hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
宇宙赤外線背景放射のロケット観測による第一世代天体の観測的研究

宇宙近赤外線背景放射(CIB)のロケット観測プロジェクトCosmic Infrared Background Experiment(CIBER)を進めている。CIBには銀河や星などの既知の天体からの寄与だけでは説明できない超過成分が存在し、第一世代天体の寄与が示唆されている。CIBERでは、液体窒素冷却された4本の専用望遠鏡をロケットに搭載し、大気圏外からCIBの絶対スペクトルや空間的ゆらぎを観測し、初期宇宙における星形成の様子を明らかにする。2009年2月25日にCIBERの第1回のロケット観測は無事に実施され、良好なデータを得ることが出来た。CIBER搭載光学系Low ResolutionSpectrometer(LRS)で得られた空のスペクトルを解析した結果、黄道光のスペクトル中に今まで予期されていなかった吸収帯が900nm辺りに見つかった。この黄道光スペクトルを詳しく解析した結果、黄道光を担う近地球の惑星間塵は、小惑星帯に分布するS型小惑星起因であると結論した。惑星間塵の起源については、小惑星起源か彗星起源かという論争が長く続いているが、今回の結果は、この論争の解決に大きく貢献する非常に重要な発見であると思われる。CIBERは観測後に装置を回収して複数回の観測を行う計画となっており、第2回の打上げ観測は2010年6月の予定である。そこで回収された観測装置を第2回フライトに向けて改修・再調整も行った。特に第1回の観測結果から検出された迷光対策のため、LRSの既存のバッフルおよび迷光対策のために改造された新たなバッフルの性能比較評価実験およびその解析をすすめてきた。そのような仕事の結果、改造をほどこした第2回のフライトでは迷光成分は10分の1以下になることが期待できるとの結果が得られ、想定されている精度の観測が達成可能であるという結果が得られた。私は日米韓の国際協力の下、宇宙近赤外線背景放射(CIB)観測の為のロケット観測プロジェクトCosmic Infrared Background Experiment(CIBER)の準備を進めてきた。CIBには銀河や星などの既知の天体からの寄与だけでは説明できない超過成分が存在し、宇宙誕生直後の第一世代天体の寄与が示唆されている。CIBERでは、液体窒素で冷却された4本の専用望遠鏡をロケットに搭載し、大気圏外からCIBの絶対スペクトルや空間的ゆらぎを観測し、初期宇宙における星形成の様子を明らかにすることを目指している。これが成功すれば、第一世代天体からの光を世界で始めて検出することになる。CIBERの観測装置を搭載したロケットはアメリカから打ち上げられるため、私は本年度のほとんどをアメリカ合衆国のカリフォルニア工科大学やNASAホワイトサンズ打ち上げ場で研究活動を行った。当初、打ち上げは2008年7月末と予定されていた。それに向け、私はカリフォルニア工科大学にて現地の研究者達と協力しながら、観測装置の性能評価実験やキャリブレーションなどを行い、打ち上げに備えていた。しかし、打ち上げ直前に装置の不具合が発生し、打ち上げを2009年2月に延期した。その間、不具合が発生した箇所の改善に加え、観測精度をより高めるためのいくつかの改良や再キャリブレーション、追加の性能評価実験などを実施した。最終的に、CIBERの観測装置を搭載したロケットは、2009年2月25日午前3時45分(アメリカ中部標準時間)に、アメリカ合衆国ニューメキシコ州のNASAホワイトサンズ打ち上げ場から打ち上げられた。ロケットは最高高度330kmに達し、全ての観測装置は正常に機能し、425秒間にわたって良好なデータを得ることに成功した。観測終了後、観測装置はパラシュートにより地上に帰還し、無事に回収された。
自己免疫疾患におけるMEFV遺伝子変異の病態修飾に関する研究

本研究では、家族性地中海熱の原因遺伝子であるMEFV遺伝子の本邦のパターンとして多いExon2多型の病的意義や自己免疫疾患への影響を動物実験により解明を試み、また臨床研究としてSLE患者にMEFV遺伝子解析を実施することで、その変異/多型がSLEの臨床病態に与える影響を解明する。また本研究では、自己炎症性疾患に関連する遺伝子に注目することで、自己免疫疾患の病態解明につながる可能性を秘めており、革新的な治療シーズを提供する可能性がある。
非線形光導波路を用いた超広帯域テラヘルツ波発生に関する研究

励起光源として、平均パワー230mW、パルス幅60fs、繰り返し周波数48MHz、中心波長1.56umのファイバーレーザーを用いた。この励起光を厚さ3.8um、幅5umのリッジ導波路へ集光し、導波路内を伝搬させ、THz波を発生させた。発生したTHz波強度をSi-Bolometerを用いて測定した結果、従来の光伝導アンテナを推奨励起光強度で使用した場合の出力5.59mVと比べて約1000倍であった。また、この励起光源を用いて、THz-時間領域分光法を構築し周波数スペクトルを取得した従来の光伝導アンテナと比較して、7THzまでの広帯域なTHz波出力を得られた。本年度は、LiNbO_3スラブ導波路を用いて広帯域化、スペクトル平坦化の実験を行い高効率化を図った。我々が取り組んできたバルク型LiNbO_3結晶によるテラヘルツ波発生では、励起光のビーム径が結晶内でのテラヘルツ波長より大きい事からテラヘルツ波が進行方向において位相不整合となり、効率を著しく低減している。一方、励起光の光路を導波路化することで位相不整合が解消され、発生効率を増大させる事が可能である。本方式は特に高周波側での発生効率の低下を回避し、原理的に波長可変域を拡大することが可能である。本研究に用いた導波路デバイスは、MgO添加LiNbO_3結晶と母材となるLiNbO_3結晶を張り合わせた後、MgO添加部を研磨によって数umまで薄くしたものである。さらに、その結晶を開口5mm程度、相互作用長50mm程度に切り出し、結晶X面に光学研磨を施し、MgO添加LiNbO_3層をスラブ導波路として使用可能にする。当該導波路デバイスでテラヘルツ波を発生させるためには、励起2波長光の偏波方向を結晶Z軸方向に合わせる事で、Z軸方向に偏波したテラヘルツ波が発生された。また、テラヘルツ波を結晶外部に取り出すために、MgO添加LiNbO_3面にシリコンプリズムを圧着する事で、結晶内でのテラヘルツ波の全反射を回避できたシリコンプリズムと導波路の間に樹脂の薄膜を挟むことで、光波を導波路に閉じ込めて、テラヘルツのみを外部に結合する方式は我々の特許であり、これを実際に用いた。このLiNbO_3スラブ導波路を用いてテラヘルツ発生の広帯域化、スペクトル平坦化の原理検証を行い、特に、数十GHz帯の低周波域から7THz付近の広帯域をカバーする発生を得た。本年度は、2次元に狭域化した非線形光導波路を用いて広帯域化、スペクトル平坦化の実験を行った。旧来のバルク型非線形光学結晶によるテラヘルツ波発生では、励起光のビーム径が結晶内でのテラヘルツ波長より大きい事からテラヘルツ波が進行方向において位相不整合となり、効率を著しく低減している。励起光源として我々の研究グループが以前に開発した超短パルスファイバレーザを用いた。1560nmポンプ光は、チョッパーを通過し、焦点距離4.5mmの非球面レンズを用いて集光した後、MgO:LiNbO_3結晶のリッジ導波路端面に入射させた。発生したテラヘルツ波は放物面鏡を介して検出用の光伝導素子上に集光した。一方、780nmプローブ光は光路長を調整iした後に、焦点距離18.4mmの非球面レンズで集光し光伝導素子上に照射した。また、結晶内からテラヘルツ波を取り出すため、図3のようにPETフィルムとシリコンレンズを圧着させることとした。リッジ導波路を用いたチェレンコフ型位相整合方式によって、パルス幅約160fs、スペクトル帯域5THzまでのテラヘルツパルスが得られた。今年度は、スラブ導波路に代わり、結晶の損傷閾値を確認しつつリッジ導波路を導入し、2次元的に励起光を閉じ込めることによる高効率化を図った。非線形光導波路中の遅延分散の影響により、導波路中を数mm伝播するとフェムト秒光パルス幅が拡がってしまうため、広帯域性と高効率性を両立するような導波路長の最適条件の探索も行った。一方で、導波路長が1mm程度でも十分な変換効率が得られた場合、テラヘルツ波の点光源として扱えるという長所にもつながるという知見を得た。導波路サイズに比べテラヘルツ波長がはるかに長いため強く回折が生じることから、その導波路外への結合には従来我々が用いてきたSiプリズムカプラーを適用した場合結合効率が大きく低下する。

