hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
昆虫変態時の血球細胞による自己・非自己認識機構の解析

カイコの顆粒細胞では、哺乳類の止血・血栓因子であるフォンビルブラント因子(von Willebrand Factor、vWF)のホモローグを産生している。vWFは血管壁が損傷した際に、血小板による血栓形成を行わせるしかし、昆虫は開放血管系であり、しかも血小板を持たない動物である。カイコでみられたvWFホモローグ(ヘモサイチン、hemocytin)の機能解析と遺伝子転写機構を調べた。バキュロウイルスベクターによるドメインの発現:ヘモサイチンのほぼ全領域をカバーする4つのcDNAをバキュロウイルスベクターを用いて発現させた。発現したタンパク質とコラーゲン(タイプ1から4)、ヘパリンとの接着活性はELISA法により測定した。コラーゲンおよびヘパリンに対する結合活性はドメインD^<111>に、また細胞接着活性はドメインBに存在することがわかった。これまでにvWF内にはコラーゲンやヘパリン、血液凝固第8因子、インテグリンであるGPIbやGPIIb/IIIaに結合するドメインが同定されている。またvWFでは分子内のRGD配列を介してインテグリンGPIbやGPIIb/IIIaと結合するのに対してヘモサイチンにはRGD配列は存在しない。このことから、ドメインB内には、フィブロネクチンやラミニンなどに存在するのと同様に、RGD配列以外の細胞接着配列が存在するものと考えられた。トランジェントアッセイ:ヘモサイチン遺伝子のプロモーターの下流にルシフェラーゼ遺伝子を組み込んだベクターを作製し、ショウジョウバエの血球細胞由来KC167細胞にトランスフェクションした。24時間後、48時間後にLPSあるいはエクジステロイドを投与し、リシフェラーゼ活性を測定した。このプロモーターはLPSおよびエクジステロイドによって転写が調節されていることがわかった。
ＭＲ計測・シミュレーション融合による腫瘍内状態変化予測技術開発と治療戦略への応用

磁気共鳴(Magnetic Resonance, MR)計測や組織染色画像から得られた腫瘍内多角的計測データと計算機シミュレーション技術を融合した腫瘍形状・状態変化の予測技術の開発し,放射線治療・温熱治療における治療効果予測に向け,異なる撮像法を用いて取得した多角的MR画像情報の解析と関連性の検討,経時的変化を捉えるための数理モデルの検討,ならびにシミュレーション環境の構築を検討した.異なる撮像法を用いて取得した多角的MR画像情報の解析と関連性の検討に関しては,複数の撮像法を用いて取得した腫瘍領域を含むMR画像に対し,経時的に変化する腫瘍領域を精密に抽出する手法を検討しその精度評価を行った.経時的に変化する腫瘍領域を取得するために,腫瘍領域と正常領域のコントラストが大きいスピンエコー法により取得したT2強調画像を用いた.腫瘍領域の抽出には,領域抽出手法の一つである領域拡張法を適用するとともに,MR画像の計測時に含まれるノイズ並びに信号ムラを除去するための補正手法を検討した.シェーディング補正を行うことにより,行わない場合よりも良好な結果を得ることができた.一方,3次元における抽出精度にはまだ改善しなければならない課題があることも分かった.また撮像法に関しては,高速撮像を実現するための再構成手法を検討するとともに,スピンエコー法以外の撮像法における画像情報の解析および関連性の検討を開始した.経時的変化を捉えるための数理モデルの検討に関しては,他の研究分野において用いられている数理モデルの調査を実施するとともに,取得したMR画像の情報の活用方法の検討を開始した.シミュレーション環境の構築に関しては,取得したMR画像において抽出した腫瘍領域を可視化するための環境を構築した.平成30年度は取得した画像情報から腫瘍領域を抽出することに注力して研究開発に取り組み,画像抽出精度が向上するなど,経時的な変化を捉えるための技術開発が順調に進んでいると考えている.数理モデルの検討やシミュレーション環境の構築も進めている.一方,開発する中での課題も確認できており,その解決も含めて平成31年度における研究開発に取り組む.平成30年度に取り組んできた多角的MR画像情報の解析と関連性の検討については,継続して異なる撮像法や3次元情報を用いた検討を行うとともに,経時的変化を捉えるための関連性の検討に取り組む.さらに抽出精度を向上させるためにMR撮像法の最適化にも取り組む.数理モデルの検討並びにシミュレーション環境の構築に関しては,継続して実施するとともに,数理モデルを含み構築した環境を用いた腫瘍内状態の予測の検討を行う.磁気共鳴(Magnetic Resonance, MR)計測や組織染色画像から得られた腫瘍内多角的計測データと計算機シミュレーション技術を融合した腫瘍形状・状態変化の予測技術の開発し,放射線治療・温熱治療における治療効果予測に向け,異なる撮像法を用いて取得した多角的MR画像情報の解析と関連性の検討,経時的変化を捉えるための数理モデルの検討,ならびにシミュレーション環境の構築を検討した.異なる撮像法を用いて取得した多角的MR画像情報の解析と関連性の検討に関しては,複数の撮像法を用いて取得した腫瘍領域を含むMR画像に対し,経時的に変化する腫瘍領域を精密に抽出する手法を検討しその精度評価を行った.経時的に変化する腫瘍領域を取得するために,腫瘍領域と正常領域のコントラストが大きいスピンエコー法により取得したT2強調画像を用いた.腫瘍領域の抽出には,領域抽出手法の一つである領域拡張法を適用するとともに,MR画像の計測時に含まれるノイズ並びに信号ムラを除去するための補正手法を検討した.シェーディング補正を行うことにより,行わない場合よりも良好な結果を得ることができた.一方,3次元における抽出精度にはまだ改善しなければならない課題があることも分かった.また撮像法に関しては,高速撮像を実現するための再構成手法を検討するとともに,スピンエコー法以外の撮像法における画像情報の解析および関連性の検討を開始した.経時的変化を捉えるための数理モデルの検討に関しては,他の研究分野において用いられている数理モデルの調査を実施するとともに,取得したMR画像の情報の活用方法の検討を開始した.シミュレーション環境の構築に関しては,取得したMR画像において抽出した腫瘍領域を可視化するための環境を構築した.平成30年度は取得した画像情報から腫瘍領域を抽出することに注力して研究開発に取り組み,画像抽出精度が向上するなど,経時的な変化を捉えるための技術開発が順調に進んでいると考えている.数理モデルの検討やシミュレーション環境の構築も進めている.一方,開発する中での課題も確認できており,その解決も含めて平成31年度における研究開発に取り組む.平成30年度に取り組んできた多角的MR画像情報の解析と関連性の検討については,継続して異なる撮像法や3次元情報を用いた検討を行うとともに,経時的変化を捉えるための関連性の検討に取り組む.さらに抽出精度を向上させるためにMR撮像法の最適化にも取り組む.数理モデルの検討並びにシミュレーション環境の構築に関しては,継続して実施するとともに,数理モデルを含み構築した環境を用いた腫瘍内状態の予測の検討を行う.平成30年度に関しては,実験にかかる費用や旅費を中心に想定していたよりも必要な額が少なくなったため,次年度使用額が発生した.平成31年度に関しては,シミュレーション環境に構築に必要な機器・ソフトウェアの追加や実験を実施するために必要となる実験用動物・試薬の購入,研究打ち合わせならびに研究成果を発表するために必要となる旅費などに使用する予定である.
咽頭への味覚刺激がもたらす嚥下変調効果を発達過程から解明する

