型の酵素系漂白剤を開発するために、粗酵素の抽出法の検討,濃縮法の検討,反応条件の再構築等を検討し,実用化の可能性の糸口とすることを目的として,本年度は以下の検討を行った。1:粗酵素の抽出、分離(森田)・効率的にモミガラ由来ペルオキシダーゼを得るために,抽出粗酵素の活性の品種間差異を調べた。イネモミガラの鮮度を統一するために,同一地域(北海道)の異なる品種と同一品種で異なる産地のイネモミガラを入手し,抽出粗酵素をグアヤコール法で比較検討下結果,ななつぼしからの抽出酵素が最も活性が高かった.・イネモミガラの鮮度が抽出粗酵素の活性に及ぼす影響を調べるために,収穫直後の本年度9月末から来年度10月までの期間でイネモミガラの保存方法等による抽出粗酵素の活性を継続して測定した。保存してあるイネモミガラからその都度抽出した抽出粗酵素の活性は,現在までに70%減少した.従って,効率的にペルオキシダーゼを抽出するためには,収穫後の鮮度の高いモミガラを用いる必要がある.・効率的な抽出粗酵素の精製分離方法の検討を行った。精製操作としては,硫安分画,ゲルろ過による処理などを行った.硫安分画はその後の透析処理が必須となるため,高効率が得られにくい.また,ゲルろ過でも共存物質の除去が十分でなかったため,イオンクロマトなどを併用する必要があることがわかった,2:粗酵素の濃縮(予備実験)(森崎)抽出した粗酵素を濃縮する(来年度)ため,有機溶媒による濃縮方法の検討として,もみがら由来ペルオキシダーゼの有機溶媒特性を調べた。イソプロパノール,メタノール,エタノール共存下でもみがら由来ペルオキシダーゼの安定性を検討したしたところ,20%イソプロパノールでは48時間安定であった.イネモミガラに含まれるモミガラ由来ペルオキシダーゼの粗酵素の抽出法の検討,濃縮法の検討,反応条件の再構築等を検討し,実用化の可能性の糸口とすることを目的として,本年度は以下の検討を行った。1:粗酵素の濃縮に関する検討(森崎・森田)10-12月にかけて,昨年確立した精製法で新鮮なモミガラから抽出を行い,冷凍保存し,同時に粗酵素抽出液の段階で,昨年度選定した有機溶媒(イソプロパノール)を用いて,濃縮方法の検討を行った.得られた抽出酵素の比活性で純度を求め,収率なども加味して最適処理方法を検討したところ,イソプロパノールによる濃縮は簡便であるが,収率は低い結果となった.一方,粗酵素抽出液の段階で硫安を用いた濃縮を行うと高い収率が得られた.2:イネモミガラの鮮度が抽出粗酵素の活性に及ぼす影響(森田)収穫直後からイネモミガラの保存方法等による抽出粗酵素の活性を検討した結果,屋外(外気温)活性が大幅(80%)に減少しているのに対し,冷凍保存後のイネモミガラからの抽出粗酵素の活性の減少は少なかった.しかしながら,冷凍保存でも,6ケ月でおよそ40%減少した.ネモミガラでの冷凍保存はスペース上問題があり,抽出液による冷凍保存の可能性を探る必要がある.3:粗酵素による色素の退色反応の解析(森田)抽出した粗酵素を用いての酵素純度が色素の退色反応および化学発光反応に及ぼす影響を速度論的に検討した結果,市販(精製)酵素と比較して同濃度の酵素溶液でありながら化学発光反応よりも色素の退色反応の進行が遅くなった.これは,共存物質が色素の退色反応に影響を与えたことによるものと推察される.粗酵素中の共存タンパク質が色素の退色反応の反応速度に影響を与えることから,ゲルろ過およびイオンクロマトの併用による精製酵素が望ましい。モミガラ由来ペルオキシダーゼ(RPO)による色素の退色反応をより活性化するための検討として, RPOを用いた色素の退色反応に及ぼす共存物質の影響を調べた.すなわち,種々の衣料用洗剤に含有されているが反応におけるpHや温度の点で課題を有する過炭酸ナトリウム漂白と,色素の分解選択性で課題を有するRPO漂白をカップリングした。

そして,高効率な退色反応システムを探るために,色素の退色速度定数および退色率への影響について検討した。また,過炭酸ナトリウムとカップリングしたRPOを用いたオレンジIIの退色過程における退色反応機構を調べるために,退色反応後の溶液中の反応生成物を調べた。色素の効率的な退色を探るために, RPO単独系と, RPOと酸素系漂白剤の過炭酸ナトリウムを添加した系,過炭酸ナトリウムの単独系の三種を比較した。色素にオレンジIIを用いた場合, RPO-過炭酸ナトリウムのオレンジII初期退色速度定数はRPO単独と比較すると,退色速度定数が2.2倍に増大し, 100%の退色率を示した。また,過炭酸ナトリウムでは退色反応が進行しない難分解性のReactilve Blue 2も, RPO-過炭酸ナトリウムを用いた場合はRPO単独の6倍の退色速度定数を有し,退色反応が効率的に進行することを見いだした。このRPO-過炭酸ナトリウム退色反応においては,過酸化水素の濃度が優位的に関与し,過炭酸ナトリウム単独係で最適とされる炭酸ナトリウムと過酸化水素の比率とは異なることを確認した。さらに,退色反応の際, RPO単独では有色の反応生成物が退色反応後に残存するのに対してRPO-過炭酸ナトリウムでは可視光領域の吸収を全て消失し,可視光に吸収を有する反応生成物が残存しないことが明らかになった。