そのため、円錐レンズを斜めに切断した変形タイプのプリズムカプラーを導波層に圧着することでコリメートされたテラヘルツビームの放射を得た。なお、Siレンズはスペクトルの超広帯域化に伴い分散で使えなくなることも予想されたが、発生した0.1-7THz帯では、ある程度コリメートビームを得ることができた。平行して当研究室で育成している有機非線形結晶を用いた導波路化も試みた。我々の研究室内で有機非線形結晶を育成している強みを活かし、独自の蒸着法により結晶成長を直接基板上で行うことにも成功した。得られた導波路サイズは約5ミクロン厚のスラブ型導波路であり、導波路長は約100ミクロンであり、テラヘルツ波発生には十分なサイズである。今後、この導波路に励起光入射を試みる。リッジ導波路を用いた結果、スラブ導波路と比べて、ややピーク強度が小さい結果が得られたものの、パルス幅は短くなったため、トモグラフィー用光源開発としてはおおむね順調に進展している。また、この原因は、励起光が導波路に適切に入射していないことが判明しており、解決可能である。本研究では、チェレンコフ型位相整合方式を無機非線形光学結晶や有機非線形光学結晶などを用いた非線形光導波路に適用し、高効率かつ平坦スペクトルな超広帯域テラヘルツ光源を実現することを目的とする。その際の重要課題として、1)導波路構造の最適化(スラブ型、リッジ型など)、2)非線形導波路中の分散の影響への対応、3)導波路から強く回折するテラヘルツ波の取り出し方式の工夫、などがあげられる。これにより得られる平坦スペクトルかつ高輝度な超広帯域テラヘルツパルスは、フーリエ変換の関係からモノサイクルな超短テラヘルツパルスに直結する。我々は、スラブ導波路に代わり、結晶の損傷閾値を確認しつつリッジ導波路を導入し、2次元的に励起光を閉じ込めることによる高効率化を図った。非線形光導波路中の遅延分散の影響により、導波路中を数mm伝播するとフェムト秒光パルス幅が拡がってしまうため、広帯域性と高効率性を両立するような導波路長の最適条件の探索も行った。一方で、導波路長が1mm程度でも十分な変換効率が得られた場合、テラヘルツ波の点光源として扱えるという長所にもつながるという知見を得た。導波路サイズに比べテラヘルツ波長がはるかに長いため強く回折が生じることから、その導波路外への結合には従来我々が用いてきたSiプリズムカプラーを適用した場合結合効率が大きく低下する。検出したテラヘルツ強度が計算に較べてやや弱く、周波数帯域が狭いという課題について、テラヘルツ波の発生源が一点ではなく、ある程度導波路方向に長さを有している事も考えられる。今後、この点を考慮した円錐を切った特殊な形状のSiレンズを導入することで、テラヘルツ波を適切にコリメートし、結果として効率良く検出側の光スイッチに集光できるものと考えられる。本研究では、前述した目的を達成するために、結晶の損傷閾値を確認しつつ2次元的に励起光を高密度に閉じ込めることによる高効率化を図る。平行して当研究室で育成しているOH1結晶を用いた導波路化も試みる。その際、OH1結晶でコリニア位相整合条件が得られることに配慮しつつ、数ミクロン厚のOH1非線形光導波路を世界初の気相蒸着法による作成を検討する。我々の研究室内でOH1結晶を育成している強みを活かし、種々のサイズの結晶成長を直接基板上で行うことも試みる。
硫酸化環状オリゴ糖による内因性組織修復因子の活性化を介した難治性潰瘍の治癒促進