咽頭領域への味覚刺激がもたらす嚥下への影響について検索を行った結果、酸味溶液刺激は、嚥下惹起を促通していると考えられ、味質によって嚥下にもたらす影響が異なる可能性が示唆された。嚥下時の中枢神経活動について検索を行う目的で、ラット大脳皮質にマルチチャネル微小電極の埋め込みを行い、嚥下動作時における大脳皮質神経応答記録を試みた。この実験手法は、リアルタイムで皮質の一定領域の活動電位記録行う為の非常に有用な手法であるが、手法には煩雑な点が多く、安定した応答記録には時間を要す結果となった。統計学的解析には、継続したデータの積み重ねが必要である。本研究では、咽頭への化学(味)刺激が嚥下機能にもたらす効果とその違いについて哺乳期を含めた発達期を通して調べることで、咽頭での化学感覚受容と嚥下との関連性ならびに発達過程における感覚受容機構を神経生理学的に解明することを目的とした。当該年度においては、咽頭領域の限局部位に極微量の溶液を注入するという刺激様式を用いて、味覚刺激の咽頭における感受性とそれがもたらす嚥下への影響について検索を行った。健常成人を対象とし、刺激にはシュークロース、塩化ナトリウム、塩酸、クエン酸と酢酸の5種類の味溶液と蒸留水を用い、非常に遅い注入速度で細いシリコンチューブを通して咽頭に注入した。嚥下時には舌骨上筋群表面筋電図(EMG)を用いて各嚥下の記録を行った。また、嚥下時の咽頭感覚について感覚強度の評価を行った。結果は、酸溶液刺激時の嚥下間隔時間は蒸留水や他味溶液刺激時のSIと比較して有意に短縮した。また、溶液刺激嚥下時の咽頭の感覚強度も酸溶液刺激時において有意に高かった。咽頭への酸溶液刺激は、嚥下惹起を促通していると考えられた。これまでの結果から、健常成人への咽頭味覚刺激は嚥下に影響をもたらす可能性が示唆され、この効果は味質によって異なることが考えられる。また、この結果は過去の動物実験における研究報告と矛盾しないものであった。本研究では、咽頭への化学(味)刺激が嚥下機能にもたらす効果について哺乳期を含めた発達期を通して調べることで、咽頭での化学感覚受容と嚥下機能との関連性並びに発達過程における感覚受容機構を神経生理学的に解明することを目的とした。当該年度は、先年度から引き続き、咽頭領域の限局部位に微量の溶液を注入するという刺激様式を用いて、味覚刺激の咽頭における感受性とそれがもたらす嚥下への影響について検索を行った。また、動物実験ではラットを用いて、大脳皮質野に各種電極を埋め込みし、口腔内刺激時や嚥下動作時における神経応答記録を試みた。急性実験における皮質神経応答データサンプルを収集。慢性実験における応答記録は、電極の埋め込み手技、それに伴う電極劣化といった原因のため十分な応答記録が取れるまでに至らなかったため、継続して実験を行う必要がある。先年度から引き続き、ヒトにおける味覚刺激の咽頭における感受性とそれがもたらす嚥下への影響について検索をすすめており、また動物実験ではラットを用いて、口腔内刺激時や嚥下動作時における皮質神経応答データサンプルを収集しており、研究計画書の当該年度の計画を概ね実行していると考えらえるため。本研究の目的は、咽頭への化学刺激が嚥下機能にもたらす効果について哺乳期を含めた発達期を通して調べることで、咽頭での化学感覚受容と嚥下機能との関連性ならびに発達過程における感覚受容機構を神経生理学的に解明し、口腔機能の健全な発達へ寄与することである。平成26年度は、咽頭領域の限局部位に極微量の溶液を注入するという刺激様式を用いて、味覚刺激の咽頭における感受性とそれがもたらす嚥下への影響について検索を行った。結果は酸味刺激時の嚥下間隔時間は蒸留水や他味溶液刺激時と比較して有意に短縮していた。また、咽頭感覚強度も酸味溶液刺激において有意に高かった。これらの結果から、咽頭への酸味溶液刺激は、嚥下惹起を促通していると考えられ、味質によってい嚥下にもたらす影響が異なる可能性が示唆された。平成27年度以降は、ラットを用いた動物実験において、大脳皮質にマルチチャネル微小電極の埋め込みを行い、嚥下動作時における大脳皮質神経応答記録を試みた。マルチチャネル記録電極を用いた皮質神経応答記録の実験手法は、リアルタイムで皮質の一定領域の活動電位記録行う為の非常に有用な手法である。しかし、慢性実験に十分耐えうる記録手法は煩雑な点が多く、安定した応答記録採取には結果的に時間を要す結果となった。また本研究と関連して、摂食行動における咽頭関連器官の運動学的解析結果と皮質内Localfield potentials(LFPs)の解析結果(協力研究機関における既存データ)とを同時解析を行った。この研究結果については、2014年度Neuroscienceおよび2015年度DRS annual meetingにおいて発表され、2015年度Neuroscienceにおいてはサテライトシンポジウムで講演を行った。

嚥下時の中枢神経活動について検索を行う目的で、ラット大脳皮質にマルチチャネル微小電極の埋め込みを行い、嚥下動作時における大脳皮質神経応答記録を試みた。この実験手法は、リアルタイムで皮質の一定領域の活動電位記録行う為の非常に有用な手法であるが、手法には煩雑な点が多く、安定した応答記録には時間を要す結果となった。統計学的解析には、継続したデータの積み重ねが必要である。研究計画書の当該年度の計画を概ね実行してると考えられるため。研究計画書に順守しながら遂行する。また、最終年度であるため、現在までに収集しているデータを解析まとめを平行して進め、結果を学術雑誌にて報告する。医歯薬学研究計画書に順守しながら遂行する。次年度使用額が生じた理由としては、使用する消耗品の購入が予定額よりした下回ったことが挙げられる。次年度使用額が生じた理由としては、まず研究に使用する消耗品の購入が予定より若干少なかったこと、また、初年度ということもあり、研究成果発表の機会が予定より少なかったことが挙げられる。次年度使用額を併せた使用計画としては、研究計画書に順守した物品購入および旅費等に使用することを計画しており、当初の使用予定と大きな変更はないと考える。これらの金額と次年度以降に請求する研究費を合わせた使用計画としては、研究計画書に順守した物品購入および旅費に使用することを計画している。
顎関節症者の病態と咀嚼関連筋活動に関する研究