Fusion画像を用いた顎顔面領域への画像診断プロジェクト

顎顔面領域は、硬組織や軟組織、空気等が存在している。この領域に病変が生じた場合には、硬組織である骨を指標として手術を行っている現状がある。硬組織に生じた病変はCTが有用であり、軟組織に生じた病変はMRIが有用である。これらCTとMRIを同時に表示することが可能であれば、硬組織と軟組織に生じた病変はいずれも診断が用意であろうと考えられる。平成18年度には、Fusion画像が用意に作成できるようにシステムの構築を行い、また良好なMRI画像が撮像可能になるように顎骨専用コイルを購入した。平成19年度には、第20回日本顎関節学会総会・学術大会にて、顎関節部に対する解剖構造と血流によるFusion画像を作成し、学会報告を行った。まず、顎関節部を通常の撮像であるプロトン密度強調画像で撮像を行い、解剖構造の確認を行った。さらに、血管の走行を描出するMRアンギオグラフィの撮像を行った。アンギオグラフィにはTOF法とPC法があるが、頭頸部領域では比較的細い血管が多いため、PC法を用いた。プロトン密度強調画像とPC法アンギオグラフィによるFusion画像を作成し、顎関節部の三次元的な血管の走行を観察した。顎関節外側部では、浅側頭動脈が走行しており下顎枝後方から下顎頭外側に走行するのが確認でいた。顎関節内側部では、顎動脈の分枝が横に走行しており、深側頭動脈に分岐する部位も確認できた。これらの画像は三次元的に任意の方向から観察が可能であるが、発表形式から動画での報告となったが、その後の質問では活発な討論がされ、関心の高さが伺われた。顎関節痛などの痛みの評価や、治癒過程においても新たな診断モダリティとなる可能性があると思われ、疼痛等の臨床情報についても今後検討を続けていく。顎顔面領域のFusion画像を作成するために必要な画像処理ソフトが必要である。このため、市販のパーソナルコンピューターで無料にFusion画像が作成できるソフト(OsiriX)を使用するため、パーソナルコンピューター(MacPro MA356J/A)を購入した。また、高解像度な液晶モニターなどの周辺機器の設置も行った。本学に設置してあるMRIは、解像度(matrix)が256×256で撮像を行っているが、CTは512×512である。これらの画像でFusion画像を作成すると、MRIでは解像度が足りない画像となってしまう。そこで、高解像度の画像が作成可能なMRI様表面コイルをRochester大学のDr.Kwokに作成を依頼した。このコイルは、現在本学で設置している表面コイルの4倍のチャンネル数を持ち、著名なS/N比の上昇が期待される。このコイルを使用することにより、詳細な信号強度の変化を捉えることができ、拡散強調画像などの新しいシーケンスにも対応できると考えられ、新しい顎顔面領域の画像診断に非常に有用な画像が得られるであろうと考えている。今後、最適なシーケンスの決定を行う予定である。次年度は、MRI用高性能表面コイルを用いて顎骨などの撮像を行い、CT画像やコーンビームCT画像とのFusion画像を作成し、臨床評価を行う準備を行っている。
組織移植術の新たな展開-二重鎖DNA技術の応用-

NFκB decoyODNが虚血再潅流障害によるラットの皮弁壊死進行を抑制することが明らかとなった。さらにNFκB decoy ODN単体での動脈注射が標的組織への導入に効果的であった。今後、再建手術における治療戦略の一つとなる可能性が示唆された。腫瘍切除後や外傷による組織欠損に対して、皮弁などの組織移植術は患肢機能を温存しうる重要な手技であるが、皮弁壊死は熟練した術者でも生じる深刻な問題である。その原因の一つに虚血再潅流(I/R)障害による炎症が関与している。その炎症の中心であるNFκBは、炎症性サイトカインなど壊死に関わる種々の遺伝子発現を調節している。そのNFκBをcis elementへの結合を競合的に阻害する合成二重鎖DNA(NFκB decoy oligodeoxynucleotide: NFκB decoy ODN)を用いて抑制し皮弁生存率への効果を検討した。