本研究では、内因性組織修復因子の活性化を介して難治性消化性潰瘍の治癒促進を企図する新規潰瘍治療薬の開発を目指して、各種硫酸化環状オリゴ糖シクロデキストリンおよびその難水溶性アルミニウム塩を調製し、それら誘導体の潰瘍治癒促進作用を比較検討した。以下に、本研究で得られた知見を要約する。1)各種硫酸シクロデキストリンと代表的な内因性組織修復因子である塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)の溶液中における相互作用を各種スペクトル法、ペプチドマッピング法および微小熱量測定などにより検討した結果、硫酸化シクロデキストリンはbFGF分子表面のヘパリン結合部位近傍と強く相互作用し、bFGFの酵素安定性を顕著に向上することが明らかとなった。2)bFGFと硫酸化シクロデキストリンの難水溶性アルミニウム塩の吸着体は水中で長時間安定に存在したが、等張リン酸緩衝液(pH7.4,37°C)中では吸着体からbFGFが徐々に遊離した。その際、脱着したbFGFは未処理bFGFと同等の細胞増殖活性を保持していた。3)ラットを用いた酢酸胃潰瘍モデルおよびシステアミン十二指腸潰瘍モデルを作成し、上記硫酸化シクロデキストリンの難水溶性アルミニウム塩を連日投与し、潰瘍の治癒過程を組織学的に観察した。今回用いたシクロデキストリン誘導体の中で、硫酸エステル化体は顕著な治癒促進効果を示した。それら誘導体の治癒促進効果は、シクロデキストリンの空洞径には依存せず、硫酸基の平均置換度の増加に伴い増大した。今回得られた知見は、内因性組織修復因子の安定化を介して潰瘍の治癒を促進する新しいタイプの抗潰瘍薬を開発する上で有用な基礎資料になるものと考えられる。内因性組織修復機構の活性化を介して難治性消化性潰瘍の治癒促進を企図する新しいタイプの潰瘍治療薬の開発を目指して、各種硫酸化シクロデキストリンおよびその難水溶性アルミニウム塩を調製し、それら誘導体の潰瘍治癒促進作用を比較検討した結果、以下の新知見を得た。1)空洞径の異なるα、β、およびγシクロデキストリンの非晶質誘導体の硫酸エステル化体あるいはスルホアルキルエーテル化体のアルミニウム塩を高収率・高純度に調製し、それら誘導体の水への溶解性、油/水分配係数、および酸加水分解挙動など基礎物性を明らかにした。2)ラットを用いて酢酸胃潰瘍モデルおよびシステアミン十二指腸潰瘍モデルを作成し、上記硫酸化シクロデキストリンの難水溶性アルミニウム塩を連日経口投与し、潰瘍の治癒過程を組織学的に観察した。3)上記硫酸化シクロデキストリン(難水溶性アルミニウム塩および水溶性ナトリウム塩)と塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)の溶液中における相互作用を各種スペクトル法(円二色性、核磁気共鳴、蛍光など)、ペプチドマッピング法、および微小熱量測定などにより検討した結果、硫酸化シクロデキストリンはbFGF分子表面のヘパリン結合部位近傍と強く相互作用し、bFGFの酵素安定性を顕著に向上することが明らかとなった。これまでに、環状硫酸化オリゴ糖を用いて内因性組織修復因子を安定化し、難治性潰瘍の治癒を促進する試みは例がなく、今回得られた知見は新しいタイプの抗潰瘍薬を開発する上で重要な基礎資料となるものと考えられる。

消化管粘膜損傷時に動員される内因性組織修復因子の安定性および病巣到達性を高め、潰瘍の治癒促進を企図する新しいタイプの潰瘍治療薬の開発を目指して、各種硫酸化シクロデキストリンおよびその難水溶性アルミニウム塩を調製し、それら誘導体の潰瘍治癒促進作用を比較検討した結果、以下の新知見を得た。1)各種硫酸化シクロデキストリンの難水溶性アルミニウム塩は、代表的な内因性組織修復因子である塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)に対して強い親和性を示し、シクロデキストリン空洞サイズや置換基の種類よりも、硫酸基の置換度に依存して親和性が変化した。2)bFGFと硫酸化シクロデキストリンの難水溶性アルミニウム塩の吸着体は水中で長時間安定に存在したが、等張リン酸緩衝液(pH7.4,37°C)中では吸着体からbFGFが徐々に遊離した。その際、脱着したbFGFは未処理bFGFと同等の細胞増殖活性を保持していた。3)硫酸化シクロデキストリンのアルミニウム塩は、消化酵素(α一キモトリプシンやペプシンなど)によるbFGFの分解を顕著に抑制した。その安定化効果はデキルトラン硫酸やショ糖硫酸エステルアルミニウム塩などよりも強力であった。前年度の研究成果を踏まえて、本年度に得られた実験結果を総合評価すると、硫酸化シクロデキストリンの難水溶性アルミニウム塩は内因性組織修復因子の安定化を介して難治性潰瘍の治癒を促進する新規抗潰瘍薬として有効利用が期待される。
コールバックを用いたＷｏｒｌｄ　Ｗｉｄｅ　Ｗｅｂアーキテクチャの再構築

現在のWorld Wide Webは、クライアント・サーバ・モデルに基づき構築されている。この形態は、個人情報の繰り返し入力、サーバでの安全な保管、および、攻撃やクロスサイト・スクリプティング攻撃を防ぐことが簡単ではないという問題がある。これらの問題を解決するために、本研究では、現在のWorld Wide Webのアーキテクチャを再設計する。具体的には、本研究では、サービス提供者側から利用者側を呼び出す(コールバックする)という方法を用いる。本研究では、コールバックのプロトコルを設計し、それに基づき新たにWebサーバ、Webブラウザ、ルータ、個人情報バンクを実現し、提案手法を検証した。この形態は、サービス提供者側に静的なコンテンツがある時にはよい。しかし、個人情報を繰り返し入力する必要があり、また、クロスサイト・スクリプティング攻撃を防ぐことが簡単ではないという問題がある。本研究の目的は、現在のWorld Wide Webのアーキテクチャを全面的に見直し、最初から設計し直すことで、現在のアーキテクチャが持つ上記の問題点を解決することである。この目的を達成するために,本研究では、サービス提供者側から利用者側を呼び出す(コールバックする)という方法を用いる。研究期間内にコールバックのプロトコルを設計し、新たにWebサーバ、Webブラウザ、ルータ、個人情報バングといったプログラムを実現することで、提案する新しいWebアーキテクチャの概念を検証する。平成23年度には.コールバックを実行するためのWebサーバ、および、Webブラウザを実現した。Webサーバとしては、Ruby言語用のアプリケーション・コンテナであるWebrickを用いて実現した。Webブラウザとしては、当初、ブラウザでありながらサーバ機能を持つOpera Uniteを用いて実現を進めた。しかしながら、Opera Uniteには、証明書による呼び出し元の検証を行う機能がないことが判明した。そこで、通常のブラウザとWebrickを組み合わせることにした。現在までに、証明書を用いない状態でコールバックを可能になっている。また個人情報を取得するための標準的な手続きを定めた。この目的を達成するために、本研究では、サービス提供者側から利用者側を呼び出す(コールバックする)という方法を用いる。研究期間内にコールバックのプロトコルを設計し、新たにWebサーバ、Webブラウザ、ルータ、個人情報バンクといったプログラムを実現することで、提案する新しいWebアーキテクチャの概念を検証する。今年度は、コールバックの概念を拡張し、従来のサーバとクライアント間の通信だけでなく、末端の利用者間で直接データをやりとりする方法を実現した。これにより、サーバの負荷を軽減し、スケーラビリティの高いシステムを構築することが可能となった。これを実現すために、認証された利用者のPCを直接的に接続するためのルータ、Webサーバ、および、データベースを実現した。平成24年度には、個人情報を保持するためのコールバックを受け付けるプログラム、個人情報金庫(Personal Information Safe)を実現した。これは、Webブラウザと協調して動作し、後に個人情報を取得する時に鍵となるアクセス・トークンを発行する。利用者は、個人情報の代わりにアクセス・トークンをWebサーバに渡す。Webサーバは、必要な時にアクセス・トークンを用いてコールバックにより個人情報を取得する。個人情報金庫は、コールバックを受け付けた際にコールバック元を検査して、正当なものだけに応答する。この時、コールバック元の必要性や信頼度に応じて渡す個人情報の範囲を変えることもできる。研究の目的で述べた分散型ブラウザの機能の大部分を実現しつつある。研究の計画では、ブラウザ本体の機能としては、入力フック、および、出力フックの機能を追加と述べたが、現在までにその機能をを用いることなく研究の目的が達成される見通しを得ている。

