hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
統合的設備管理支援のためのシステム工学的研究

次のような成果を得た。各項目の番号は,研究報告書の章の番号に対応する。(1)2種類のCUSUM法(Crosier法とHealy法)が多数の外乱に晒されているプロセスの状態監視に有効であることを確かめることができた。(2)故障が致命的な事故を引き起こす恐れがある設備の管理において,次回の保全時期と作業内容を合理的に決定する組合せ論的アルゴリズムを開発した。(3)クラスタリング,ICA技術を利用して,汚れ,腐食の進展を検出するための新たな手法を開発し,故障した設備を取り除く作業手順の合成法を示した。(4)回分式プロセスの安全設計を支援するためのリスク評価システムを開発した。このシステムは,事象の深刻度と発生頻度から定量的にリスクを評価するだけでなく,回分式プロセスにおいて発生する可能性のあるあらゆる事故のシナリオを明確に与えることができる。(5)複合した原因によって発生した異常状態において原因を探索するアルゴリズムを開発した。このアルゴリズムは,化学プロセスの状態変数間の因果関係の遅れをデータとして利用することにより高い精度で異常の原因を診断することが可能である。このアルゴリズムの有効性を流動接触分解装置の動的シミュレータを用いて確かめた。(6)異常になったプロセスを正常復帰させる対応措置の自動剛性を行うアルゴリズムを開発した。このアルゴリズムは異常診断システムと連携し,原因の候補集合に共通の対応措置が見いだされた場合には,それ以上候補を絞り込むことを中止する。また,異常診断のために高次統計量を利用する方法をも開発した。(7)統合的設備管理支援システムを構成する,ストレス排除,予防保全,冗長化,運転支援システムなどの合理的な役割分担を決定する方法を開発した。課題(a)ストレス排除のために雑音に汚された微弱な信号・データの特徴抽出を行う方法として1変数CSUMの多変数化を行った。課題(b)莫大な数の実プラントの検査データから、設計パラメータ、運転条件と劣化速度の最大値との関係を抽出する方法を開発した。課題(c)ニューラル・ネットワークを利用して、化学プラントに設置されているポンプの劣化診断を行う方法を開発した。課題(d)化学プラントの設備災害を防止するための多重防御層の安全性を評価するシステムを構築した。課題(e)異常時における対策立案システムを開発し、ミニプラントに適用して性能評価を行った。課題(f)ストレス排除、予防保全、冗長化、運転支援システムの役割分担の解析を行った。しかし、課題(a)(e)の成果である要素技術が揃っていないので、役割分担の合理的な決定法の開発には至っていない。(a)ストレス排除のために、雑音に汚染された時系列信号の変化を検出する方法として多変数CUSUMの3つの方法を、蒸留塔の実時系列データに適用してその有効性と優劣を検討した。その結果Healyの方法が、理論的な面からも、使いやすさの面からも一際抜きん出ていることが判明した。(b)予防保全における検査の効果を補修・更新の効果と同じ次元で比較する方法論を開発した。これを用いて,次回作業時期と次回作業内容を最適化するアルゴリズムを開発し,配管系に適用して有効性を確かめた。(c)劣化診断の手法として,独立成分分析とCUSUMを組み合わせた手法を提案し検討した。また、プラントの異常時の代替操作手順を自動生成するための手法として、プラントの構造と操作をそれぞれ有向グラフとして表現し、部分グラフ同型問題に帰着させて解く手法を開発した(d)化学プラントの設備災害を防止するための多重防御層の設計指針を明らかにし,多重防御層の設計支援システムの開発の準備を行った。(e)カスケード制御、比率制御に基づいた異常時対策立案の方法を開発した。この方法は、燃焼や化学反応などの安全運転の維持に威力を発揮する。

因果関係行列によりプラントを表現するため、モデル開発、制御系設計、対策立案が、いずれも容易に実現できる。(f)設備災害を防ぎ,かつ,生産性を向上させるための設備管理システムの構造を明らかにした(a)2つの多変量CUSUM法(Crosier法とHealy法)が、真に多変量なデータに対してどの程度有効かを試すために、2401点の波長点で測定された近赤外吸収スペクトルデータを取り上げた。これは血糖値を無侵襲的測定する目的で、418人の左の人差指に近赤外光りをあて吸光度を測定したデータで、2401次元のベクトルとなる。これにCUSUM法を適用して、異常データの発生を検出し、当初の目的が達せられた(b)劣化状態の推定手法に関連する状態変化の検出手法として、初年度に開発したクラスの出現頻度に基づく管理指標に対して、平成14年度は、その管理限界として正常領域における指標の標準偏差を基準とする方法を検討した。また、装置故障時の対策支援技術として2年度目に提案した操作手順生成アルゴリズムについて、プログラムを実装し、例題によってその有効性を検証した。(c)状態監視に対して高次統計量によるパフォーマンスモニタリングを応用する可能性について検討を行った。対象システムの出力の高次統計量によりシステムの非線形性を検出できる理由を明らかにし、対称性を維持する非線形性は区別できないことを示した。さらに、液面制御系に関して高次統計量により非線形性を検出できることを示した。(d)複合原因(複数の独立した異常原因)による異常状態を診断する符号付有向グラフを用いた異常診断法が提案されているが,真の異常原因以外の候補を多く出力する可能性がある。そこで,状態変数間の因果関係の遅れを利用して,異常原因の候補を確度の高い順に出力することのできるよに改良した。さらに,動的シミュレータを用いた数値実験により改良した手法の有効性を示した。(e)設備の信頼性の定量的表現として余寿命と余裕を定義し,設備の機能を支える部品の余寿命と余裕から設備の余寿命と余裕を計算する演算法を開発した。これにより,余寿命を基にした予防保全,余裕を基にした予防保全における最適保全政策を探索する道筋を明らかにした。
電気二重層キャパシタ用高メソ細孔性炭素-炭素コンポジットの作製