顎関節症(TMD)には咀嚼筋の緊張亢進による疲労や活動のアンバランスが関わるとされている.しかしTMDには咀嚼筋障害をもつものともたないものがある.これらの病態と筋活動との関わりを明らかにするために,TMD保有者を咀嚼筋障害のある者とない者に分け,生活パターンと日常的な咀嚼筋活動の特徴を比較した.【対象と方法】本学歯学部の女子学生と女子職員31名にTMD診査を行い,咀嚼筋障害のあるTMD保有者(M群).咀嚼筋障害のないTMD保有者(NM群),TMDの既往もない健常者(N群)の3群各4名を選んだ.左右咬筋中央部に表面電極を貼布し,山田らの開発した携帯型筋電計を用いて平日24時間の筋活動を記録した.【結果と考察】1.生活パターンの特徴M群では,NM群とN群より食事時間が短く,食事回数は少なかった.2.咀嚼筋活動の特徴1)MVCとガム咀嚼時の咬筋の平均活動電位M群では,NM群に比べてMVC-Lに対するGUM-Lの比率が大きく,ガム咀嚼時の筋活動レベルが高かった.2)咬筋のスパイク数咬筋のレベル2以上のスパイク数には,3群間で差がなかった.3)生活行動区分における時間当たりのスパイク数とレベル別の割合M群では,食事中の時間当たりのスパイク数がN群より多く,しかも非常に強い筋活動の割合が多かった.NM群では,勉強と仕事中およびその他の時間における時間当たりのスパイク数がM群より多かったが,レベル別の割合はN群と差がなかった.なお,NM群の被検者Gでは睡眠中の時間当たりのスパイク数が多かった.3.以上から,TMD保有者のうち,咀嚼筋障害のある者では食事の時間と回数が少なく,食事中における咬筋の時間当たりのスパイク数が多くて活動レベルが高い特徴があり,咀嚼筋障害のない者では勉強,仕事,その他の時間における時間当たりのスパイク数が多い特徴があることが示唆された.顎関節症(TMD)には咀嚼筋の緊張亢進による疲労や活動のアンバランスが関わるとされている.しかしTMDには咀嚼筋障害をもつものともたないものがある.これらの病態と筋活動との関わりを明らかにするために,TMD保有者を咀嚼筋障害のある者とない者に分け,生活パターンと日常的な咀嚼筋活動の特徴を比較した.【対象と方法】本学歯学部の女子学生と女子職員31名にTMD診査を行い,咀嚼筋障害のあるTMD保有者(M群).咀嚼筋障害のないTMD保有者(NM群),TMDの既往もない健常者(N群)の3群各4名を選んだ.左右咬筋中央部に表面電極を貼布し,山田らの開発した携帯型筋電計を用いて平日24時間の筋活動を記録した.【結果と考察】1.生活パターンの特徴M群では,NM群とN群より食事時間が短く,食事回数は少なかった.2.咀嚼筋活動の特徴1)MVCとガム咀嚼時の咬筋の平均活動電位M群では,NM群に比べてMVC-Lに対するGUM-Lの比率が大きく,ガム咀嚼時の筋活動レベルが高かった.2)咬筋のスパイク数咬筋のレベル2以上のスパイク数には,3群間で差がなかった.3)生活行動区分における時間当たりのスパイク数とレベル別の割合M群では,食事中の時間当たりのスパイク数がN群より多く,しかも非常に強い筋活動の割合が多かった.NM群では,勉強と仕事中およびその他の時間における時間当たりのスパイク数がM群より多かったが,レベル別の割合はN群と差がなかった.なお,NM群の被検者Gでは睡眠中の時間当たりのスパイク数が多かった.3.以上から,TMD保有者のうち,咀嚼筋障害のある者では食事の時間と回数が少なく,食事中における咬筋の時間当たりのスパイク数が多くて活動レベルが高い特徴があり,咀嚼筋障害のない者では勉強,仕事,その他の時間における時間当たりのスパイク数が多い特徴があることが示唆された.1.目的顎関節症患者には口腔習癖を持つ者が多く,これによる咀嚼筋のアンバランスや緊張亢進が誘因の1つに挙げられている.そこで,携帯型24時間筋電計を用いて,顎関節症患者の日常的な咀嚼筋活動を解析することを目的とした.2.対象と方法対象は,歯学部学生から選んだ健常者3名と当科の顎関節症患者4名で,いずれも20代の女性とした.対象に携帯型24時間筋電計を貸与し,平日の24時間の咬筋中央部の活動をデータレコーダに記録した.同時に生活記録表を手渡し,筋電計に付属したタイマーの時間と,食事,睡眠などの生活行動を記入させた.生活記録表をもとに,1日を食事,睡眠,その他の3つの時間に区分し,それぞれの長さを集計した.筋電図の原波形を包絡線形成器にかけて平滑化してコンヒュータに取り込み,1個の波形を1回の筋活動としてその数を数えた.

また,波形の強さを解析するため携帯型筋電計で記録できる最低電位をレベル1とし,対象毎の最大噛みしめ時の最大電位を求め,その1/4,1/2,3/4の波形の電位をそれぞれレベル2,3,4とした.そしてレベル別に波形の数を集計した.3.結果と今後の展望(1)食事時間の長さには健常者と顎関節症者で差がなかった.しかし,睡眠時間は顎関節症者で短かった.(2)食事時間における咬筋の活動回数は,顎関節症者が健常者より少なかった.逆に,その他の時間における活動回数は顎関節症患者が多かった.(3)レベル4の波形の分布の解析から,強い筋活動は健常者では食事時間以外には見られなかった.しかし,顎関節症患者では食事時間以外に強い筋活動があった.今後は対象を増やして,顎関節症と日常的な咀嚼筋活動との関連について検討する予定である.顎関節症(TMD)には咀嚼筋の緊張亢進による疲労や活動のアンバランスが関わるとされている.しかしTMDには咀嚼筋障害をもつものともたないものがある.これらの病態は筋活動との関わりを明らかにするために,TMD保有者を咀嚼筋障害のある者とない者に分け,生活パターンと日常的な咀嚼筋活動の特徴を比較した.[対象と方法]本学歯学部の女子学生と女子職員31名にTMD診査を行い,咀嚼筋障害のあるTMD保有者(M群),咀嚼筋障害のないTMD保有者(NM群),TMDの既往もない健常者(N群)の3群各4名を選んだ.左右咬筋中央部に表面電極を貼付し,山田らの開発した携帯型筋電計を用いて平日24時間の筋活動を記録した.[結果と考察]1.生活パターンの特徴M群では,NM群とN群より食事時間が短く,食事回数は少なかった.2.咀嚼筋活動の特徴1)MVCとガム咀嚼時の咬筋の平均活動電位M群では、NM群に比べてMVC-Lに対するGUM-Lの比率が大きく,ガム咀嚼時の筋活動レベルが高かった.2)咬筋のスパイク数咬筋のレベル2以上のスパイク数には,3群間で差がなかった.3)生活行動区分における時間当たりのスパイク数とレベル別の割合M群では,食事中の時間当たりのスパイク数がN群より多く,しかも非常に強い筋活動の割合が多かった.NM群では、勉強と仕事中およびその他の時間における時間当たりのスパイク数がM群より多かったが,レベル別の割合はN群と差がなかった.なお,NM群の被験者Gでは睡眠中の時間当たりのスパイク数が多かった.3.以上から,TMD保有者のうち,咀嚼筋障害のある者では食事の時間と回数が少なく、食事中における咬筋の時間当たりのスパイク数が多くて活動レベルが高い特徴があり,咀嚼筋障害のない者では勉強,仕事,その他の時間における時間当たりのスパイク数が多い特徴があることが示唆された.
超対称複合模型と宇宙初期状態