25年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、個人情報の保護を強化することにある。それを実現するためのプログラムである個人情報金庫が、フレームワークRuby on Railsを用いて実現することができた。現在の分散型ブラウザは、利用しているSkypeに障害が発生すると利用できなくなるという問題が判明した。今後は、基盤層の機能として、XMPP(Extensible Messaging and Presence Protocolを利用するものを実現したいと考えている。これにより、Skypeに依存している問題を解消し、単一障害点をなくす。今後は、個人情報金庫をデータセンタで動作させる方法を実現する。また、C10K問題(クライアント1万台問題)の原因となっているコネクションの維持に必要な資源を、コールバックにより削減することを目指す。
臨床応用に十分な長さと蠕動運動機能を持つ全周性食道の再生：犬を用いた研究

消化管上皮性組織である消化管粘膜は粘膜の移植再生は非常に困難である。本研究では、一つの変法として、消化器上皮性組織である肝細胞を用いた再生を行った。すなわち肝臓細胞を播種した再生足場を大網で裏打してロール状チューブを作成し、これを腹腔内共培養し、大網から隣接再生足場へ早期に血管新生させて上皮層を再生維持し、肝細胞を消化管に見立てた全周の層に断続的に再生させることに成功した。この場合、大網からの血管の浸潤・新生が非常に良好であることも、病理組織学的検討により確認された。本研究の目的は、臨床応用可能な、20cm以上の十分な長さと蠕動運動を持つ全層・全周性食道を、イヌで再生することである。臨床応用可能な再生食道は、(1)蠕動運動、(2)十分な長さ、(3)全足場材料の臨床的安全性、の3点が必要で、この3条件を満たす食道再生は従来不可能であった。その理由は、1瘢痕(線維)化、2血流不足、3臨床的に安全な材料、にある。応募者らは、H20までの科研費で上記1をほぼ解決し、瘢痕(線維)化しない(つまり蠕動運動する)全周性食道を再生した(業績11)。次にH21-23と24-26科研費で23の一部を解決し(業績3-8特許2,9-11など)、血流豊富な消化管壁の作成法と臨床的に安全な足場材料を開発した。本研究はこれを更に発展させ、未だ成功報告のない臨床応用可能な(上記3条件を満たす)全周性食道を再生する。具体的には、イヌを用いて、(1)の再生食道の線維化瘢痕化に対しては、ADSC、平滑筋細胞、FBと口腔粘膜細胞を播種した羊膜+吸収性不織布の再生足場を用い、(2)の血流不足と粘膜層委縮・消失に対しては、前記の再生足場を大網で裏打してロール状三重巻きチューブを作成する。(3)臨床的に安全な再生足場は、羊膜と安全性試験の終了した新規の吸収性不織布と熱架橋ゼラチンの足場を用いる。前記チューブを熱架橋ゼラチンで覆い、腹腔内共培養し、三重の血管分布層(大網)から隣接再生足場へ早期に血管新生させて、瘢痕化せず粘膜層を再生維持し、臨床応用可能な(すなわち蠕動運動を持ち、20cm以上と十分に長い)全周性食道を再生する。H27年度には計画書に沿った研究を行った。(A)IN VITROの実験:ヒトに近い消化管を持つイヌを実験に用いた。全身麻酔下にイヌを開腹し、無菌的に実験動物から口腔粘膜、膀胱上皮、脂肪組織由来幹細胞、線維芽細胞、胃平滑筋細胞を採取・培養し、吸収性不織布を合わせた再生足場上に播種し培養して「細胞を播種した足場」を作成する検討を行った。この結果、IN VITROでイヌの口腔粘膜細胞(扁平上皮細胞と線維芽細胞)、胃平滑筋細胞、膀胱上皮を播種した再生の足場を作成できる事が明らかになった。(B)In Vivo実験その1=ラットを用いた実験:予め作成した再生の足場を使用し、ラットを用いた再生実験を行った。ラットを全身麻酔下に開腹し、肝臓脈管内に界面活性剤等を注入して消化器細胞としてまずは肝細胞浮遊液を得た。肝細胞浮遊液を足場に播種し、更に大網で裏打ちした。これをロール状に三重に巻いてチューブ状とし腹腔内に1-4週間置き、この間に(a)消化器由来細胞の肝細胞を三次元で腹腔内で培養出来るか否かを検討した。(b)大網血管から血管が「細胞を播種した足場」に新生するかを検討した。この操作は消化器を再生させるチューブの腹腔内熟成の基礎実験である。上記の検討の結果、腹腔内培養を行った1-4週官の期間内に、大網から足場内へ新生血管が侵入すること。その場合には、間質細胞(ADSC?)を播種しておくとより血管新生が良好である事、大網を巻かない場合に比較して有意に肝細胞の生着・維持が良好になる事、これら少なくとも4週官は継続すること、その理由としては足場内部まで血管が早期に新生するために血流が良好に保たれ、消化器細胞層の再生・長期維持がなされると考えられる事がことが明らかになった。In Vivo実験その2=イヌの動脈再生実験:犬を開腹して腹部動脈を露出し、これに動脈再生の足場を移植した。現在は、動脈の再生には長時間が必要であるので、現在は経過を観察中である。H28年度はH27年度に引き続き、食道や腸管に応用できる全周性組織の再生と血流豊富な消化管壁の作成方法をさらに発展させた。すなわち、最終目的である臨床応用可能な、言い換えれば臨床上安全な全材料から成り、蠕動運動を行い長さ20cm以上の全周性食道をイヌで再生するために、H28年度も、臨床的安全性が判っている足場材料を用いて、繊維化・瘢痕化と血流不足を克服することに注力した。