本研究では,レゾルシノールーホルムアルデヒド(RF)ゾルに原綿を複合し,ゲル化,炭素化を経てメソ細孔性に優れた炭素-炭素コンポジット(C-Cコンポジット)を作製する。C-Cコンポジットの細孔特性に及ぼすRFゲル含成条件,原綿含有率の影響を明らかにし,メソ細孔を制御する方法を提示する。さらに,2.0cm^3/g以上のメソ孔容積をもつC-Cコンポジットを作製し,電気二重層キャパシタ電極用炭素材料としての可能性を明らかにすることを目的とする。RFゾルに原綿を複合し,ゲル化,凍結乾燥,炭素化によってC-Cコンポジットを作製した。細孔特性を窒素吸着法で評価したところ,作製したC/Cコンポジットのミクロ細孔容積と表面積およびメソ細孔表面積は,原綿の添加量にほぼ依存せず,メソ細孔容積のみが添加量に依存する結果が得られた。これは,原綿の添加によってメソ細孔サイズを変えずに容積を大きくできることを意味し,細孔の調整法として興味深い。また,ナノケージに囲まれたナノカーボン粒子が観察された。作製されたC/Cコンポジットは,これまで報告されていない新しいカーボントンネル構造をもつ多孔性カーボンであり,この構造の積極的な利用が望まれる。作製試料のキャパシタ容量を測定したところ,最大のBET表面積をもつカーボンクライオゲルは最大のキャパシタ容量を示さない結果が得られた。また,C/Cコンポジットはカーボンクライオゲルと比較して,単位面積あたりのキャパシタ容量が明らかに大きいことが分かった。これは,C/Cコンポジットがもつカーボントンネル構造がキャパシタ特性に寄与するためと推察できる。したがって,イオンの移動を促進するカーボントンネル構造をもつC/CコンポジットはEDLC電極材料として有用と考えられる。本研究では,レゾルシノールーホルムアルデヒド(RF)ゾルに原綿を複合し,ゲル化,炭素化を経てメソ細孔性に優れたC-Cコンポジットを作製する。コンポジットの細孔特性に及ぼすRFゲル合成条件,原綿含有率の影響を明らかにし,メソ細孔を制御する方法を提示する。先ず,カーボンゲルの細孔特性に及ぼすRF湿潤ゲルの乾燥法,乾燥時に使用する溶媒の影響に検討を加えた。乾燥法として熱風乾燥法,真空乾燥法,凍結乾燥法を,溶媒としてt-ブタノール,エタノール,トルエン,アセトンを用いた。蒸発乾燥法を使用すればマクロ細孔が形成されにくく,溶媒としてt-ブタノールを使用すれば熱風乾燥や真空乾燥を用いても凍結乾燥に匹敵する細孔特性をもつカーボンゲルを作製できることが分かった。次にRFゾルに原綿を複合し,ゲル化,真空乾燥,炭素化によってC-Cコンポジットを作製した。細孔特性を窒素吸着法で評価したところ,BET表面積440m^2/g,メソ細孔半径7.1nm,メソ細孔容積2.13cm^3/gのコンポジットを作製することができた。この研究成果は,ゲルの乾燥方法として超臨界乾燥や凍結乾燥を使用しない場合,高メソ孔容積をもつカーボンが作製できないという従来の考えを全く覆すものであり,新しい多孔性カーボンの可能性を強く示唆するである。本年度に得られた研究成果からC-Cコンポジットの細孔制御を適切に行えば,電気二重層キャパシタ用カーボン材料が開発できると考える。RFゾルに原綿を複合し,ゲル化,凍結乾燥あるいは真空乾燥,炭素化によってC-Cコンポジットを作製した。細孔特性を窒素吸着法で評価したところ,凍結乾燥でC-Cコンポジットを作製した場合,ごく少量(5%未満)の原綿の添加によりメソ細孔径が顕著に大きくなることが分かった。凍結乾燥で作製したC-Cコンポジットの細孔特性が真空乾燥で作製したC-Cコンポジットの細孔特性より優れており,メソ細孔特性をゲルの合成条件と原綿添加によってチューニングできることが明らかとなった。過去の研究では,活性炭電極のキャパシタ容量は200F/g,カーボンエアロゲル電極のキャパシタ容量は125F/gと報告されている。本研究では,凍結乾燥によって作製したC-Cコンポジット電極のキャパシタ容量は245F/gであり,真空乾燥によって作製したC-Cコンポジット電極のキャパシタ容量は237F/gであった。ゲルの合成条件と石綿の添加量を制御することで作製したC-Cコンポジット電極は活性炭電極やカーボンエアロゲル電極以上のキャパシタ容量をもち,真空乾燥も凍結乾燥と同様にC-Cコンポジット電極作製に有効な乾燥方法であることが分かった。また,原綿の添加によりキャパシタ容量を増加できる知見が得られた。

C-Cコンポジットの細孔特性に及ぼすRFゲル含成条件,原綿含有率の影響を明らかにし,メソ細孔を制御する方法を提示する。さらに,2.0cm^3/g以上のメソ孔容積をもつC-Cコンポジットを作製し,電気二重層キャパシタ電極用炭素材料としての可能性を明らかにすることを目的とする。RFゾルに原綿を複合し,ゲル化,凍結乾燥,炭素化によってC-Cコンポジットを作製した。細孔特性を窒素吸着法で評価したところ,作製したC/Cコンポジットのミクロ細孔容積と表面積およびメソ細孔表面積は,原綿の添加量にほぼ依存せず,メソ細孔容積のみが添加量に依存する結果が得られた。これは,原綿の添加によってメソ細孔サイズを変えずに容積を大きくできることを意味し,細孔の調整法として興味深い。また,ナノケージに囲まれたナノカーボン粒子が観察された。作製されたC/Cコンポジットは,これまで報告されていない新しいカーボントンネル構造をもつ多孔性カーボンであり,この構造の積極的な利用が望まれる。作製試料のキャパシタ容量を測定したところ,最大のBET表面積をもつカーボンクライオゲルは最大のキャパシタ容量を示さない結果が得られた。また,C/Cコンポジットはカーボンクライオゲルと比較して,単位面積あたりのキャパシタ容量が明らかに大きいことが分かった。これは,C/Cコンポジットがもつカーボントンネル構造がキャパシタ特性に寄与するためと推察できる。したがって,イオンの移動を促進するカーボントンネル構造をもつC/CコンポジットはEDLC電極材料として有用と考えられる。
試験管内概日リズム同期現象のモデル化