素粒子の統一理論の有力な候補であると考えられている超対称標準模型のヒッグス場がフェルミ粒子対の複合状態であるとした場合に、宇宙初期の物理現象が受ける影響を調べる目的で実施し、以下の研究成果を得た。1.宇宙初期状態(有限曲率時空、有限温度、有限密度)における超対称複合場理論の相構造の研究を進めた。カイラル対称性が動的に破れることを確かめ、有限温度、及び有限曲率の下で、この対称性の破れは1次の相転移として起こりうることを見いだし、インフレーション期の相転移によるストリング生成の可能性について研究した。2.複合模型の特徴を調べるため、ゲージ化した模型の高温状態での相構造についてシュインガー、ダイソン方程式を用いて詳細に解析し、臨界点、臨界指数のフェルミオンフレーバー数依存性を明らかにした。3.真空凝縮した模型の現象論的帰結を調べるには高温状態での非摂動効果を取り扱う必要がある。この効果を数値的に取り扱う非等方格子の処方を研究し、零温度の系においても非等方格子の処方は比較的重い質量のフェルミ粒子を含むような中間子の解析に対して有効であること等を明らかにした。4.複合模型のシュインガー、ダイソン方程式を高次元理論に拡張し、時空の構造が理論の相構造に与える影響を解析することで、余剰次元のある時空における動的対称性の破れの特徴を明らかにした。5.高エネルギー領域の物理によりCPが破れたとして、それがレプトン数の破れに与える影響を研究し、低エネルギーでの観測からレプトン数の破れについて得られる一般的な制限を明らかにした。6.強力な重力レンズシステムを用いて、宇宙の状態方程式、暗黒エネルギーを観測する可能性について研究し、スーパーノヴァの観測等から得られている以上の制限を得るために必要なデータについて明らかにした。超対称性に基づく素粒子の模型は、素粒子の統一理論の有力な候補である。本研究計画では、超対称標準理論のヒッグス場をフェルミ粒子対の複合場だと考えたとき、宇宙初期におけるインフレーションシナリオ等がどのような影響を受けるかを調べる。宇宙初期状態(有限曲率時空、有限温度、有限密度)における超対称複合場理論の相構造の研究は、研究協力者の協力を得ながら進めた。その結果、カイラル対称性が動的に破れることを確かめ、有限温度及び有限曲率の下で、この対称性の破れは一次の相転移として起こりうることを見いだした。この研究結果をもとにして、インフレーション期の相転移によるストリング生成の可能性について研究した(牟田、山本)。また、有限温度での量子電気力学の相構造を、Schwinger-Dyson方程式の数値解を用いて詳細に調べた(牟田、稲垣)。他方、多次元時空の効果がTeV領域で実験的に検証できる可能性を調べるために、多次元フェルミオンが4次元フェルミオンにどのような影響を与えるかについて、モデルを用いて具体的に調べ、宇宙初期への応用の可能性について検討した。超対称標準理論のヒッグス場をフェルミ粒子対の複合場だと考えたとき、宇宙初期におけるインフレーションシナリオがどのような影響を受けるかを調べることが本研究計画の目的である。この目的を達成するための基礎的研究として、先ず、超対称複合場模型の下でのカイラル対称性の動的破れを調べた。この対称性の破れは、有限温度及び有限曲率の下で一次の相転移として起こりうることを見いだした。さらに、複合場模型で、高次元時空の4次元以外の余次元部分がコンパクト化したとすると、相転移現象にどのような影響があるかを調べ、四次元の効果が物理的に観測可能かどうかを検討した(牟田、稲垣)。また、有限温度におけるゲージ理論の相構造を、シュビンガー・ダイソン方程式を用いて詳細に研究した(牟田、稲垣)。

これらの結果及び途中経過を、昨夏開催された高次元理論の国際シンポジウム(イタリーのトリエステ市)で公表した(稲垣)。超対称性に基づく素粒子模型は素粒子の統一理論の有力な候補であると考えられている。本研究は超対称標準模型のヒッグス場がフェルミ粒子対の複合状態であるとした場合に、宇宙初期の物理現象がどのような影響を受けるのかを調べる目的で実施し、以下の研究成果を得た。1.宇宙初期状態における複合模型の特徴を調べるため、ゲージ化した模型の高温状態での相構造についてシュインガー、ダイソン方程式を用いて詳細に解析し、臨界点、臨界指数を明らかにした。2.ゲージ化した模型の現象論的帰結を調べるには高温状態での非摂動効果を取り扱う必要がる。この効果を数値的に取り扱う非等方格子の処方を研究し、比較的重い質量のフェルミ粒子について数値解析の不確定性をコントロールできること等を明らかにした。3.複合模型のシュインガー、ダイソン方程式をゲージヒエラルキー問題解決の可能性から注目されている高次元理論に拡張し、時空の構造が理論の相構造に与える影響を解析することで、高次元理論における動的対称性の破れの特徴を明らかにした。4.高エネルギー領域の物理によりCPが破れたとして、それがレプトン数の破れに与える影響を研究し、低エネルギーでの観測からレプトン数の破れについて得られる一般的な制限を明らかにした。5.強力な重力レンズシステムを用いて、宇宙の状態方程式、暗黒エネルギーを観測する可能性について研究し、スーパーノヴァの観測等から得られている制限と同等以上の制限を得るために必要なデータの質について明らかにした。
微細組織制御による生体用マグネシウム合金の腐食性