そのために、再生足場には既に臨床現場でも使用されている新規の吸収性不織布であるポリグリコイドやポリ乳酸とカプロラクトンの共重合体(比率が75-25%、50-50%)の足場を開発した。H28年度には従来は作成が困難であったポリ乳酸とカプロラクトンの共重合体の多孔性不織布足場をエレクトスピニング法で作成する技術を確立した。すなわち例えば従来のエレクロトスピニング法で作成すると、繊維径が小さ過ぎることや繊維間の隙間が小さすぎる(多孔性が不十分)などの足場材料として欠点があり、また一方メルトブロー法で作成すれば多孔性には優れるものの繊維径が大きく不均一で繊維に結節状の不均一部分が出来る(繊維形状の欠点)などの欠点があった。それに対してH28年度に我々が開発したものは、繊維径が110ミクロンの均一な繊維径に調節が可能で、かつ繊維間隔もスペーサーの使用で任意に調節が可能な不織布足場材料である。これを用いて、H28年度には、動物実験で血管が豊富な大網ロール作成技術が確立した。更にこれを利用して、自家や同系の脂肪組織由来間葉系幹細胞、線維芽細胞、平滑筋細胞、心筋細胞や内胚葉系上皮系細胞の腹腔内培養技術を確立した。すなわちこれらの細胞を播種した吸収性不織布の再生足場を大網で裏打してロール状三重巻きチューブとし、動物で腹腔内共培養し、大網から隣接再生足場へ血管新生させ全周性チューブ状組織を再生することが可能となった。計画が若干遅れた理由は、前項で述べたように、繊維化・瘢痕化と血流不足を克服するための足場材料を臨床応用可能な(すでに臨床応用されており臨床的安全性が既知である)足場材料を用いて作成する場合、その性能の安定性に不安があったためである。これに対してH28年度には、既に臨床現場でも使用されている新規の吸収性不織布であるポリグリコイドやポリ乳酸とカプロラクトンの共重合体を用いて、繊維径が110ミクロンの均一な繊維径に調節が可能で、かつ繊維間隔もスペーサーの使用で任意に調節が可能な多孔性不織布足場をエレクトスピニング法で作成する技術を確立した。その結果H28年度には、これを用いて動物実験で血管が豊富な大網ロール作成技術を確立し、すなわちこれらの細胞を播種した吸収性不織布の再生足場を大網で裏打してロール状三重巻きチューブとし、動物で腹腔内共培養し、大網から隣接再生足場へ血管新生させ全周性チューブ状組織を再生することが可能となった。このように若干遅延していた原因はH28年度中に克服された。本研究の目的は、臨床応用可能な十分な長さを持ち、蠕動運動を行う全層・全周性の食道を再生することである。臨床応用の可能な再生食道には、十分な長さと蠕動運動が、最低限必要である。この様な消化管は食道を含め再生することは、大動物ではは従来不可能であった。その理由は、血流不足と線維(瘢痕)化、の克服の困難性に要約される。応募者らは、これまでの科学研究費助成研究で上記の蠕動運動に関してはほぼ解決した。すなわち、蠕動運動する、つまり線維化や瘢痕化を起こさない全周性の食道の再生を行った。さらに科学研究費助成研究で、血流の課題の一部を解決する血流豊富な消化管壁を持つ消化管を再生した。本研究ではこれを更に発展させ、未だ成功報告のない臨床応用可能な、つまり十分な長さと蠕動運動を持つ全周性の食道を、大動物のイヌを使って再生することを最終的な目的とする一連の研究を行った。まず予備的にラットを用いて以下の実験を行った。すなわちラットの胃や腸管の間質細胞(線維芽細胞と平滑筋細胞)を播種した羊膜シートと大網のロール状重ね巻きチューブを作成した。このチューブ内腔に、また同様に、ラット肝臓細胞を用いてこれを不織布上に播種したシートを貼付し、これをラット腹腔内で共培養(腹腔内インキュベート)した。この方法で、血流豊富な平滑筋・線維芽細胞層を壁内に持つチューブを再生維持し、瘢痕(線維)化しない全周性疑似消化管を再生した。次に同様の実験をイヌを用いて行った。実験結果の評価は、現在も実施中である。現在の中間評価の状態で経過観察中であるが、最長で1年に渡り全周性の疑似食道の再生に成功している。
RNA干渉法を応用した椎間板再生療法の開発