本研究プロジェクトは、概日リズムを持つ生物のうち最も単純な生物とされるシアノバクテリアの周期決定機構に関する研究である。シアノバクテリアの概日リズムを生み出す中心振動体はKaiCリン酸化リズムであると考えられている。KaiCリン酸化リズムは、試験管内でKaiA, B, Cタンパク質はATPと30度で混合することによって再構成することができる。外力のない一定の環境下でもリズムを刻むため、自律的な振動子とみなすことができ、24時間周期の安定なリズムを示す。以前研究代表者(伊藤)は、位相の異なるKaiCリン酸化リズムを混合すると、急速に同期し安定したリズムを刻むことを発見した(Ito et al. Nat. Struct. Mol. Biol. 2008)。リン酸化リズムの同期現象のメカニズムに関して、数理モデルと生理学・生化学実験を通した解明を目指して研究を行った。シアノバクテリアKaiCリン酸化リズムの周期を短縮または延長する変異体はこれまでに多数報告されている(Kondo et al. Science 1994)。それらの変異はKaiC上に存在し、KaiCリン酸化リズム再構成系の周期と生理学実験で観察される周期は相関がある。本研究提案はKaiCリン酸化リズム同期現を再現する数理モデルを構築し、周期決定機構に関する解明を試みた。生化学実験による観察事実に基づき、ある特定の位相のKaiCが他のKaiCの脱リン酸化を促すとい相互作用をモデルに取り入れることにより、リズムの同期現象が再現されることがわかった。またこのモデルによって、KaiCの生成・分解という摂動に対してリズムがロバストに保たれることが示された。これは、何故シアノバクテリアが24時間周期よりも短いダブンリングタイムを持つのにもかかわらず、概日リズムを維持できるのかという問題に対して、KaiC間の同期現象が有効に働いていることを示唆している。25年度が最終年度であるため、記入しない。本年度ではKaiCリン酸化リズム同期現象を生理学的な手法によって解明することを試みた。短周期と長周期を示すKaiC mutantタンパク質が細胞内に同時に二種類発現した場合はどのようなリズムが観察されるのか、生物発光によって確認をした。結果として長周期と短周期を混合した場合は、独立の二つのリズムが観察されるのではなく、ある特定の周期を持つ一つのリズムが観察された。これは細胞内で周期の違う2種類のKaiCが同期現象を起こしていることが示唆される。

また周期はオリジナルのKaiC変異体の周期のほぼ中間の値を取った。生理学実験による観察事実は、本研究プロジェクトの目標である数理モデル構築時に、モデルを評価する時に利用出来ると考える。25年度が最終年度であるため、記入しない。生化学実験で用いるKaiCタンパク質の調達が名古屋大学の共同研究先の機材の事情で難しくなった。そのため、生理学実験に絞って研究を進めることに研究計画の修正を行った。数理モデルと生理学実験の比較によって、KaiCリン酸化リズム同期現象の解明を行う。
建物内外流管での圧力損失発生メカニズム解析に基づく自然通風量予測に関する研究

流管でのエネルギー輸送に基づく合理的な手法として、建物パラメータからパワーロス係数を予測し、パワーバランスに基づいて簡易に通風量を予測する手法を開発した。建物パラメータとしては、室内での流管の拡大と、風下開口での後流性状を示す2者を提案した。各段階で実験によるCFD解析の精度検証を行うことで、乱流モデルに関する汎用的な知見も得た。また、実験で3次元の流管を同定する新たなる測定手法を開発した流管でのエネルギー輸送に基づく合理的な手法として、建物パラメータからパワーロス係数を予測し、パワーバランスに基づいて簡易に通風量を予測する手法を開発した。また、実験で3次元の流管を同定する新たなる測定手法を開発した1)これまでの既往研究の取りまとめ既往研究で明らかにした捕集流管性状を整理・分析し,学術雑誌(1題),日本建築学会近畿支部(2010.6,1題),日本建築学会大会(2010.10,3題),空気調和・衛生工学会大会(2題),AIVC 2010 Conference (2010.10,2題)に投稿・発表した。2)高精度のCFD解析乱流モデルとして高次の乱流モデルであるLarge Eddy Simulation (LES)による高精度のCFD解析により室内の流管解析を行い,過去の実験値と比較した結果,流出開口より後流での気流・圧力性状をRANS系の乱流モデルに比べて格段に高精度で再現できることがわかった。3)パワーバランスモデルを用いたエネルギー保存に基づく流管解析CFD解析結果に基づき流管解析を行い,室内外流管の同定を行い,流管面積形状圧力,パワーの分布性状を把握した結果,エネルギー損失の発生する領域が限られていることが分かった。4)室・開口形状とパワー損失係数の検討種々の室・開口形状のモデルに対しての過去の解析結果を整理し,本年度実施の3)の流管解析を追加した上で,パワー損失及びパワー損失係数の算出を行い,パワー損失係数との間に高い相関が見られる流入気流の拡大を表現するパラメータを提案した。5)本年度成果の取りまとめ本年度成果を取りまとめ,空気調和・衛生工学会近畿支部(2011.3,1題)にて発表した。また,2011年度の関連学会で発表するための原稿執筆を行った(日本建築学会近畿支部1題,日本建築学会大会2題,Roomvent2011会議1題)。1)前年度成果の取りまとめ前年度までの成果を,学術雑誌(2題)に掲載、日本建築学会近畿支部(2012.6,1題),Roomvent2011 Conference(2011.6,2題)、日本建築学会大会(211.8,2題)に投稿・発表した。2)パワーバランスモデルを用いたエネルギー保存に基づく流管解析種々の形状を持つ室に対して、CFD解析を行うとともに、流管解析を行い,室内外流管の同定を行い,流管面積,形状,圧力,パワーの分布性状を把握した結果,風上開口までのエネルギー損失は殆ど無いこと、室形状によって室内及び風下開口でのエネルギー損失が異なることが明らかになった。3)室・開口形状とパワー損失係数の検討種々の室・開口形状のモデルに対しての解析結果を整理し,2)の流管解析を追加した上で,パワー損失及びパワー損失係数の算出を行い,前年度に提案しているパワー損失係数との間に高い相関が見られるパラメータを改良し、室内での流管の拡大と、風下開口での後流の性状を示すパラメータの2者に分けたパラメータを提案した。4)風洞実験による流管の同定及びパワーロスの測定これまでCFD解析でしか同定できていなかった流管を、風洞実験でPIV測定を用いることで同定する手法を新たに開発し、実験を行った結果、CFD解析で同定した流管と非常に良く一致した。併せて、実験的にパワーロスを測定する試みも行った。5)本年度の成果発表本年度成果について,空気調和・衛生工学会大会(2011.9,1題),空気調和・衛生工学会近畿支部(2012.3,2題)にて発表した。また,2013年度の関連学会で発表するための原稿執筆を行った(日本建築学会大会2題)。1)前年度成果の取りまとめ前年度までの成果を、日本建築学会大会(2012.9、2題)に投稿・発表した。2)前後開口面積が異なる室における通風量・流管分析継続的に行なってきた、種々の形状、特に前後の開口面積が異なる室についての風洞実験による通風量測定と流管同定に関して、データ整理を行い、詳細な分析を行った。結果、風下側開口部での流出風速分布が異なることが明らかになり、エネルギー損失の発生メカニズムが異なることが示唆された。3)前後開口面積が異なる室におけるエネルギー損失の発生メカニズム解明のためのCFD解析前後の開口面積が異なる室についてCFD解析を行い、種々の乱流モデルでの解析精度検証を行った。流入・流出気流の再現を行うには至ったものの、風下側開口からの流出気流に影響を及ぼす周辺気流による後流域での平均風速に差異が見られた。解析精度に一部問題があるものの、CFD解析結果から、流入出開口間でのエネルギー損失、圧力損失に関する分析を行った。