1.材料の表面性状が腐食に与える影響:マグネシウム合金の腐食挙動の解明の基礎研究として、腐食因子のひとつである表面性状に着目し,異なる表面研磨処理条件において腐食挙動にどのような違いが生じるか調査した.本研究では,AZ31Bマグネシウム合金に対し, #180,#1000,および#2000の各エメリー紙による湿式研磨,粒度0.25&micro;mのダイヤモンドスラリーによるバフ研磨,化学研磨の5条件をそれぞれ施し,電気化学測定と浸漬実験を行った.また,分極曲線,質量損失量およびSEMによるEDSマッピング分析を行い,腐食生成物の成分を評価した.以上の結果から,化学研磨が耐食性向上の効果を示す一方,バフ研磨は研磨剤に含まれるダイヤモンドスラリーが研磨面に埋没し,隙間腐食の誘発をした結果,耐食性を低下させることを明らかにした.また、腐食生成物は人体に無害なリン酸カルシウムを主成分とすることを確認した.2.血流の流動が腐食に与える影響:医療用ステントは血管内での使用が前提であり,血液の流動が腐食に与える影響の調査は必要不可欠である.本研究では,可変流量送液装置を導入した純マグネシウム円管の流動腐食実験を行い,流動が材料の腐食に与える影響を調査した.流量の異なる浸漬,層流,遷移領域,乱流の4条件において実験を行い,質量損失量,腐食生成物の成分分析と厚さ測定および数値流体解析による腐食生成物の形状観察および各流量条件における腐食量の評価を行った.以上の結果から,流体と材料の間に壁面せん断応力が作用することで,流体が腐食生成物を先端から剥離し,剥離・腐食サイクルが生じ,腐食が促進することを確認した.また,流量の増加に伴い,壁面せん断応力も増加することから,腐食の促進は流量に依存することを確認した.【1結晶粒径・ひずみ量による腐食挙動の確認】(1)ECAP法によって材料内の結晶粒が微細化加工されたAZ31マグネシウム合金を得ることに成功した.腐食溶液(NaCl水溶液)中における浸漬試験を実施し,一定期間後の腐食量を温度,結晶粒径の観点から定量的に評価した.AZ31の腐食量に対しては,結晶粒や材料内部の状態に変化を及ぼす温度条件等の腐食因子が大きく影響を及ぼすことを確認した.腐食形態については,局部腐食の一種である糸状腐食および孔食を確認した.(2)純MgのECAP材は焼鈍材の平均結晶粒径(400μm500μm)と比較して,ECAP後は20μm 80μmと結晶粒は微細化された.ECAP後,再結晶温度以下での応力除去焼鈍を実施したが結晶粒の成長は確認されず,適切に回復挙動のみ生じさせることが出来た.X線回折による残留応力測定で,熱処理材、応力除去焼鈍材との比較から,ECAP材内部に最も大きな残留応力が存在することを確認した.その後,ECAP後に応力除去焼鈍を行うことで,結晶粒径に変化なく、残留応力は低減できることを確認した.一方,NaCl水溶液中における一定期間の浸漬試験の結果,ECAP材の質量損失量は他の条件に比べて高いことを確認し,ECAPを施した純マグネシウムおよびAZ31における腐食挙動やECAP加工プロセス中に生じた腐食因子である残留応力との関係が示された.AZ31の材料強化及び腐食挙動に対するECAP加工条件の影響を確認し、耐食性制御への可能性を見出した.【2表面性状による腐食挙動の影響】異なる表面性状を有するMg合金の腐食挙動の差異を確認した.表面性状が粗い材料ほど腐食電位が低くなる傾向を確認し,その耐食性は低くなることを明らかにした.【3流体解析】構造解析と流体解析の連成によって,高精度な腐食予測シミュレーションの構築を予定し,その準備を行った.【1マグネシウム・マグネシウム合金の腐食実験】これまで,マグネシウム・マグネシウム合金の腐食挙動について,結晶粒径・表面粗さ・ひずみなどの各腐食因子の影響を実験より明らかにし、その制御方法について検討してきた.ECAP法を施した材料の引張試験を行い,基本となる機械的特性を明らかにした.表面性状については,山梨県産業技術センターの支援を受け、電気化学的試験を行うことで調査した.腐食速度の予測については,市販の腐食寿命予測ソフト(EVAN-II)をもとに,これまでの実験から得られた各データから,腐食速度を予測するためのシステムの構築を試みている段階である.以上より,外部の公設機関の支援を頂き,順調に研究を進めている.従って,実験に関する進捗については,順調であると判断した.【2流体シミュレーション解析】上記研究の実験準備と実験のために時間を大きく割いたことから,流体シミュレーション解析,並びに構造・流体の連成シミュレーション解析の進捗は遅れ気味である.しかし,2017年4月にアイルランド国ダブリン市立大学のBryan MacDonald准教授との打ち合わせで,解析作業についてご支援頂ける約束を頂いた.進捗に遅れの見られた本分野は,2017年度早々に実施予定である.【3その他】本課題は,本学医学部との協力関係のもと進めている,本内容も生体吸収性ステントの使用想定環境等について,アドバイス・ご意見を頂いた.打ち合わせの中で,ZM21マグネシウム合金等のマグネシウム合金の中でも体内に害を及ぼす影響の少ないマグネシウム-亜鉛系合金についても検討すべきとご指摘を頂いた.今後は研究対象にその種類の材料も加えて実験する予定である.このように,本年度は外部からの支援を頂きながら実験を進めることができた.シミュレーション関連の進捗は遅れているが,総合的に判断すると,概ね順調である.

【1.結晶粒微細化よる腐食挙動および機械的性質への影響調査】ECAP加工による結晶粒の微細化を施したAZ31Bマグネシウム合金の機械的性質および腐食挙動を調査するために,SEM,TEMによる微細組織観察,室温引張試験および0.9 mass% NaCl水溶液中における浸漬試験を行った。本調査では,ECAP加工が集合組織の形成に起因した大幅な延性向上に有効であることを確認し,微細化に伴って増加した結晶粒界は耐食性低下の要因となることを明らかにした。【2.構造解析および流体解析を用いたAZ31Bマグネシウム合金の腐食因子】(1)構造解析を用いて,バルーンの拡張動作によりステントの支柱に加えられるひずみおよび残留応力を評価した。また,実際にシミュレーションモデルと同形状のAZ31Bマグネシウム合金細管ステントを製作し,バルーンによる拡張および浸漬試験を実施した。両実験の比較より,腐食によるステントの破断箇所はシミュレーション結果における相当ひずみの集中箇所とよく一致することを確認した。(2)流体解析を用いて,流れ場においてステントが受ける流体運動の影響を評価した。また,血液の拍動を再現可能な可変流量送液装置を作成し,マグネシウム合金ステントの腐食試験を実施した。実験より,ステントの流入部,流出部において腐食に差が生じることを明らかにした。【3.模擬血液等によるマグネシウム合金の流動腐食試験】上述の可変流量送液装置を用いた流動条件下におけるAZ31B板・管材の腐食試験を実施した。留置される試料の形状および送液条件の変化が及ぼす影響に焦点を当て,調査を行った結果,流れ場における材料の腐食挙動は表面性状および流速に強い影響を受けた。さらに,層流,乱流および境界層分離といった流れの特性変化によって受ける効果は微小であることを確認した。【1.異形状試験片に対する構造および流体シミュレーション解析】今年度は解析ツールとして,ANSYS社の汎用熱流体解析ソフトウェアANSYS Fluentおよび構造・伝熱の有限要素法マルチフィジックス解析ソフトウェアANSYS Mechanicalを新たに導入した。なお,両ソフトウェアは連成解析が可能であり,ステントの留置された血管内環境をより高度に再現可能であることから採用した。同解析ソフトを用いて平成28年度の流体解析に引き続き,ステント形状においてステントに作用する応力やひずみの状態を検証した。また,ステントの構造解析も実施し,ステントの支柱に加えられるひずみおよび残留応力を評価した。次年度より,各解析の更なる高精度化を図るとともに,連成解析についても検討・実施していく予定である。このように,本年度は今後の解析に向けた足掛かりとなる研究が進行したので進捗は概ね順調であると判断する。【2.マグネシウムおよびマグネシウム合金の腐食試験】AZ31Bマグネシウム合金管材に微細レーザー加工を施すことで,ステント形状の試験片を作成することに成功した。同試験片を用いて,ステント留置術におけるバルーンカテーテルによるステントの拡張動作を模擬し,拡張されたステントの腐食挙動について調査を行った。
食品の生産・在庫・物流・販売における危機分析・管理を考慮した包括的システムの研究