まず、NFκB decoy ODNは目的組織への導入が問題となる。今回、駆血皮弁内への動脈注射によるNFκB decoyODNの導入効率を検討した結果、皮弁全体に導入されていることを確認した。さらに蛍光二重免疫染色では核内への導入も確認できた。次に、NFκB decoyODN投与による皮弁の生存率が有意に改善することを明らかにした。さらに組織学的にもNFκB decoyODN投与することにより筋損傷が有意に抑制されることを明らかにした。また、NFκB decoyODN投与による炎症性サイトカイン、酸化ストレスマーカーの組織学的・生化学的検討を行った結果、多核白血球浸潤を有意に抑制することを明らかにした。Real time PCRでは有意差は認めなかったが、TNF-α、IL-1β、IL-6のいずれにおいても抑制されている傾向を認めた。また、iNOS発現においても有意に抑制されることを明らかにした。本研究結果よりNFκB decoyODNがI/R障害による皮弁壊死進行を抑制することが明らかとなった。今後、再建手術に対してNFκBの分子レベルでの活性化を抑制することが皮弁壊死に対する新しい治療戦略となり得る可能性が示唆された。方法は9週齢のSDラットを用いて左下腹壁動脈を茎とした10×6cmの拡大鼠径皮弁を作成した。さらに同動静脈を3時間駆血することで、遊離皮弁を想定した虚血再潅流モデルとし、部分壊死モデルを作成した。皮弁を挙上する際、右大腿動脈から下腹壁動脈を介して直接皮弁内へ薬剤を投与できるように、右大腿動静脈から下腹壁動静脈分岐部を露出し、分岐部近位及び遠位の大腿動静脈を切離結紮した。薬剤は皮弁挙上直後、左下腹壁動静脈をクランプし、駆血下の皮弁内に右大腿動脈内に薬剤を動注した。まずFITC標識decoyにて投与24時間後に皮弁を全層採取し、栄養血管側、対側のそれぞれ近位、遠位の4ヵ所で導入を評価した(n=3)。NFκBの抑制にはNFκBのcis elementへの結合を競合的に阻害する合成二重鎖DNA(decoy)を用いた。Decoy投与群(D群、5mg/ml, 0.39mM, 200μl)、コントロールとして一重鎖DNA群(S群、10mg/ml, 0.78mM, 200μl)と薬剤非投与群(N群)の3群間で比較検討した。Decoy投与によるマクロの評価は術後5日目に皮弁の生着率で評価した(n=8)。結果であるが、FITC標識decoyは全部位で確認され、皮弁全体に薬剤が導入されていた。さらに導入困難とされていた核内への導入も確認した。特に筋肉、血管に多く認めた。生存率はD群57.9%で、S群31.1%、N群31.7%と比較して有意に高かった。特にD群では皮弁がほぼ生存した例も存在した。虚血再灌流障害による皮弁壊死モデルを動物モデルにおいて作成することができた。本モデルは薬剤を栄養血管以外の血管より投与しているが、蛍光標識されたdecoyは皮弁全体に認め、また、圧をかけるることにより、導入困難とされていた核内への導入も確認することができた。さらに炎症性サイトカインや接着因子などの発現調節を行い、皮弁壊死の進行に関わる複数の分子に対して抑制を可能とするNFκBを最先端の分子生物学的技術である合成二重鎖DNAを用い有意に皮弁生存率が改善したことを示すことができた。本投与方法での皮弁全体、また、核内へのdecoyの導入を確認し、decoyを投与することによって皮弁生存率が有意に改善することを確認した。今後はそのメカニズムについて組織学的、生化学的に検討を行う予定である。皮弁生死境界領域での生化学検討、組織学的検討対象と薬剤の投与方法:体重350- 400gのSprague-Dawley (SD)ラットを用いる。前述した方法で拡大

鼡径皮弁での虚血再灌流障害における部分壊死モデルを作成し、NFκB合成二重鎖DNAを投与する。組織の摘出:再潅流後、24時間で皮弁を採取し、検討を行う。(組織学的検討)各群における皮弁内での白血球、皮筋の損傷程度など評価する。(免疫組織学的検討)炎症性サイトカイン(IL-1、TNF-α)、一酸化窒素合成酵素(iNOS)などの評価を行う。(生化学的検討)凍結保存した組織から蛋白を摘出し、NFκB合成二重鎖DNAの炎症性サイトカインの抑制効果について評価を行うため、IL-1, TNF-α, iNOSについてもELISAにて定量・解析を行う。
光源と物体表面の分光特性を考慮した照明計算手法の実用化に向けた基礎的検討