4)パワー損失係数整備への取り組み前年度までに提案、蓄積してきた、種々の室・開口形状に対するパワー損失係数に関するデータを、室内での流管の拡大と、風下開口での後流の性状を示すパラメータの2者に分けたパラメータで整理した。本取り組みは、今後も継続して行い、公表する予定である。5)本年度の成果発表本年度の成果について、空気調和・衛生工学会近畿支部(2013.3、1題)にて発表した。また、2013年度の関連学会で発表するための原稿執筆を行った(日本建築学会近畿支部1題、日本建築学会大会1題、空気調和・衛生工学会大会1題)。申請書2(1)「風洞実験による実験データの蓄積」において、メインとなるPIV測定機器に故障が発生し、数回の修理を行ったごとで、実験が遅延し、申請書2(2)「接地境界層内のパワーバランスモデルの考え方」についての議論を行うに至らなかった。ただし、これは考え方を整理する内容であり、具体的な解析による検証は予定していないため、早急に机上で進める。これ以外の内容に関しては、ほぼ達成しており、特に実験による流管同定とエネルギー損失の測定に関しては、新たなる開発を行うことができ、申請書以上に進展している。24年度が最終年度であるため、記入しない。新たな実験手法を開発し、高度な使用方法を行なっているために、最終年度となる次年度において計画している実験でも、機器のトラブルが発生する可能性がある。解析での検討と並行して行うため、トラブル発生によるスケジュール遅延は問題となる。よって、研究協力者である測定機器メーカーに、実験の立ち上げ時に協力を依頼することで、トラブル発生を少なくするべく努力をする。また、メーカーと綿密に連絡を取ることで、トラブル時に早急に対応できる体制を前もって構築しておく予定である。
ヘルダーリンの詩学から考察する「美的な快」-脳神経科学と心理学からのアプローチ

フリードリヒ・ヘルダーリン(1770-1843)の「音調の交替」理論において提示される「知的直観」、「努力」、「感情」の概念を、詩人のスピノザならびにフィヒテ受容の観点から解釈し、この三つの概念が詩的主体の認知プロセスに影響を与える生の要素を指すという、研究当初からの仮説の根拠を示した。また、これらの概念がそれぞれ、脳神経科学者アントニオ・R・ダマシオ(1944-)が用いる「原自己」、「情動」、「感情」の各概念に対応しうることを示した。招待講演「Der Wechsel der Toene im Waka.Versuch eines Vergleichs japanischer und deutscher Lyrik」では、脳神経科学者であるアントニオ・ダマシオの情動と感情の科学を用いて、ヘルダーリンの抒情詩の理論「音調の交替」の一般的有効性を示した。まず、万葉集所収の二編の和歌に情動と感情の規則的交替が表現されていることを示し、同様の現象がヘルダーリンの哀歌「ディオティーマの死を悼むメノンの嘆き」にもみられることを指摘した。その上で「音調の交替」がこの規則的交替を表現するための理論であることを論じ、この理論がヘルダーリンの詩の解釈にとどまらない、より広範な適用可能性を有することを示した。口頭発表「ヘルダーリンの「音調の交替」の理論について-脳神経科学からのアプローチ」では、脳神経科学者デートレフ・リンケの説を批判的に吟味し、「音調の交替」が-リンケの主張するように脳の認知プロセスや表象の産出過程にではなく-情動や感情といった機能に関わるものであることを論じた。その上で「音調の交替」の基本構造をアントニオ・ダマシオの理論に依拠して解釈することの妥当性を示した。この基本構造とは、意識形成に先立つ有機体の物質的構造を間断なく写し取っているニューロンの活動パターンから、そうした身体状態の一連の変化にほかならない情動、そして情動の感性的知覚として生じる感情への漸次的移行である。本発表では以上の議論がヘルダーリンの理論的文書の体系的読解を通じても成り立つことを示し、次年度に続く研究全体の基礎固めを行った。同発表に基づき、論文「ヘルダーリンの「音調の交替」について-脳神経科学からのアプローチ」を執筆した。本研究の目的は、ヘルダーリンの詩作の理論「音調の交替」を現代の情動と感情の科学を用いて解釈し、より一般的な観点から再構成することにある。ヘルダーリンは叙事的な詩ならびに叙情的な詩の根拠となるべき詩的主体の内面を、それぞれ「努力」ならびに「感情」として規定した。平成22年度には、この「努力」と「感情」との区別が、脳神経科学者アントニオ・ダマシオによる情動と感情との区別に対応しうることを仮定的に提示した。本研究の成功の可否はこの仮定の証明をどれだけ説得的に行えるかにかかっている。しかし、そもそもヘルダーリンが「努力」をいかなる内実をもつ概念として用いているのかが判然としない。そこで平成23年度は文学研究的アプローチによるこの概念の解明を主眼にすえて研究を進めた。その方法として、ヘルダーリン詩学が前提とする思想を比較参照した。1795年頃、ヘルダーリンはフィヒテの知識学に基づき、「努力」を自己意識の前提として理解する。さらに彼はその5年後、「努力」を自らの詩学の基礎概念として用いる際に、以前には存在しなかった観点を導入する。「努力」はこの新たな観点に基づいて練り直され、スピノザのいう「コナトゥス」の機能を含むものへと改変されるのである。つまりヘルダーリンは「努力」を、自らの存在に固執しようと努める自己保存の能力としてとらえ、この力に対する抵抗を通じて意識が生じると考えるのである。以上が本年度において実質的な成果として得られた知見である。これによってヘルダーリンの「努力」がダマシオのいう情動と同様の機能を有することが明らかになった。ダマシオは情動を純粋に生物的な自己保存の能力として発現した「コナトゥス」として把握する。彼によれば情動とは刺激に対して生じる身体状態の一連の変化なのであり、一切の意識は情動を土台として生じると考えるのである。
法医公衆衛生学の構築-根拠に基づく医療福祉政策立案の新しい方法論