狂牛病、病原性大腸菌O157、雪印事件などの表面化した問題、遣伝子組換え食品、保存料・添加物などまだ表面化していない問題を含めると食品の製造・流通過程における安全を揺るがす問題は数多く存在している。一方、あらゆるシステムの基盤となっている情報システムは、新種のコンピュ-タウィルスが現れると瞬く間に全世界を席巻してしまうように、IT先進国ほどより脆弱性を抱えている。このように一旦インフラとなっている技術の弱点が発見されると、ネットワークで結ばれた社会は、簡単に崩壊するリスクを常に秘めている。かといって、日進月歩を遂げている技術の進歩、IT化の流れを止めることはできない。このように効率化一辺倒で突き進んできたIT社会は、さまざまなリスクを内包しながらわれわれの身近なところで既にいくつかの安全を脅かす問題を噴出させている。しかし、現在の社会では、価値観が多様化しているにもかかわらず、世の中の仕組みはそれに対応できていない。すなわち、それらを評価する尺度は従前のままであり、多様化した社会に相応しい評価がなされていない。評価ができない理由は、実際の社会が階層化しているにもかかわらず、社会の運用レベルにおいては層別化、差別化もできない状況が続いているからと考えられる。本研究では、組織が守らなければならないものは何か、各階層の機能と管理すべきものを明らかにした。従来、その辺りが明確でないとき、システムの各局面において下位の階層の効率を管理するために、上位の階層の効率を犠牲にしたり、あるいはその逆の事態を招くことがあった。本研究の成果は、全体システムとして本来整合性を保つ仕組みがライフサイクルをベースに構築され、本来異なる機能を有する上位の階層と下位の階層を合理的、かつ合目的的に統合する手法を体系化したところにある。本年度は、従来おこなってきた「製品の寿命を考慮した在庫管理」に関する研究について以下の成果を発表した。(1)製品寿命が顧客から判断できるような品物は、販売価格と品質によって2種類の典型的な顧客層が存在する.品質は少々劣化していても安価であれば購入する顧客と、少々高価でも品質が良いものしか購入しない顧客を考え、倉庫容量に制約がある小売店舗とそれを補完する流通倉庫をペースに構築したモデルを解析した。(2)小売店舗と流通倉庫間の効率的物流システムに関する取り組みとして、小売店舗間での商品相互供給を図る共同経営体形態の促進によって可能となる物流経路の変化について解析した.(3)デファクトスタンダードと経営のグローバル化が食品をはじめ寿命が問題となる製品の生産・在庫・物流・販売についての文献研究の成果をまとめた。また、次年度以降の研究基盤を構成するために以下の3つの項目について取り組んだ結果、明らかにできた内容について要点を概述する。(1)「情報システムアーキテクチャ構築支援システム」のソフトウエア設計このシステムを活用することにより,現場で形成される暗黙知の情報の関連性を明らかにし、HACCPやISOシリーズのより自然で取り組み易いマニュアル作りに貢献できることがわかった。(2)食品関連企業へのアンケート調査の実施271社に対してアンケートを送付した結果、回収率41%で112社からの回答を得ることができた.その結果、HACCPの最初の5段階は実施しているところが多いが、残りの7段階については企業独自の取り組みを考えたうえで取り組む傾向がみられた。(3)物流あるいはロジスティックシステムについて見学あるいは文献調査食肉流通センター、食品加工開発センターをはじめ、複数の研究者の知見を得ることができ、次のステップへの協力あるいは助言を得ることができた。顧客需要の多様化だけでなく、経営体が保有する経営資源も多様化の一途を辿っている。

このように多様化する外部スキーマと内部スキーマを突き合わせると、その組合せは膨大な可能性の数になり、現在の経営体にとって経営環境変化への対応の妨げとなっている。そこで本年度は、食品のライフサイクル管理と食品業界における危機管理・分析において両スキーマ間にコンセプトスキーマを設け、外部スキーマにアプローチするのにワークデザイン(ブレークスルー思考)を、内部スキーマに対してはオブジェクト指向を、そしてコンセプトスキーマに対してはBSP(Business System Planning)を適用した意思決定支援システムを提案した。これによって、「ビジネスフレームワークの維持」はワークデザインによって、一方「急激な経営環境変化への対応」にはオブジェクト指向によって、さらにその「最適なコンセプトの組合せ発見」にはBSPによって対応が可能となる。また、システム評価においては、直交表による実験計画法を用いた定量的なサブシステム化とサブシステム間の関係付けを示す方法を確立した。さらにこれらの方法を、品質管理のPDCA(Plan-Do-Check-Action)サイクルをベースに統合し、食品業界における生産・在庫・物流・販売における危機管理・分析を行う経営の意思決定モデルとして提案することができた。以上の成果は、5月の日本経営システム学会大会において「オブジェクト指向的システム設計と粗の評価」と題して、10月のオフィス・オートメーション学会大会において「顧客満足水準を考慮したセット販売計画に関する研究」と題して、11月の知的システムと高度生産システムに関する国際シンポジウムにおいて「Life-cycle management for style goods inventory」と題して研究の成果を発表している。狂牛病は、生産が効率のみを追い、消費者は飽食を極める現状への鋭い讐告である。そのほかにも、病原性大腸菌O157、雪印事件などの表面化した問題、遺伝子組換え食品、保存料・添加物などまだ表面化していない間題を含めると食品の製造・流通過程における安全を揺るがす問題は数多く存在している。一方、あらゆるシステムの基盤となっている情報システムは、新種のコンピュータウィルスが現れると瞬く間に全世界を席巻してしまうように、IT先進国ほどより脆弱性を抱えている。このように一旦インフラとなっている技術の弱点が発見されると、ネットワークで結ばれた杜会は、簡単に崩壊するリスクを常に秘めている。かといって、日進月歩を遂げている技術の進歩、IT化の流れを止めることはできない。このように効率化一辺倒で突き進んできたIT社会は、さまざまなリスクを内包しながらわれわれの身近なところで既にいくつかの安全を脅かす問題を噴出させている。現在の社会では、価値観が多様化しているにちかかわらず、世の中の仕組みはそれに対応できていない。すなわち、それらを評価する尺度は従前のままであり、多様化した杜会に相応しい評価がなされていない。評価ができない理由は、実際の杜会が階層化しているにもかかわらず、社会の運用レベルにおいては層別化、差別化もできない状況が続いているからと考えられる。本研究では、組織が守らなければならないものは何か、各階層の機能と管理すべきものを明らかにした。
東北日本海側の中期中新世広域玄武岩の地質学的・岩石学的研究

