hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
岩盤不連続面のせん断-透水同時特性の高精度評価技術の開発と実用化

本研究では,深部地下に対応した高水圧かつ低動水勾配下での不連続面の透水性を実験的に把握できるような実験装置の改良と評価技術の開発を行い,最終的には実岩盤への適用を考慮した実用化のためのシミュレーション手法を提案することを目的として研究を行った。得られた成果は以下の通りである。1)高機能かつ高精度なせん断-透水同時実験装置の開発と実験手法の確立深部岩盤中の水の流れを再現するような高水圧かつ低動水勾配下での同時実験が可能なせん断-透水同時実験装置の設計・開発を行い,せん断中に10^<-3>10^2cm/secまでの幅で大きく変動する透水係数を定量的にかつ精度よく捉えることができた。また,開発した実験装置を用いて基礎的な不連続面のせん断-透水同時実験を行い,不連続面のせん断-透水同時特性について評価するとともに,その試験方法を確立した。2)せん断-透水同時実験と不連続面の間隙幅の評価技術の開発不連続面の透水性は間隙幅に支配されるが,その評価技術は,不連続面内の間隙幅分布を無視した単なる2次元断面のモデルしか存在しない。そのため,不連続面表面をレーザー変位計で高精度に計測し,このデータと実験結果から,不連続面の初期間隙幅を特定する方法を開発し,不連続面の間隙幅の空間分布特性を把握する方法を開発し,不連続面のせん断-透水挙動モデル化のための基礎データとした。3)せん断-透水同時特性評価技術確立のためのシミュレーション手法の開発地理情報システム(GIS)を用いて,不連続面の間隙幅の空間分布データをもとに,実験結果のGISによるシミュレーションを行い,せん断-透水同時特性の評価モデルの構築を行った。その結果,不連続面に作用する垂直応力,せん断応力などの応力変化に応じた透水特性の変化,せん断応力の変化を定量的に求めることができるシミュレーションモデルを開発することができた。岩盤の力学-透水同時特性は,岩基質部と岩盤中の不連続面の特性から決定されるが,一般には不連続面の特性が支配的である。本研究では,1)高機能かつ高精度なせん断-透水同時実験装置の改良,2)改良した実験装置を用いた実験手法の確立,3)せん断-透水同時特性評価技術確立のためのシミュレーション手法の開発,4)実際の現場への評価技術の適用と実用化という4つの大きな課題を解決することを主な目的として研究を進める。今年度は,上記の目的のうち以下の点について研究を行い次のような成果を得た。1)せん断-透水同時実験装置の設計・製作せん断試験,透水試験およびこれを組み合わせた同時実験についてこれまでの経験,設計データ,実験データなどから改めて問題点を整理した。その結果,深部岩盤中の水の流れを再現するためには,高水圧かつ低動水勾配下での透水実験が不可欠であることが明らかとなった。そのため,既存の実験装置を改良し,上記の境界条件下での実験が可能となるような装置の基本構想をまとめ,設計,製作を行った。主な改良点は,透水装置に空気圧による透水加圧装置を付属させ,高水圧条件下および任意の動水勾配条件下での透水試験を可能とした。また,不連続面の数オーダーにも及ぶ透水係数の変化に対応できるように,従来の試験方法に加えてフローポンプ法による透水試験方法を付加することで,数オーダーの透水係数の変化にも対応できるように改良した。また,それに伴う透水時の止水機構を設計・開発した。2)基礎的せん断-透水同時実験の実施開発した装置を用いて様々な条件下でせん断-透水同時実験を行い,改良した実験装置の性能を確認・評価するとともに,基礎的な不連続面のせん断-透水同時実験を行い,不連続面のせん断-透水同時特性について評価した。今年度は,1)高機能かつ高精度なせん断-透水同時実験装置の改良,2)改良した実験装置を用いた実験手法の確立,3)せん断-透水同時特性評価技術確立のためのシミュレーション手法の開発,4)実際の現場への評価技術の適用と実用化という4つのの目的のうち以下の点について研究を行い次のような成果を得た。