本研究では、法医学関連の情報を公衆衛生学的に分析し、実態に即した解決策を検討する新学問領域「法医公衆衛生学」の構築を試みた。これまでの3年間の経過を通じ、法医学関連情報として「法医剖検事例」の分析および「死体検案例」の分析双方を有機的に結びつけ分析することで、jこれまで実態が不明であった「虐待」「孤独死」「事故」「自殺」などの実態および関連要因を分析できることが明らかになった。「法医剖検事例」においては、事情聴取があるため、社会的背景など、フォームをあらかじめ作成し聴取する依頼をすることにより詳細な背景データが入手できた。しかし、火災は剖検率が高いが、病死は少ないなど、サンプリングバイアスがあり、剖検例の発生割合をそのまま公衆衛生学的な事例の発生割合と解釈することはできない。一方、「死体検案例」は、状況が不明な死のかなりの部分をカバーしていると考えられ、情報には限界があるが、全体の数および内訳分布などを把握するには適していると考えられた。具体的分析成果としては、まず、「剖検例からみた高齢者死亡の実態と背景要因」として、高齢者の剖検事例を対象として、家族形態によって状況が異なり、家族がいても事故などの異状死体が多いこと、高齢者の火災死亡には、コンロや灯明など特有の要因があり環境整備で予防しうるものがあることなどを、原著論文として発表した(厚生の指標56,1-7,2009)。2年目から開始したフォームによる剖検事例の背景情報の把握も蓄積され、最終年度に高齢者の死亡を分析し学会発表(日本公衆衛生学会2008)を、また、小児虐待の実態把握も行った。「死体検案例」については、まずは前述の死因別の剖検率を算出し、とくに火災では高いなど死因により異なることを、また死亡から発見までの期間による分類では、死因、発見場所、家族状況によって異なること、一方、自殺は家族同居者に多いことなどが明らかになった。また本研究班会議を開き、これらの分析結果を地方行政関係者と共有し、このように各種事例の属性別のパターンを明らかにすることで、「発生予防」および「早期発見」に分けた具体的政策も立案しやすいことが明らかになった。本研究は、わが国の剖検例における社会医学的分析を通して、高齢者・小児虐待、高齢者孤独死等の諸問題に取り組み、改善策提言を行うものである。具体的目的としては1.既存の剖検記録による上記事例の分析を通した実態及び背景要因の明確化、2.1に基づく均一化したフォームによるprospectiveなデータの蓄積と解析3.これらに基づく具体的な改善策の提言である。今年度の成果としては、まず高齢者虐待について既存データを分析し、背景要因を明らかにした。高齢者虐待の実態では、虐待の究極形ともいえる家族内殺人の事例が含まれ、背景要因では、息子、精神疾患をもつ家族との同居が考えられた。また、虐待が疑われた事例では、高齢者本人の障害が背景要因と考えられ、この点は先行研究とも一致していた。さらに、司法・行政解剖事例ともに、同居家族が無職、家から出ない、近所付き合いがない事例が含まれ、社会からの孤立化の可能性が考えられた。この結果は既に国内学会(日本公衆衛生学会2006)で発表し、今年度のドイツ法医学会でも発表の予定である。さらに論文化に向けて進めていく。さらに上述の結果に基づき、必要なデータが均一に入手可能な統一の情報収集フォームを完成させた。過去の剖検記録には家族介護者の性別・年齢・健康状態・仕事の有無・職種・生活状況、家族構成・世帯の経済状況、生活保護・介護保険サービス等の各種サービス等、背景要因の明確化のために重要な情報が含まれていないことが多かった。そのため、これらの情報の項目を含んだ統一したフォームを検討の上、作成した。既に、本フォームによるprospective調査を開始し、データを蓄積している。次年度はこのデータベースを基に、高齢者虐待に加えて、小児虐待等の社会的諸問題にも焦点をあて、記述疫学的に、どのようなケースがどのような背景でどの程度生じているかを明らかにし、さらに経年変化をも分析した上で、具体的改善策の検討へ繋げていく予定である。19年度までには、まず高齢者虐待について既存データの分析により背景要因を明らかにし、2人暮らしでとくに息子が介護している場合にリスクが高いことを示し、日本公衆衛生学会2006で概要を、法医学的詳細をドイツ法医学会2007で発表した。論文は作成中である。さらに、この結果に基づき、背景要因の明確化のために重要な情報(家族介護者の性別・年齢・健康状態・仕事の有無・職種・生活状況、家族構成・世帯の経済状況、各種サービス等)が均一に入手可能な統一の情報収集フォームを完成させ、平成19年度から運用し蓄積している。また、本年度計画していた"調査結果の地方行政関係者との共有"に対しし、平成19年度日本公衆衛生学会で自由集会を開催し、地方行政担当者の参加も得て議論した。この結果、こうしたデータが行政の現場につながらない点など問題があげられ、新しい学問分野である法医公衆衛生学のニーズを再認識した。さらに、この議論から剖検事例に至る前の検死データも必要であることが明らかになったため、19年度に新たに某県の2002年から2007年の検死データを許可を得て(65歳以以上5675例)を共有し、分析した。その結果、(1)明らかな殺人、かつ身体的虐待の末が疑われるもの(3例)(2)ネグレクトが疑われるもの(1例)