1)変性椎間板モデルの作成:ラットの尾椎の椎間板に創外固定器を装着し、持続的に圧迫させることで椎間板の変性モデルを作成した。1週間の持続的な圧迫により椎間板変性が起こることを組織学的に確認した。経時的に蛋白分解酵素(MMP-3)の発現を調べると、MMP-3遺伝子の発現が上昇していることが圧迫後2週より確認できた。2)RNA干渉を応用した内因性遺伝子の発現抑制実験RNA干渉方法を用いて椎間板変性に関連する負の要素(MMP-3,Fas-Lなど)の遺伝子の発現をブロックすることで変性椎間板の遺伝子治療への有効性を検討した。現在までに報告されているcDNA配列から標的とする遺伝子発現を抑制するためのsiRNAをデザインし、このsiRNAをコードするplasmidを作成、超音波コントラスト法により椎間板内に遺伝子導入した。次いで椎間板変性に関与していると考えられるMMP-3とFas-Lの発現を抑制するためにデザインしたsiRNAを導入した。SDラット尾椎椎間板の培養細胞にMMP-3遺伝子をブロックするために同じsiRNAをコードするplasmidを導入すると内在性MMP-3遺伝子の発現が特異的にdown regulateされたことが確認できた。一方、in vivoにおいてMMP-3をブロックするためのsiRNAをコードするplasmidを導入するもMMP-3遺伝子の発現はdown regulateされなかった。これは椎間板における内在性MMP-3の量が少ないためと考えられた。しかし、Fas-LをブロックするためのsiRNAをコードするplasmidを導入するとFas-L遺伝子の発現は有意にdown regulateされた。この結果からsiRNA法を応用してFas-Lの発現を抑制することにより、椎間板変性の進行を抑制させることができる可能性が示唆された。基本的にSDラットを用い、ラット尾椎椎間板から髄核を採取し、酵素処理によって細胞を分離、培養した。標識遺伝子としてGFPあるいはLuciferase(蛍&海シイタケ)を用い、培養細胞に上記の標識遺伝子をコードするplasmidを導入した。同時に、標識遺伝子をブロックするためのsiRNAそのものあるいは同じsiRNAをコードするplasmidを同様の方法で導入した。Negative controlにはsiRNA/siRNA plasmidともに導入しなかった。48時間後、標識遺伝子の発現がdown regulateされるかどうか確認した。標識遺伝子が特異的にdown regulateされたことが確認できた。長期間の調査では、約8週間にわたって、RNA干渉の効果が続くことが確認できた。SDラットを用い、ラット尾椎椎間板にマイクロシリンジを用いてmicro-bubbleと標識遺伝子をコードするnaked plasmidの混合液を注入した。その後超音波を照射することで遺伝子を導入運中した。標識遺伝子としてはGFPあるいはLuciferaseを用いた。一定期間後にラットを屠殺し、導入遺伝子の発現を評価した。次に標識遺伝子をブロックするためのsiRNAをコードするplasmidを、同様の方法で先述のplasmidとともに椎間板へin-vivo導入した。その後、標識遺伝子の発現がdown regulateされるかどうか確認した。遺伝子導入後、1、2週後にラットを屠殺し、標識遺伝子の発現がdown regulateされるかどうか確認した。上記の結果を国際腰痛学会、日本整形外科学会基礎にて発表した。また下記の論文に投稿し、アクセプトされた。SDラット尾椎椎間板から髄核を採取し、酵素処理によって細胞を分離、培養した。48時間後、標識遺伝子の発現が特異的にdown regulateされたことが確認できた。さらに、ラット尾椎椎間板にマイクロシリンジを用いてmicro-bubbleと標識遺伝子をコードするnaked plasmidの混合液を注入した。その後超音波を照射することで遺伝子を導入した。次に標識遺伝子をブロックするためのsiRNAをコードするplasmidを、同様の方法で先述のplasmidとともに椎間板へin-vivo導入し、標識遺伝子の発現がdown regulateされることを確認した。研究2:治療遺伝子を用いた研究前年度の研究成果を踏まえて、椎間板変性を促進する上で重要な役割を演じていると考えられる蛋白分解酵素(MMP-3)の発現がsiRNAplasmidの導入により抑制されるか否か研究した。SDラット尾椎椎間板の培養細胞に蛋白分解酵素(MMP-3)遺伝子をブロックするために同じsiRNAをコードするplasmidを導入した。1週間後、内在性MMP-3遺伝子の発現が特異的にdown regulateされたことが確認できた。2)RNA干渉を応用した内因性遺伝子の発現抑制実験

RNA干渉方法を用いて椎間板変性に関連する負の要素(MMP-3,Fas-Lなど)の遺伝子の発現をブロックすることで変性椎間板の遺伝子治療への有効性を検討した。現在までに報告されているcDNA配列から標的とする遺伝子発現を抑制するためのsiRNAをデザインし、このsiRNAをコードするplasmidを作成、超音波コントラスト法により椎間板内に遺伝子導入した。次いで椎間板変性に関与していると考えられるMMP-3とFas-Lの発現を抑制するためにデザインしたsiRNAを導入した。SDラット尾椎椎間板の培養細胞にMMP-3遺伝子をブロックするために同じsiRNAをコードするplasmidを導入すると内在性MMP-3遺伝子の発現が特異的にdown regulateされたことが確認できた。一方、in vivoにおいてMMP-3をブロックするためのsiRNAをコードするplasmidを導入するもMMP-3遺伝子の発現はdown regulateされなかった。これは椎間板における内在性MMP-3の量が少ないためと考えられた。しかし、Fas-LをブロックするためのsiRNAをコードするplasmidを導入するとFas-L遺伝子の発現は有意にdown regulateされた。この結果からsiRNA法を応用してFas-Lの発現を抑制することにより、椎間板変性の進行を抑制させることができる可能性が示唆された。
1p36のBACコンティグを用いた神経芽腫、肺癌と悪性黒色腫の癌抑制遺伝子の探索

神経芽腫、肺癌と悪性黒色腫において1番染色体短腕(1p)のp35-36領域には、発生・進展に重要な役割を果たす遺伝子が座位すると推測される。この領域の大部分をカバーするBACコンティグを作成し、これを用いて神経芽腫25細胞株中1株(NB-1)に約480kbのホモ欠失領域を同定し、この領域より7個の既知の遺伝子(E4,KIF1B, SCYA5, PGD, Cortistain, DFF45,PEX14)、3つのEST、2つのマイクロサテライトマーカーを同定した。これらの遺伝子のうちキネシンfamilyであるKIF1B-β遺伝子のcDNAとexon-intron配列を決定し、少なくとも47exonを有することをみいだした。この遺伝子は一部の神経芽腫の新鮮腫瘍で発現の低下がみられた。またpolymerase chain reaction (PCR)-single strand conformationpolymorphism(SSCP)による変異解析ではframe shift mutationはみられなかったが、3カ所でmissense mutationが、2カ所で遺伝子多型がみられた。またヘテロ接合体欠失(LOH)は16例中6例(38%)にみられた。これらのことより、KIF1B-β遺伝子は神経芽腫の候補癌抑制遺伝子の可能性は低いと考えられた。さらに家系のマッピングより、Charcot-Marie-Tooth disease 2A型(CMT2A)の原因遺伝子が1p36.2にあることが推測されたので、CMT2Aの患者検体を用いてPCR-SSCP法で変異を検討したところ、motorドメインにmissense mutationを検出した。この変異により、この遺伝子のin vitroでのATP活性の低下が認められた。またこの遺伝子のヘテロ欠失マウスは生後CMT2A同様の神経症状がみられ、この遺伝子がCMT2Aの原因遺伝子であることをみいだした。さらにKIF1B-α遺伝子を単離し、神経芽腫で検討している。DFF45はcaspase3がアポトーシスを誘導するのに必要な蛋白である。NB-l株でホモ欠失がみられたので、神経芽腫でreverse transcriptase(RT)-PCRによる発現の、PCR-SSCP法による変異の検討を行ったが、発現の減弱や変異はみられず、alternative splicingによると思われる多数のisoformがみられた。これらのisformは腫瘍のみにみられるものもあった。これらのことよりDFF45遺伝子は神経芽腫の癌抑制遺伝子の可能性は低いと思われた。肺癌と悪性黒色腫についても細胞株の検討を始めたところである。
直接導入型質量分析による中毒原因物質の迅速スクリーニング法の開発