1)せん断-透水同時実験装置の改良昨年度,深部岩盤中の水の流れを再現するような高水圧かつ低動水勾配下での同時実験が可能なせん断-透水同時実験装置の設計・開発を行ったが,せん断中に透水係数は10^<-3>10^2cm/secまでの幅で大きく変動するが,特に低い透水性を示す場合にその精度を保証できないこと、透水装置に空気圧による透水加圧装置を付属させ,高水圧条件下および任意の動水勾配条件下での透水試験が可能となったが,装置が複雑になるため管路における摩擦損失の影響が大きくなること等の問題点が残された。そのため,これらの問題点を解決するとともに,試験装置の性能確認試験を実施した。その結果,高精度での透水性の把握が可能となるとともに,実験装置の性能として,所定の要件を満足するような装置を開発することができ,その試験方法を確立することができた。2)せん断-透水同時実験と不連続面の間隙幅の評価技術の開発開発した装置を用いて,基礎的な不連続面のせん断-透水同時実験を行い.不連続面のせん断-透水同時特性について評価した。さらに,せん断-透水挙動をモデル化するための基礎データとして用いる不連続面の間隙幅の評価技術について検討した。

不連続面の透水性は間隙幅に支配されるが,その評価技術は,不連続面内の間隙幅分布を無視した単なる2次元断面のモデルしか存在しない。そのため,不連続面表面をレーザー変位計で高精度に計測し,このデータと実験結果から,不連続面の初期間隙幅を特定する方法を開発し,不連続面の間隙幅を分布特性として把握する方法を開発した。本研究では,深部地下に対応した高水圧かつ低動水勾配下での不連続面の透水性を実験的に把握できるような実験装置の改良と評価技術の開発を行い,最終的には実岩盤への適用を考慮した実用化のためのシミュレーション手法を提案することを目的として研究を行った。得られた成果は以下の通りである。1)高機能かつ高精度なせん断-透水同時実験装置の開発と実験手法の確立深部岩盤中の水の流れを再現するような高水圧かつ低動水勾配下での同時実験が可能なせん断-透水同時実験装置の設計・開発を行い,せん断中に10^<-3>10^2cm/secまでの幅で大きく変動する透水係数を定量的にかつ精度よく捉えることができた。また,開発した実験装置を用いて基礎的な不連続面のせん断-透水同時実験を行い,不連続面のせん断-透水同時特性について評価するとともに,その試験方法を確立した。2)せん断-透水同時実験と不連続面の間隙幅の評価技術の開発不連続面の透水性は間隙幅に支配されるが,その評価技術は,不連続面内の間隙幅分布を無視した単なる2次元断面のモデルしか存在しない。そのため,不連続面表面をレーザー変位計で高精度に計測し,このデータと実験結果から,不連続面の初期間隙幅を特定する方法を開発し,不連続面の間隙幅の空間分布特性を把握する方法を開発し,不連続面のせん断-透水挙動モデル化のための基礎データとした。3)せん断-透水同時特性評価技術確立のためのシミュレーション手法の開発地理情報システム(GIS)を用いて,不連続面の間隙幅の空間分布データをもとに,実験結果のGISによるシミュレーションを行い,せん断-透水同時特性の評価モデルの構築を行った。その結果,不連続面に作用する垂直応力,せん断応力などの応力変化に応じた透水特性の変化,せん断応力の変化を定量的に求めることができるシミュレーションモデルを開発することができた。
ネットワーク技術とメディア認識技術を融合した遠隔講義環境の実現

1.安定高信頼伝送手法の開発:高い信頼性と低いコストを両立させるために、安価なベストエフォートネットワークを複数用意し、併用あるいは切り替える仕組みを実現することが有効である。通常用いられるUDPには通信帯域の制御機構や通信状況の把握機構が備わっていない。その対策として輻輳制御機構を備えたTFRC(TCP Friendly Rate Control)を活用し、複数のパスを併用した効果的な伝送制御手法について研究開発した。また、SCTP(Stream Control Transmission Protocol)を利用し障害を検出した際に迅速に経路を切り替えることによって、映像・音声の伝送を極力途切れさせないようにするための手法について研究開発した。2.4地点遠隔講義環境の実現:4拠点を結ぶ遠隔講義を実施するにあたってDVTSによるストリーミング伝送される映像を合成・選択することが可能な多地点制御装置(MCU:Multipoint Control Unit)を導入するとともに、映像選択・提示を効果的かつ効率良く行うために、ユーザインタフェースの開発を行った。