(3)明らかな殺人、かつ心中(10例)が抽出された。これらのうち、ネグレクトが疑われた1例を除き全事例司法解剖の対象者となっており、ネグレクト事例以外は剖検データによって把握できると考えられた。本研究では、法医学関連の情報を公衆衛生学的に分析し、実態に即した解決策を検討する新学問領域「法医公衆衛生学」の構築を試みた。これまでの3年間の経過を通じ、法医学関連情報として「法医剖検事例」の分析および「死体検案例」の分析双方を有機的に結びつけ分析することで、jこれまで実態が不明であった「虐待」「孤独死」「事故」「自殺」などの実態および関連要因を分析できることが明らかになった。「法医剖検事例」においては、事情聴取があるため、社会的背景など、フォームをあらかじめ作成し聴取する依頼をすることにより詳細な背景データが入手できた。しかし、火災は剖検率が高いが、病死は少ないなど、サンプリングバイアスがあり、剖検例の発生割合をそのまま公衆衛生学的な事例の発生割合と解釈することはできない。一方、「死体検案例」は、状況が不明な死のかなりの部分をカバーしていると考えられ、情報には限界があるが、全体の数および内訳分布などを把握するには適していると考えられた。具体的分析成果としては、まず、「剖検例からみた高齢者死亡の実態と背景要因」として、高齢者の剖検事例を対象として、家族形態によって状況が異なり、家族がいても事故などの異状死体が多いこと、高齢者の火災死亡には、コンロや灯明など特有の要因があり環境整備で予防しうるものがあることなどを、原著論文として発表した(厚生の指標56,1-7,2009)。2年目から開始したフォームによる剖検事例の背景情報の把握も蓄積され、最終年度に高齢者の死亡を分析し学会発表(日本公衆衛生学会2008)を、また、小児虐待の実態把握も行った。「死体検案例」については、まずは前述の死因別の剖検率を算出し、とくに火災では高いなど死因により異なることを、また死亡から発見までの期間による分類では、死因、発見場所、家族状況によって異なること、一方、自殺は家族同居者に多いことなどが明らかになった。また本研究班会議を開き、これらの分析結果を地方行政関係者と共有し、このように各種事例の属性別のパターンを明らかにすることで、「発生予防」および「早期発見」に分けた具体的政策も立案しやすいことが明らかになった。
近交系マウスを用いた低体温メカニズムの解明

哺乳類が低体温を維持するためには低体温制御と低温耐性が必要となる。本課題では、マウスの低体温表現型の遺伝性とマウス近交系の低体温表現型の相違に注目し、低体温制御・低温耐性に関与する遺伝子が存在するという仮説をたて、遺伝学的手法を駆使することでそれぞれに関与する遺伝子の同定を試みている。当初に立案した3つの計画を順次遂行している。計画1「休眠マウス組織のトランスクリプトーム解析による低体温制御遺伝子の推定」においてマウスを絶食性休眠に誘導し、正常体温時と低体温時の筋肉組織をサンプルしCAGE解析を行ったところ、休眠時に遺伝子発現が上昇する遺伝子226個と遺伝子発現が低下する遺伝子61個を同定した。さらに、休眠を人為的に阻害する「断眠実験」をおこなうことで遺伝子を絞り込み、候補となった遺伝子の遺伝子改変動物を作成し、表現型を確認している。計画2「マウス培養細胞を用いた低温耐性遺伝子の包括的検索」において、個体として低温耐性を示すマウス近交系(STM2とMYS/Mz)からES細胞を樹立し、ES細胞の低温耐性を評価する系を樹立した。計画3「遺伝子改変動物を用いた低体温制御遺伝子・低温耐性遺伝子の検証」においては、上に述べたように計画1で候補となった遺伝子のKOマウスをCRISPR/Cas9システムを用いて作成し、表現型解析を行っている。また、表現型解析のスループットをあげるために非侵襲呼吸パターン測定から酸素消費量を機械学習による推定するシステムを開発している。予定していた計画が順調に進んでおり、大きな問題はない。2019年度は3つの計画を順次すすめていく。計画1は、筋肉以外の組織を対象にしたいCAGE解析を中心に実験を進める。申請者らは絶食を介さない新しい休眠マウスモデルの確立に成功したため、進捗によってはこれまでの絶食誘導性休眠との比較実験も行い、低温耐性遺伝子の検索精度を更に高めたい。計画2に関しては、ES細胞を低温で培養した際の代謝評価を行い、細胞分裂速度のみならず、培地組成の経時変化を確認し、低温耐性を有するES細胞を樹立し、ウイルスによるKO実験につなげたい。計画3に関しては現在おこなっているKOマウスの樹立を引き続き行い、低体温制御機構の理解の端緒としたい。また、実験1でさらに候補としてあがってくる遺伝子も同様に検証を行いたい。
胎児-胎盤系におけるステロイドホルモンの生合成・代謝調節に関する研究

新生児血中に新規ステロイドとして16-デヒドロプレグネノロンサルフェート(16-DHPS)を同定・確認し、さらに本ステロイドはプレグネノロンサルフェート(PregS)から16-ヒドロキシプレグネノロンサルフェート(16-OH-PregS)を経てPregS→16-OH-PregS→16-DHPSの経路で生合成されることを明らかとしている.この代謝経路が既知の代謝経路であるPregS→17-OH-PregS→DHEAS→16-OH-DHEASの経路の流れを調節しているかについて検索した.本研究を行うためにはまず,各ステロイドの測定系の開発が必須である.平成12年度までに血清検体からの上記各ステロイドの抽出法について検討を行った後,GC/MS法によるPregS,16-OH-PregS,16-DHPS,17-OH-PregS, DHEASおよび16-OH-DHEASの測定法を確立した.さらに,非抱合型ステロイドである16-DHPを測定する為,その酵素免疫測定法(EIA)の開発を行った(Biol.Pharm.Bull.24,867(2001)).平成13年度はこれら測定法を用い母体血液中の各ステロイドを測定し,母体一胎盤側での代謝調節について検索した.上記二つの代謝経路を調節するキーとなるステップはPreg(S)の17位水酸化反応と16位水酸化反応と考えられる.そこで妊娠中(検体を3群に分類:第1三半期から第3三半期)および出産後11ヶ月目までの各時期における17位と16位水酸化活性を生成物/基質の比,すなわち17-OH-Preg(S)/Preg(S)比と16-OH-Preg(S)/Preg(S)比を求め調べた.その結果,妊娠に伴って硫酸抱合型および非抱合型Pregの17位および16位水酸化活性はともに非妊娠時よりも非常に低下した.その後,妊娠の経過に伴いPregの17位水酸化活性はさらに低下傾向を示した.これに反して16位水酸化活性は妊娠末期に向かって活性の上昇が認められ17位水酸化活性とは逆相関が認められた.また,PregSの16位と17位水酸化活性も有意差は得られなかったが同様の傾向が見られた.なお,17-OH-Preg(S)および16-OH-Preg(S)以降の各ステップでの生成物/基質の比を検索したが,代謝の流れを動かすと考えられる結果は得られなかった.今回の結果はPreg(S)の16位水酸化がPreg(S)から16-OH-DHEA(S)への流れを調節している可能性を示唆するものである.新生児血中に新規ステロイドとして16-デヒドロプレグネノロンサルフェート(16-DHPS)を同定・確認し、さらに本ステロイドはプレグネノロンサルフェート(PregS)から16-ヒドロキシプレグネノロンサルフェート(16-OH-PregS)を経てPregS→16-OH-PregS→16-DHPSの経路で生合成されることを明らかとしている.この代謝経路が既知の代謝経路であるPregS→17-OH-PregS→DHEAS→16-OH-DHEASの経路の流れを調節しているかについて検索した.本研究を行うためにはまず,各ステロイドの測定系の開発が必須である.平成12年度までに血清検体からの上記各ステロイドの抽出法について検討を行った後,GC/MS法によるPregS,16-OH-PregS,16-DHPS,17-OH-PregS, DHEASおよび16-OH-DHEASの測定法を確立した.さらに,非抱合型ステロイドである16-DHPを測定する為,その酵素免疫測定法(EIA)の開発を行った(Biol.Pharm.Bull.24,867(2001)).平成13年度はこれら測定法を用い母体血液中の各ステロイドを測定し,母体一胎盤側での代謝調節について検索した.上記二つの代謝経路を調節するキーとなるステップはPreg(S)の17位水酸化反応と16位水酸化反応と考えられる.そこで妊娠中(検体を3群に分類:第1三半期から第3三半期)および出産後11ヶ月目までの各時期における17位と16位水酸化活性を生成物/基質の比,すなわち17-OH-Preg(S)/Preg(S)比と16-OH-Preg(S)/Preg(S)比を求め調べた.その結果,妊娠に伴って硫酸抱合型および非抱合型Pregの17位および16位水酸化活性はともに非妊娠時よりも非常に低下した.その後,妊娠の経過に伴いPregの17位水酸化活性はさらに低下傾向を示した.これに反して16位水酸化活性は妊娠末期に向かって活性の上昇が認められ17位水酸化活性とは逆相関が認められた.また,PregSの16位と17位水酸化活性も有意差は得られなかったが同様の傾向が見られた.なお,17-OH-Preg(S)および16-OH-Preg(S)以降の各ステップでの生成物/基質の比を検索したが,代謝の流れを動かすと考えられる結果は得られなかった.今回の結果はPreg(S)の16位水酸化がPreg(S)から16-OH-DHEA(S)への流れを調節している可能性を示唆するものである.