東北日本弧のほぼ中央部に産する後期中新世(85Ma)の火山岩類について、主要元素とRb、Sr、Nb、Y、Zrの微量元素の分析をケイ光X線法で行った。その結果、K_2O、Na_2O+K_2O、Rb、Srは、太平洋側に分布する火山岩から日本海側に分布する火山岩にむかって漸次増加することが明らかとなった。これらの火山岩類は、苦鉄質斑晶鉱物組合せや岩石系列の点においても、東北日本弧の第四紀火山岩とほぼ同様な水平変化を示す。さらに、東北日本弧の第四紀の火山帯に沿って分布する鮮新世(42Ma)火山岩(12の産地から111個の岩石について)に関して同様な検討を行った。その結果、鮮新世火山岩においても、太平洋側から日本海側に分布する火山岩にむかって、苦鉄質斑晶鉱物組合せや岩石系列だけでなく、K_2O、Rb、SrなどのLIL元素量が増加していることが明らかとなった。これらの事実は、東北日本弧においては、太平洋プレ-トの沈み込みに関連した火山活動が、少なくても8Maあたりから現在まで継続して起こっていることを示唆している。一方、中期中新世(1614Maあたり)の東北日本弧においては、島弧性ソレアイト系列やカルクアルカリ系列の火山岩とともに非島弧性の火山岩(E型MORB様ソレアイト、島弧性玄武岩と背弧海盆玄武岩の中間的な化学組成をもつ玄武岩、アイスランド岩様安山岩など)が産出するばかりでなく、この時代の火山岩までは、8Ma以降の火山岩の場合とは逆に、日本海側から太平洋側の火山岩にむかってK_2Oが増加する傾向にあることが明らかとなってきた。これらの諸事実から、中期中新世の東北日本弧の火山活動が、日本海拡大に伴うマントルダイアピルの上昇と太平洋側へ傾くような流動およびそれに関連したマグマ活動に由来しているものと解釈できる。東北日本海側の広範囲の地域に出現している中期中新世広域玄武岩のうち,新潟県下の掘削試料および弥彦山塊を構成する玄武岩・ドレライトなどの全岩主化学組成と構成鉱物の化学組成を検討した.その結果,弥彦ドレライトはアルカリ玄武岩系列に属し,他の玄武岩はソレアイト系列に属することが明らかとなった.また,各地の広域玄武岩の全岩主化学組成について整理してみると,この玄武岩について従来いわれていたような島弧を横断する方向でのK_2OやNa_2O+K_2Oの規則的な変化は認められないことが明らかとなった.また,この広域玄武岩中には,島弧性ソレアイトの他にTio_2に富む玄武岩(海洋性ソレアイトに類似する)が諸々の地域からみいだされてきている.筆者が共同研究者とともに行った,東北日本北部・青森県に広く分布する中新世火山岩271個の分析結果によると,中期中新世の火山岩では, K_2OやNa_2O+K_2Oの島弧横断方向での規則的な変化は認められないが,後期中新世火山岩(約8Ma以降のもの)では,北上帯(太平洋側)から奥羽帯をへて出羽帯(日本海側)の火山岩にむかって, K_2O, Rb, Srが漸次増加していることが明らかとなった.筆者は,これらの諸事実を考慮し,中期中新世の海洋性火山岩に類似する火山岩の起源は,東北日本が現在の位置よりも西方にあった時に東北日本下に上昇してきたマントルダイアピルに由来している可能性を論じた.また,東北

日本は中期中新世の末期には現在の位置に達し,その直後(約8Ma以降)から島弧・海溝系が形成されるようになった可能性を論じた.ごく最近になって,日本海東縁に浮ぶ飛島の玄武岩(約23Ma)の記載岩石学を行った結果,この玄武岩は島弧性のものとは異なり, T-typeMORBまたはP-typeMORBに岩石学的性質が類似していることが明らかとなり,この玄武岩産出の地質学的意義を論じた.山形県酒田市北西沖合約40〓に位置する飛島の第三紀玄武岩の地質学的,岩石学的研究を実施した。その結果、次のような重要な事実が明らかにされた。(1)飛島玄武岩は、熔岩流・岩脈・ハイアロクラスタイト・エピクラスティックな火砕岩などの産状を呈する。(2)玄武岩はカンラン石および斜長石の斑晶からなり、石基の輝石は単斜輝石だけからなる。(3)石基単斜輝石の化学組成と共存する斑晶斜長石とカンラン石の化学組成は、深海性ソレアイトの性質を有する。(4)FeO/MgO/-TiO_2、FeO/MgO-FeO、YZr/Y、Y-Cr、TiO_2-P_2O_5、Ti-CrおよびTi-Ni図などで飛島玄武岩の化学組成を検討すると、本玄武岩は島弧性ソレアイトとは異なりPorT型の深海性ソレアイトに類似している。これらの諸事実から、飛島幻武岩は深海性ソレアイト型の玄武岩であると結論される。飛島には、このような玄武岩とともにデイサイトおよび流紋岩を産し、火山活動はバイモーダル型で特徴ずけられる。このような火山活動は、東北日本弧においと、注記中新世(1614Maあたり)の火山活動に特徴的なものであることからすると、飛島の火山活動の地質時代は中期中新世であると考えられる。東北日本弧においては、中期中新世の火山岩の中に、海洋性火山岩の産出は、そのような火山岩の産出と同様な地質学的意義があるものと考えられる。すなわち、日本海の拡大が2015Maに起ったとすると、飛島玄武岩を含む東北日本弧の中期中新世の海洋性火山岩に類似の火山岩は、日本海拡大時期に形成された可能性がある。これらの火山岩の岩石組合せが、アイスランドの火山岩の岩石組合わに酷似していることから判断すると、海洋性火山岩に類似の火山岩は、アイスランドの火山岩を生成したとみられるマントルダイアピルと同様な組成のマントルダイアビルに由来している可能性がある。東北日本弧方四紀火山岩にみられる島弧横断方向での化学組成や岩石学的性質の規則的変化を伴う帯状配列の成因は、東北日本弧下へ沈み込む太平洋プレ-トに関連したマグマの生成機構によって合理的に説明される。このことは、中新世初期から鮮新世にかけての各地質時代の火山岩の岩石学的性質と帯状配列の特徴を明らかにすることが、東北日本弧における中新世初期以降の火山活動とテクトニクスとの関連を解明するうえで、一つの重要な制約を与えることを意味している。このような視点から、東北日本弧のほぼ中央部に産する後期中新世(86Ma)の火山岩類について主要元素とRb,Sr,Nb,Y,Zrの微量元素の分析をケイ光X線法で行った。その結果、K_2O_2,Na_2O+K_2O,Rb,Srは、太平洋側に分布する火山岩から、日本海側に分布する火山岩にむかって漸次増加することが明らかとなった。これらの火山岩類は、苦鉄質斑晶鉱物組合せや岩石系列の点においても、東北日本弧の第四紀火山岩とほぼ同様な水平変化を示す。さらに、東北日本弧の第四紀の火山帯に沿って分布する鮮新世(42Ma)火山岩(12の産地から111個の岩石について)に関して同様な検討を行った。その結果、鮮新世火山岩においても、太平洋側から日本海側に分布する火山岩にむかって、苦鉄質斑晶鉱物組合や岩石系列だけでなく、K_2O,Rb,SrなどのLIL元素量が、第四紀火山岩と同様な島弧横断方向での規則的変化を示すことが明らかとなった。
膜型人工肺の不感蒸泄量の測定と血液性状変化観察のための牛血液を用いた実験研究