建築照明計画の分野では、今後分光情報を加味した光環境・色彩環境評価指標の提案が増えていくことが考えられるが、実際の建築・照明設計でそれらを充分に生かすためのシミュレーションプログラムの整備が遅れている。本研究では様々なプログラム手法の精度を検証するための住宅を対象としたテストケースの提案を行った。実用的な計算コストで正確な色彩計算を実施するための基盤の確立に本研究成果が寄与すると考えている。近年調色が容易なLED照明器具や青色防犯灯などが登場し、照明の色が人間に与える影響が改めて注目されるようになってきている。今後は分光情報を考慮した光環境評価指標の提案が増えていくことが考えられるが、実際の建築・照明設計でそれらを十分に生かすには、設計段階で正確な分光特性情報や色彩データを実用的なスピードで算出可能な照明計算プログラムが必要となる。22年度は実用的な計算量を考え、主成分分析により対象に特化した基底を算出し、高い色再現精度を少ない基底で実現する手法(以下、縮約モデル計算)の有用性を検討した。建築内部空間において縮約モデル計算をするためには、素材からの反射光に基づく基底関数が必要であるが、建築分野における分光特性データのサンプル数はまだ不十分である。本研究では居室空間における色彩計算に対象を絞り、内装材サンプル見本帳から色見本片の分光特性の測定を行い、テストケースを作成した。結果として縮約モデル計算手法はマルチバンド計算に比べて大幅に計算負荷を削減できたが、テストケースによっては誤差が大きかった。これは主成分分析にかけたサンプルの色度分布に偏り(白色が覆い)があり、特殊な色で構成したテストケースにおいては誤差が多くなるためと考えられる。本研究では、縮約モデル計算手法では照明の影響に関しては1回反射しか考慮せず、複数回の相互反射を考慮していない。本来は複数回の反射光までを含めて主成分分析を行う必要があるが、その点は今後の課題としたい。また、今回検証したのは蛍光灯のみであるが、分光特性が大きく異なる他の光源下における精度も今後は検証していく必要がある。22年度は実用的な計算量を考え、主成分分析により対象に特化した基底を算出し、高い色再現精度を少ない基底で実現する手法の有用性を検討した。しかしこの手法では多重反射の影響の予測が不十分であり、様々な反射率をもつ物体が空間内に散在するテストケースでは十分な精度が得られていなかった。そこで23年度は多重反射や複数の光源がある場合に適用可能な仮想カメラ表現計算手法の応用を試みた。本研究では建築空間内での照明色予測精度の検証を行った。照度計算によって間接成分と直接成分の割合を出し、仮想カメラ表現手法において2つの成分を分離して求める手法を検討した。その結果、無彩色やYRの多い一般的かつ単純な形態の建築空間でのシミュレーションにおいては、どの色においても高い精度を得ることができた。一方で空間の大きな面積を有彩色の単色が占めるような特徴的な空間においては、マルチバンド計算手法に比べ、まだ十分な精度が得られていない。今後は実際の建築空間における色彩バランスを確認しながら、より適切なテストケースの検討を進める予定である。本研究は、光源と物体表面の分光特性を考慮した照明計算手法の実用化に向け、既存の照明計算プログラムを生かした計算手法の確立と、その計算精度を検証するためのテストケースを提案することを目的とするものである。昨年度までにフルスペクトルによる計算手法(マルチバンド照明計算手法)に対して、負荷軽減を図った主成分分析縮約モデル計算手法などの組み込みを達成したが、本年度は住居空間の室内表面分光特性データの測定(3847種類)に基づき、実際の住居空間における色彩計算手法の精度検証のためのテストケースの提案を行うとともに、様々な計算手法の精度の確認を行った。さらに基本となるマルチバンド照明計算手法の精度を検証するために、模型を用いた実空間測定との比較検討を行った。住宅室内を想定したテストケースでは、いずれの計算手法もほぼ全ての光源において共通した傾向が見られ、また誤差の程度は光源によって異なるが、同一の光源ならばテストケースによる差異はほとんど見られなかった。この結果から、一般的な住宅室内において色彩計算を行った場合に計算結果が大きく変わることはないことが予想され、住宅室内の色彩計算をする際の精度検証は、本研究で提案したテストケースで十分だと言えるであろう。また、低彩度な空間を基準とした住宅室内に高彩度の物体が置かれた場合の、各計算手法ごとの誤差の程度と傾向をつかむために、高彩度なテストケースの検証も併せて行った。その結果として色ごとの計算誤差を示すことができ、今後、住宅室内の色彩計算をする際に有効なデータとなるであろう。