本研究に着手するまでに,我々は胎児-胎盤系におけるステロイドホルモンの生合成、代謝経路について検索を行い、新生児血中に新規ステロイドとして16-デヒドロプレグネノロンサルフェート(16-DHPS)を同定・確認し、さらに本ステロイドはプレグネノロンサルフェート(PregS)から16-ヒドロキシプレグネノロンサルフェート(16-OH-PregS)を経てPregS→16-OH-PregS→16-DHPSの経路で生合成されることを明らかとしている.一方、PregSは,既知の代謝経路であるPregS→17-OH-PregS→DHEAS→16-OH-DHEASの経路でも代謝を受け,さらに16-OH-DHEASは胎盤でエストリオールへ変換される.本研究は先に我々が明らかにしたPregSの代謝経路が,エストリオールへの代謝の流れを調節しているかについて検索することを目的としている.本研究を行うためにはまず,各ステロイドの測定系の開発が必須である.平成12年度には血清検体からの上記各ステロイドの抽出法について検討を行った後,GC/MS法によるPregS,16-OH-PregS,16-DHPS,17-OH-PregS,DHEAS,16-OH-DHEASおよびエストリオールの測定法を確立した.さらに,非抱合型ステロイドである16-DHPを測定する為,その酵素免疫測定法(EIA)の開発を行った.すなはち,16-DHPとタンパク質を結合させる為16-DHPの3-ヘミサクシネート(HS)を合成し,これとウシ血清アルブミンとを結合してウサギに免疫し抗体を得た.さらに,16-DHP 3-HSとアルカリホスファターゼを結合し酵素標識抗原を得,16-DHPの第二抗体法による高感度EIAを新規に開発した.この方法とは別に,多数検体処理を可能にする,96穴マイクロタイタープレートへ第二抗体を固相化した16-DHPのELISA法も確立した.平成13年度はこれら測定法により,臍帯血,新生児血,母体血液中のステロイドを測定し,PregSから16-DHPSへの代謝の意義を明らかにする.新生児血中に新規ステロイドとして16-デヒドロプレグネノロンサルフェート(16-DHPS)を同定・確認し、さらに本ステロイドはプレグネノロンサルフェート(PregS)から16-ヒドロキシプレグネノロンサルフェート(16-OH-PregS)を経てPregS→16-OH-PregS→16-DHPSの経路で生合成されることを明らかとしている.この代謝経路が既知の代謝経路であるPregS→17-OH-PregS→DHEAS→16-OH-DHEASの経路の流れを調節しているかについて検索した。本研究を行うためにはまず,各ステロイドの測定系の開発が必須である.平成12年度までに血清検体からの上記各ステロイドの抽出法について検討を行った後,GC/MS法によるPregS,16-OH-PregS,16-DHPS,17-OH-PregS,DHEASおよび16-OH-DHEASの測定法を確立した.さらに,非抱合型ステロイドである16-DHPを測定する為,その酵素免疫測定法(EIA)の開発を行った(Biol. Pharm. Bull. 24,867(2001))。平成13年度はこれら測定法を用い母体血液中の各ステロイドを測定し,母体-胎盤側での代謝調節について検索した.上記二つの代謝経路を調節するキーとなるステップはPreg(S)の17位水酸化反応と16位水酸化反応と考えられる.そこで妊娠中(検体を3群に分類:第1三半期から第3三半期)および出産後11ケ月目までの各時期における17位と16位水酸化活性を生成物/基質の比、すなわち17-OH-Preg(S)/Preg(S)比と16-OH-Preg(S)/Preg(S)比を求め調べた.その結果,妊娠に伴って硫酸抱合型および非抱合型Pregの17位および16位水酸化活性はともに非妊娠時よりも非常に低下した.
ヒト未分化間葉系幹細胞を用いた培養骨、軟骨の作製に関する研究