1.研究目的:膜型人工肺には医療ガスを吹送し血液の酸素化と炭酸ガスの除去を行う。その際、血液中の水分が人工肺の医療ガス出口側から蒸発して失われるが、その消失水分量を測定した報告は少なく、これらを正確に把握することは急務である。本研究の目的は膜型人工肺からの蒸泄による水分損失量を灌流量/吹送ガス流量を変化させ測定しながら、新たな実験方法を確立することである。2.研究方法:膜型人工肺を組み込んだ閉鎖型実験用模擬回路を生理食塩水で充填し水流量4L/min、温度を37°Cに設定し循環させる。吹送ガス流量を0mL/min、4L/min、8L/min(液流量/送吹ガス流量比(V/Q比)1:0、1:1、1:2)と変化させ感蒸泄量を測定する。測定方法は生理食塩水を、輸液セットを用いて模擬体外循環回路に接続する。感蒸泄として膜型人工肺から放出された量は重力の作用により生理食塩が自動的に輸液セットを通して滴下補充されるため、滴下数から感蒸泄量を算出し計5回行った。4.考察:膜型人工肺の感蒸泄量の放出は周知の事実であるが、水分損失量に関する報告は少なく実験方法も混在していた。本研究結果から、送吹ガスが0mL/minでも感蒸泄により水分損失が発生し、ガス流量が2倍にすると水分損失量も比例して増加することが明らかになった。また今回、新たに作成した閉鎖型実験用模擬回路は、定量的に感蒸泄による水分損失量を定量的に測定することが可能で再現性が得られるなど、膜型人工肺の標準的な実験回路として確立することができた。
培養骨髄細胞を併用した脚延長術の基礎実験ー医師主導型治験開始と効率化の基礎研究ー

「ヒト幹細胞を用いる臨床研究に関する指針」に沿った臨床研究として高度医療の承認を受けた「培養骨髄細胞移植の併用による骨延長術」の前向き臨床研究を行った。期間内に必要症例数の組み入れに成功した。また前臨床試験を追加した。ヒト又は動物由来成分を原料として製造される医薬品等の品質及び安全性確保に関する法令等(医薬発第1314号)に基づき非臨床試験を含む研究データの補足を行い、移植細胞の運命と生体に対する影響を動物実験で確認した。医療として十分な妥当性を証明出来る基礎データを構築した。非臨床試験の実施:動物実験としてはGFP遺伝子導入ラット由来の移植細胞を反復投与して全身臓器で組織学的に残存を検討した。局所投与及び全身投与された場合の移植細胞の運命を明らかとした。骨芽細胞様細胞に分化させた場合、局所投与での移植細胞生存が確認された(Bone Joint Res 2014;3(3):76-81)。臨床研究の実施:大腿骨、下腿骨を対象として臨床研究を継続している。プロトコルの変更申請を行い、反復投与が可能となった為に反復投与の前向き研究データ収集も可能となった。過去の臨床研究で単回投与(主に脚長差症例)と2回投与症例について後ろ向き研究を行った。長期経過例の安全性評価に反復投与例でも問題がないことを確認した。施設基準の更新:調製する培養骨髄細胞をGMP基準に準拠して院内製造できる能力を有する事の証明について臨床研究拠点のサイトビジットを受けた。更に本年はISO 13485の更新審査を受け、更新が認可された。当院はTR拠点としての支援も受けており、臨床研究支援センターの全面的支援を受けている。対象患者のリクルートは順調に進んだ。5例毎に効果安全委員会での審議、厚生労働省の報告を行った。期間内での目標症例数の到達は可能であるとの感触を得ている。大きな副作用事故は発生していない。基礎研究の実施:RUNX2活性化化合物(特願071264.PCT出願済み)は担体と組み合わせて骨補填材料として開発を進めた。材料メーカーとの共同研究で試作品の提供を受けて動物実験を開始した。従来の骨補填材料に比較して骨誘導能を持つ骨補填材料になることを動物実験において確認した。更に大型の動物で骨欠損モデルにおいて、本化合物が骨形成促進に働くことを確認する実験を開始した。1安全性担保の非臨床試験データの補充:体内動態試験:生体内に移植された骨髄由来骨芽細胞の運命についてGFP遺伝子導入ラットを用い全ての臓器にわたって移植細胞生存の有無を確認する目的で検討なった。移植細胞は主として局所に留まり、一部は肝臓などの組織に移行するが経時的にその数を減じることが示された。安全性薬理試験:上記のラットを用いて中枢神経系、循環器系、呼吸器系への影響を観察する。肉眼的観察では異常を認めなかった。抗GFP抗体による免疫染色を行い、陽性細胞の有無を検討した。結果は一部臓器への移行があったが、早期に消失した。3)単回投与毒性試験:Platelet rich Plasma中の成長因子等の測定を行った。4)核型分析、造腫瘍試験、軟寒天コロニー試験:GFP遺伝子導入F344ラット由来の細胞をF344ラットに移植して長期観察し、腫瘍発生の有無を検討中である。組織学的には核異形を認めていない。遺伝子検査を実施した。2臨床研究:高度医療として「培養骨髄細胞移植の併用による骨延長術」は臨床研究の許可を得て、臨床研究を続けている。当初5例については効果安全委員会の審査を受けて、厚生労働省に提出を行った。患者のリクルートは順調に進行しており、期間内での臨床研究終了は可能であると予想している。3効率的治療を目指した基礎研究結果の統合:骨髄幹細胞に働きBMP増強作用からRUNX2の発現を上昇させる既知化合物を見出した(特願071264)。臨床応用の可能性を検討し基礎研究を行った。この物質の持つ幹細胞に作用して骨芽細胞への分化促進の機序を解明した(論文準備中)。幹細胞培養中に添加すると、骨芽細胞への分化・活性化から、ALP活性上昇、Ca沈着促進が、骨折モデルでの骨量増加・治癒促進を確かめた。担体と組み合わせての骨補填剤開発について企業と交渉を開始した。非臨床試験の実施:安全性試験に関わるデータセットの見直しを行った。反復投与試験のデータ構築に取りかかった。更に現在までの臨床データのレビューを行い、長期の安全性について問題が無いことを蓄積症例で確認した。プロトコルの変更申請を行い、反復投与が可能となった為に反復投与の前向き研究データ収集を行った。本年度分について問題事例は無い。研究期間内に早期の骨癒合が起こり、延長継続を目的に再度骨切りが必要になった症例が発生した。効果安全委員会にて審議を行い、研究の継続には問題が無いとの判定結果を受け、研究を継続した。臨床研究の組み込みは順調に進み、目標30例に対して、本年度末では29例に達した。本年度中に規制当局と医師主導型治験の開始、もしくは現在の前臨床・臨床データセットでもって医療保険の認可の可能性を議論する予定である。