:直接導入型質量分析計を用いて、エクスタシー錠(MDMA含有錠剤、アンフェタミン及びカフェイン含有錠剤等)や医薬品錠剤(アセトアミノフェン、ジアゼパム等含有)中の成分を迅速に判定する手法を開発した。また、薬物添加尿についても適用可能であった。本法は、遺留試料や尿試料からの薬毒物スクリーニング法として利用可能であると考えられた。また、シルデナフィル関連化合物の分析法や覚せい剤の迅速な定量分析法を開発した。毒物混入事件、法医解剖および救急医療の現場において、中毒原因物質を特定するための検査の前段階として、スクリーニングのもつ意義はきわめて大きい。本研究では、乱用薬物や医薬品類をターゲットとして、尿試料や遺留試料(粉末、錠剤など)から簡便、迅速、かつ特異性の高いスクリーニング法の開発を目的とする。GCやHPLCなどの分離機器を接続しない、直接導入型質量分析計(日立製DS-1000N)を測定装置として用い、以下に示す実験を行った。まず、覚せい剤(メタンフェタミン、アンフェタミン)、MDMA類(4種)、コカイン及び医薬品成分(カフェイン、アセトアミンラェン、ジラェンヒドラミン)のメタノール溶液をそれぞれガラス製ろ紙に滴下し、質量分析計に導入、加熱器温度、針電極電圧、フォーカス電圧などを最適化した。MS/MSモードの際の衝突解離電圧については、薬物毎に最適化した。上記薬物のプロートン化分子をプリカーサイオンとするプロダクトスキャンから得られたスペクトルは各薬物に特徴的であり、構造異性体間(MDEA、MBDB)でも両者の識別が可能であった。メタノール溶液を分析した際め各薬物の検出限界は、30-200ng程度であった。健常成人添加尿では、マトリックス効果によるイオン抑制が認められ、メタンフェタミンの場合イオン強度は約20-70%減少した。一方、事件・事故現場の遺留試料(錠剤や粉末)をスクリーニングするため、不正流通するED治療薬の分析や押収覚せい剤中に混入するジメチルスルホンの定量分析を行い、化合物の純度と夾雑物によるイオン強度の変化等を検討するための基礎データを得た。今後、各種夾雑物によるマトリックス効果を抑制させるための簡易前処理の導入を含めて検討し、事件・事故現場で利用可能なスクリーニング法を構築ずる予定である。毒物混入事件、法医解剖及び救急医療の現場において、中毒原因物質を特定するための検査の前段階として、スクリーニングのもつ意義はきわめて大きい。本研究では、乱用薬物や医薬品類をターゲットとして、尿試料や遺留試料(粉末、錠剤など)から簡便、迅速、かつ特異性の高いスクリーニング法の開発を目的とした。直接導入型質量分析計(日立DS-1000)を用い、昨年度と同様の手法で以下に示す実験を行った。まず、MDEA、MBDB及びMDDMAを用いて位置異性体間の識別の可能性を検討した。MDEAとMBDBは明瞭に識別可能であったが、MDEAとMDDMAはマススペクトルに若干の差異は認められたものの、類似したフラグメントピークを与えた。本法は、他のスクリーニング法(例えば呈色反応やイムノアッセイなど)と比較し、特異性の優れた原理を利用しているが、構造が類似した違法ドラッグの近年の流通を考慮すると、その判定には注意が必要であると考えられた。押収されたエクスタシー錠(MDMA含有錠剤、MDMA及びメタンフェタミン含有錠剤、アンフェタミン及びカフェイン含有錠剤など)を約2分間隔で連続して分析したところ、いずれの試料もそれらの成分を正しく判定することができた。健康成人尿に薬物を添加した試料については、さまざまな程度のイオン抑制効果が認められた。そこで、尿試料を滴下後、アルカリ溶液を滴下し、同様に分析したところ、メタンフェタミンとMDMAについては、そのイオン抑制が抑えられ、ピーク強度が増大した。しかしながら、第1級アミンであるアンフェタミンとMDAについては、アルカリ溶液滴下による効果は限定的であった。薬物添加尿試料をアルカリ性下、有機溶媒抽出し、その有機層を同様に分析したところ、アンフェタミン及びMDAのピークは大幅に増大した。本法は、尿試料や遺留試料からの薬毒物スクリーニング法として利用可能であると考えられた。
超対称性を持ったフレーバーモデルの構築

今年度の成果は前年度と同じく、論文をまとめたこととそれらの論文について国内外の研究会で発表したことである。これらの論文の主題は研究計画である、離散対称性と世代構造の関連である。特に、今年度は様々な離散対称性についてまとめたレビューがprogress of theoretical physics supplementに出版され、これは大きな成果である。これまで、様々な種類の離散対称性やモデルが提案されてきたが、それらを系統的に分類し特徴をまとめることができた。離散対称性の基礎や応用の仕方も書いてあり、この分野を初めて学ぶ方達を対象にした内容になっている。既に物理に応用されてある離散対称性についてはこのレビューを見ることで理解できるはずである。離散対称性は世代構造を解き明かすための有用な手段であり、様々な対称性を深く理解することで質量や世代混合の起源が追求できると期待されている。研究の目的は特に理論を検証する方法を探ることで、これから見つかると期待されている超対称粒子との関連性について研究した。特に、S4対称性を使った模型でレプトンとクォークの超対称粒子の質量スペクトラムの計算や超対称粒子を介したプロセスの影響が計算してきた。中でも、フレーバー存変える中性カレントの確率は実験バウンドぎりぎりにあり、もうすぐ見つかると期待している。このようにまだ見つかっていないプロセスを予言することで理論の検証ができると考えている。模型を特定することで確率が計算でき、具体的な予言が行えることは重要である。今年度得た研究の成果は論文をまとめ発表したこととそれらの論文について国内外の研究会で発表したことである。研究の目的にある通り、レプトンのフレーバー混合について離散対称性を用いたアプローチで研究を進めてきた。具体的な内容についてもほぼ計画通りでA4やΔ(54)を使ったモデルを構築することができた。また、様々な離散対称性についてレビューとして論文にまとめることもでき、離散対称性の理解を進めることができたと思う。この研究の意義は世代混合に関するモデルが構築できることで、世代に対する手がかりがつかめる可能性がある。実際、離散対称性を用いることで世代混合やレプトンの質量に対して予言を行うことができる。その予言だけでは模型を証明することはできないが、質量行列の構造がつかめると背後にある対称性も見えてくる場合がある。離散対称性をいろいろ理解することで質量や混合の探求につながる。素粒子の質量や混合を探るととは重要で素粒子物理の中でも最も大きな問題の1つとして考えられている。世代間にある質量の階層性や混合が起こる理由を解明することは素粒子そのものの性質を探ることになる。現段階では離散対称性は質量や混合を説明する1つの手段に過ぎないが、研究が進むにつれて必要性が増してくると期待している。対称性自体は素粒子物理の中では様々な面で現れ重要な役割を担うことが多い。なので、質量や混合にも関係する可能性は十分ある。今後もこの方針で対称性を詳しく検討しより優れた模型を作ることを目指す。
巡回検査車の動的応答を利用した舗装・橋梁関連構造物のための新しい簡便モニタリング