近年、さまざまなヒト組織への分化誘導される未分化間葉系幹細胞の存在が明らかになり、これらの細胞の株化技術が現実化しつつある。一方、マトリックス工学の急速な発展は細胞の分化と増殖に適した生体吸収材料の開発を可能にした。このような基盤技術をもとに細胞とマトリックスおよび種々の成長因子の組み合わせにより、人工的に生体組織をつくり出すティッシュエンジニアリング(邦訳;組織工学)とよばれる学際分野が注目を集めている。この方法を用いれば、必要とする生体組織を患者本人の細胞を用いてつくることができ、治療が困難とされてきた慢性骨疾患、関節障害の治療が可能となる。そこでまず、マトリックスとしての移植基材開発に着手し、リン酸カルシウム製剤を改変したCPCを用い、従来のβTCPと比較検討した。そして、動物に用いた骨形成実験では良好な骨形成能を認め、人工骨への応用が期待できた。フィブリン糊、多血小板血漿などハイドロゲルを用いた結果、従来の自家骨移植に匹敵する骨形成能を有していることが明らかとなった。そして、細胞培養方法について各種物理的刺激下で細胞培養を行った結果、伸展刺激、加圧、超音波による刺激について細胞機能発現が高まっており、人工骨作製について有利であった。未分化間葉系幹細胞から軟骨細胞へ分化誘導を行った細胞についての同様の刺激評価を行った結果、細胞数の増加を得たものの機能発現については大きな変化を認めなかった。また、バイオリアクターを用いた細胞大量培養方法については弱い加圧下で可能であった。今後、以上の検討を通じて、未分化間葉系幹細胞を用いた、骨、軟骨再生時の細胞供給方法について総合的にデータを持って提案し、同様の新しい産業育成における戦略を提案していきたい。動物実験レベルでは現在までに骨髄より採取した未分化間葉系細胞を分離、培養し、骨芽細胞への分化誘導法を確立していた。また、ハイドロキシアパタイトやβ-TCPの多孔性ブッロクと細胞との複合体を作製しヌードマウスの背部皮下に移植することで骨形成を認めていた。本研究はヒトの未分化間葉系細胞を用いて培養骨,軟骨の形成を目指すものである.そこで本年は、ヒト骨髄細胞の骨芽細胞への分化方法を検討した。その結果、ヒト腸骨部より採取した骨髄液を用いた未分化間葉系細胞の培養に成功した。また、この未分化間葉系細胞は骨芽細胞などに分化しin vitroにおいて骨形成能をもつことを、ALP activity,osteocalcin,bone noduleの産生によって確認できた。次年度以降は、様々な生体材料とともに未分化間葉系細胞を動物に移植しin vivoでの骨形成能を確認していく計画である。一方、骨髄より採取し培養できる未分化間葉系細胞の量は少ないため、in vitroでの大量培養が求められる。そのため、各種生理活性物質に着目し,細胞の活性化誘導を試みた。まずDNA tip法を利用し。未分化間葉系細胞からboneまたはchondrocyteに分化する際に鍵となる遺伝子群を検索した。その結果、様々な遺伝子が関わっていることを確認しその候補が列挙された。今後それらの物質の影響を検討し、大量培養法を確立したい。培養軟骨に関しては,大量培養に先立ち、一定量の軟骨基質からどれだけ多くの軟骨細胞を分離できるかを検討した。その結果、酵素作用時間など基準となる細胞単離方法方法が示唆された。今後はこの方法をさらに改良していく予定である。また、細胞の担体となるマトリックスも検討している。一方、軟骨および骨細胞を大量に培養する場合、手動による培養では、細菌の混入や品質管理の点で問題が生じることが予想される。そこで、大量培養に備えた自動培養装置も設計段階にあり、今後実際の培養をを通じて、システムの完成度を高めていく予定である.近年、さまざまなヒト組織への分化誘導される未分化間葉系幹細胞の存在が明らかになり、これらの細胞の株化技術が現実化しつつある。

本年度の研究成果は(1)移植基材開発に関するもの、(2)細胞培養方法に関するものに分けて報告する。(1)では無機材料の開発として従来のリン酸カルシウム製剤を改変したCPCを用いて、従来のβTCPと比較検討した。動物に用いた骨形成実験では良好な骨形成能を認め、この素材の人工骨への応用が期待できる。また、同様に移植基材としてフィブリン糊などハイドロゲルを用いてきた。その結果、フィブリン糊およびリン酸カルシウム系無機材料および多血小板血漿について、従来の自家骨移植に匹敵する骨形成能を有していることが明らかとなった。すなわちイヌ下顎骨を用いた移植実験において明らかな骨形成能を認めている。また軟骨の形成基材については、アルギン酸を用いたものが良好であったが、これらアルギン酸を用いた軟骨は経時的に骨組織へと移行し、内軟骨性の骨化を呈することが示唆されている。またアルギン酸に糖を付加することで新しい材料を開発し、その生物学的特性を評価した結果、この材料は早期に血管新生がみられ、骨再生に有利であることが示唆されている。一方、(2)の研究成果については、各種物理的刺激下において細胞培養を行っている。その結果、骨形成能を有する細胞については、伸展刺激、加圧、超音波による刺激のほとんどについて細胞機能発現が高まっており、人工骨作製について有利であることが示唆されている。また未分化間葉系幹細胞から軟骨細胞へ分化誘導を行った細胞について同様の評価を行った結果、細胞数の増加を得たものの機能発現については変化を認めなかった。本実験の主眼の一つである、バイオリアクターを用いた細胞大量培養方法については現段階までの結果について、弱い加圧下で可能であった。加えて、加圧成分として酸素および二酸化炭素分圧変化について評価を行ったが、これについては著明な変化を認めていない。本件については次年度に引き続き研究を継続していく予定である。さらに、本研究を遂行していく課程において、骨膜細胞のシート状培養法を確立するに至っている。この方法は従来骨膜細胞の単離細胞としての骨形成を認めていたが、これにかえて、培養中に剥離および移植可能な機械的強度を有する培養骨膜組織を得ることが出来た。さらに、この培養骨膜シートは移植後に骨形成を促進することが明らかとなっている。これらの事項についても次年度に詳細を検討する。本年度の研究成果は未分化間葉系幹細胞(MSC)の増殖および分化に関する評価を行った。大量培養システムのバイオリアクターを用い、少量MSCより、10^9オーバーの細胞を獲得することに成功した。さらにこれら細胞が骨芽細胞分化因子に反応し、一定の分化能を持ちうることを明らかとした。またメカニカルストレスとMSC分化促進機構についてさらなる検討を行った。超音波や伸展刺激を1週間かけ続ける事により、MSCの骨芽細胞分化がALP活性、細胞内カルシウム濃度、オステオネクチン、オステオポンチン、Type Iコラーゲン量などで1.52倍上昇していた。また超音波刺激によるこれら細胞変化をもたらすメカニズムの一因を明らかにするために、NF-_κB, I_κ-Bの活性化について検討を行った。