これを利用することにより、遠隔講義に参加する拠点数の増減に柔軟に対応できるようになるとともに、講師がいる拠点が変わっても容易に対応ができ、また、画面合成・選択の制御がどの拠点からも制御できるようになり、遠隔講義の実施支援がより効率よく行えるようになった。3.状況の認識技術の開発:ネットワークを通じて伝送すべき映像や音声の内容や品質は、遠隔講義や会議の室内状況、また遠隔地間のコミュニケーションの状況などに応じて変動する。そこで、会議や講義の進行状況を映像から認識し、例えば会議における合意形成における重要な場面を検出する手法について研究を行った。・高精細度映像の伝送および制御に関する設計および開発ネットワーク上の2点間に複数の経路が存在する場合、そのような複数のネットワーク経路を併用あるいは切り替えつつデータを伝送する仕組みの一つとしてSCTP (Stream Control Transmission Protocol)がある。SCTPではネットワークに障害が発生した場合に、利用可能な他の経路に自動的に切り替える機能があり、また、利用可能な複数の経路を同時に併用可能な枠組みも備えている。このSCTPを有効に活用する手法を検討するとともに、映像伝送に効果的に活用できるような拡張の検討を行っている。前者については、情報処理学会の高品質インタネット研究会において発表を行った。・複数のネットワークの状況をモニタする手法の開発ネットワーク上で発生しうる様々な回線状況に対して、それが伝送される映像・音声に与える影響を評価する手段の一つとしてネットワークエミュレータを利用する方法がある。また、ネットワークエミュレータは、様々なネットワークの状況を把握するための手法を検討するための環境の一つとしても利用できる。そこで、ネットワークエミュレーションボードをNICT(情報通信研究機構)から借用し、そのボードの性能評価を行うとともに、映像伝送に与える影響について調査を行った。その結果、エミュレーションボードを単独で利用するのではなく、dummynet等と併用することが効果的であることがわかった。・遠隔講義・会議の状況を認識するための認識技術の開発ネットワークを通じて伝送すべき映像や音声の内容や品質は、遠隔講義や会議の室内状況、また遠隔地間のコミュニケーションの状況などに応じて変動する。そこで手始めとして、会議や講義の進行状況を映像から認識し、例えば会議における合意形成における重要な場面を検出する手法について検討を始めた。このような認識技術は、会議の内容の要約を行う際にも有用であると考えられる。・4地点遠隔講義環境の構築4地点を結ぶ遠隔講義環境を構築するため、DVTSによるストリーミング伝送される映像を合成・選択することが可能なMCU(Multipoint Control Unit)装置を導入し、2006年度後期には実際に慶應義塾大学、京都大学、広島市立大学、キャンパスプラザ京都を結ぶ形で遠隔講義を実施した。複数のスクリーンに対する映像の出力や、複数のカメラからの映像の入力に対する制御の可能性についても実験を行った。今後は、制御の自動化を目指す。

・高精細度映像の伝送および制御に関する設計および開発ネットワーク上の2点間に複数の経路が存在する場合、そのような複数のネットワーク経路を併用あるいは切り替えつつデータを伝送する仕組みの一つとしてSCTP(Stream Control Transmission Protocol)がある。SCTPではネットワークに障害が発生した場合に、利用可能な他の経路に自動的に切り替える機能があり、また、利用可能な複数の経路を同時に併用可能な枠組みも備えている。このSCTPを有効に活用する手法を検討するとともに、映像伝送に効果的に活用できるような拡張の検討を行っている。・複数のネットワークの状況を考慮したストリーミング手法の開発ネットワークでのストリーミングは通常UDPを用いて行われるが、UDPには通信帯域の制御機構や、通信状況の把握機構が備わっていない。そのようなUDPの問題点への対策として輻較制御機構を備えたTFRC(TCP Friendly Rate Control)が提案されている。そこで、TFRCを活用し、マルチホーム環境下での複数のパスを併用した効果的な伝送制御手法について研究を行った。・遠隔講義.