本研究では,車両の動的応答を利用した移動モニタリングシステムを研究した.本システムでは車上目視点検の巡回車に加速度計,騒音計,GPS,ノートPCを車載して道路上を走行させ,道路上のデータを集録する.そのデータから,点検の指標となる値を計算し,サーバに蓄積する.道路管理者がそのサーバにアクセスすると,地図上に点検結果を表示し,適切な道路維持管理を支援することができるというシステムである.このシステム開発で重要となるのは(1)計測・集録システムの開発,(2)点検指標となる値の導出,(3)診断システムの開発である.計測・集録システムでは,日常巡回車と同車種を用い,さらに応答と位置情報とを対応付けるため,加速度とGPSの同期が取れる集録システムを開発した.このシステムを用いて,実際の道路上で応答の再現性(同日同路線のデータに対する加速度RMSで10%程度の誤差)を確認している.点検指標となる値の導出では維持管理上重要となる点検項目について検討したところ,IRI(International Roughness Index),現行の平坦性,伸縮装置の後打ちコンクリート部における段差,本体破損による異常騒音レベルの導出が可能であるという結果が得られた.IRI導出については,まず,路面形状から計測車両に対する伝達関数と,クォーターカー(QC)モデルの伝達関数により,計測車両からQCモデルの加速度を求める.その後QCモデルの加速度RMSとIR1との近似式(解析により導出)によりIRIを求めるものとした,この方法により,衝撃応答以外の部分では真のIRIとの最大誤差が12%と実用レベルの精度を得ている.また,伸縮装置部の段差については,伸縮装置中心から前側2mの最大凹凸量と加速度の最大振幅から±2m間の加速度RMSの相関が最も高いという結果を解析・実験により示し,誤差17%程度の近似式を導出した.診断システムは,道路管理者の意見を踏まえ,道路維持管理に有効に反映される診断システムとした.道路管理データ,指標値データを用い,さらにGISデータベースと位置情報データを連携させたデータベースシステムとした.このデータベースシステムを使用して,リアルタイムに診断結果,異常箇所を表示させ,異常箇所での舗装・伸縮装置の情報がわかるWebアプリケーションを考案した.本研究では,車両の動的応答を利用した移動モニタリングシステムを提案する.本システムでは車上目視点検の巡回車に加速度計,騒音計,GPS,ノートPCを車載して道路上を走行させ,道路上のデータを集録する.そのデータから,点検の指標となる値を計算し,サーバに蓄積する.道路管理者がそのサーバにアクセスすると,地図上に点検結果を表示し,適切な道路維持管理を支援することができるというシステムである.このシステム開発で重要となるのは(1)計測・集録システムの開発(2)点検指標となる値の導出,(3)診断システムの開発である.計測・集録システムでは,日常巡回車と同車種を用い,さらに応答と位置情報とを対応付けるため,加速度とGPSの同期が取れる集録システムを開発した.このシステムを用いて,実際の道路上で応答の再現性(同日同路線のデータに対する加速度RMSで10%程度の誤差)を確認している.点検指標となる値の導出では維持管理上重要となる点検項目について検討したところ,IRI(International Roughness Index),現行の平坦性,伸縮装置の後打ちコンクリート部における段差,本体破損による異常騒音レベルの導出が可能であるという結果が得られた.IRI導出については,まず,路面形状から計測車両に対する伝達関数と,クォーターカー(QC)モデルの伝達関数により,計測車両からQCモデルの加速度を求める.その後QCモデルの加速度RMSとIRIとの近似式(解析により導出)によりIRIを求めるものとした.この方法により,衝撃応答以外の部分では真のIRIとの最大誤差が12%と実用レベルの精度を得ている.また,伸縮装置部の段差については,伸縮装置中心から前側2mの最大凹凸量と加速度の最大振幅から±2m間の加速度RMSの相関が最も高いという結果を解析・実験により示し,誤差17%程度の近似式を導出した.本研究では,車両の動的応答を利用した移動モニタリングシステムを研究した.本システムでは車上目視点検の巡回車に加速度計,騒音計,GPS,ノートPCを車載して道路上を走行させ,道路上のデータを集録する.そのデータから,点検の指標となる値を計算し,サーバに蓄積する.道路管理者がそのサーバにアクセスすると,地図上に点検結果を表示し,適切な道路維持管理を支援することができるというシステムである.このシステム開発で重要となるのは(1)計測・集録システムの開発,(2)点検指標となる値の導出,(3)診断システムの開発である.計測・集録システムでは,日常巡回車と同車種を用い,さらに応答と位置情報とを対応付けるため,加速度とGPSの同期が取れる集録システムを開発した.このシステムを用いて,実際の道路上で応答の再現性(同日同路線のデータに対する加速度RMSで10%程度の誤差)を確認している.点検指標となる値の導出では維持管理上重要となる点検項目について検討したところ,IRI(International Roughness Index),現行の平坦性,伸縮装置の後打ちコンクリート部における段差,本体破損による異常騒音レベルの導出が可能であるという結果が得られた.IRI導出については,まず,路面形状から計測車両に対する伝達関数と,クォーターカー(QC)モデルの伝達関数により,計測車両からQCモデルの加速度を求める.その後QCモデルの加速度RMSとIR1との近似式(解析により導出)によりIRIを求めるものとした,この方法により,衝撃応答以外の部分では真のIRIとの最大誤差が12%と実用レベルの精度を得ている.

また,伸縮装置部の段差については,伸縮装置中心から前側2mの最大凹凸量と加速度の最大振幅から±2m間の加速度RMSの相関が最も高いという結果を解析・実験により示し,誤差17%程度の近似式を導出した.診断システムは,道路管理者の意見を踏まえ,道路維持管理に有効に反映される診断システムとした.道路管理データ,指標値データを用い,さらにGISデータベースと位置情報データを連携させたデータベースシステムとした.このデータベースシステムを使用して,リアルタイムに診断結果,異常箇所を表示させ,異常箇所での舗装・伸縮装置の情報がわかるWebアプリケーションを考案した.