会議の状況を認識するための認識技術の開発ネットワークを通じて伝送すべき映像や音声の内容や品質は、遠隔講義や会議の室内状況、また遠隔地間のコミュニケーションの状況などに応じて変動する。そこで、会議や講義の進行状況を映像から認識し、例えば会議における合意形成における重要な場面を検出する手法について検討を行っている。このような認識技術は、会議の内容の要約を行う際にも有用である。平成19年度は、遠隔講義・遠隔会議を高信頼かつ効率よく実施できるようにするため、特に(1)複数のネットワークの状況をモニタする手法の開発、(2)高信頼遠隔講義・遠隔会議のための評価環境の構築および効果的かつ効率的な画面合成切替制御手法の開発を重点的に行った。(1)マルチホーム環境においてマルチメディアストリームを安定的に伝送するための方式としてSCTPと呼ばれる新しいトランスポートプロトコルに注目し、障害を検出した際に迅速に経路を切り替えることによって、映像・音声の伝送を極力途切れさせないようにするための手法について研究を行った。この研究を推し進め、実際の講義環境に導入することにより、講義中に一部のネットワークに障害が発生したとしても、別のネットワークが利用可能であれば、自動的にネットワークを切り替えて遠隔講義を継続することができるようになり、より高信頼な遠隔講義環境の実現が可能となる。(2)平成14年度より実施している遠隔講義を、平成18年度から京都大学、慶應義塾大学、広島市立大学、キャンパスプラザ
抜歯窩の骨の治癒に影響する骨代謝因子の解明　－インプラント植立時期の指標策定へ－

ヒト抜歯窩の骨改造が安定化する時期の有無、及びその時期を明らかにすることを目的とした。インプラント埋入あるいは歯を移植する予定の男性5名、女性31名を対象とした。抜歯後経過期間は1.6か月から30年であった。歯槽骨生検試料のマイクロCT画像にて3次元骨形態計測を行った。折れ線回帰分析を用いて各計測項目が時間経過と比例して増減する時期と増減しなくなる時期の境界の有無を探索した。多くの項目で抜歯後7から12か月の間に折曲点が存在し、これを境に時間経過に伴う増減が認められなくなった。ヒト抜歯窩では、抜歯後約12か月までの間に新生骨から太い骨梁へと改変され、その後骨梁構造が安定化することが示された。本研究の目的は、抜歯後の治癒過程で抜歯窩歯槽骨の骨梁が経時的にどのように改変されるのかを明らかにし、将来的には歯科インプラント植立時期の指標を提示することである。新潟大学医歯学総合病院歯科に通院中の患者様で、本研究に同意の得られた方より、歯科インプラント植立あるいは歯の移植手術の窩洞形成時に破棄される歯槽骨を生検試料として採取した。また、骨代謝状態に異常がないことを血液中の骨代謝マーカー値で確認した。本年度は、高解像度X線マイクロCT装置を用いて採取した歯槽骨を撮像し、海綿骨の微細骨梁構造を観察し、3次元骨形態計測ソフトウエアを用いて、骨量(%)、骨表面積(1/mm)、骨梁幅(μm)を計測した。その結果、抜歯後早期の抜歯窩は細い網状の新生骨梁で満たされており、抜歯後の経過期間の長い症例ほど骨改造現象により太い骨梁へと改変されていることが観察された。3次元骨形態計測の結果では、“骨表面積"は抜歯後の時間経過と比例するように減少する傾向が認められ、“骨梁幅"は抜歯後の時間経過と比例するように増加する傾向が認められた。一方、“骨量"についてはバラつきが大きく、抜歯後の時間経過に伴った増加や減少は認められなかった。また一定の期間を経たところで“骨表面積"および“骨梁幅"の増減がほとんど認められなくなる傾向が認められ、今後、その時期を特定していくことが重要と考えられた。今後は、サンプル数を増やすとともに骨形態計測の計測項目も追加し、骨塩量計測も行う予定である。また、並行して組織学的解析の準備も開始する。さらに抜歯の影響が認められなくなる時期を特定するための統計分析法についても検討を進める。新潟大学医歯学総合病院歯科に通院中の方で、本研究に同意を得られた方より、歯科インプラント移植あるいは歯の移植手術の窩洞形成時に破棄される歯槽骨を生検試料として採取した。また、骨代謝状態を検索するために血液検査を行い骨代謝マーカー値を確認した。本年度は、サンプル数を増やし(累計被験者数36名)、採取した歯槽骨を高解像度X線マイクロCT装置を用いて撮影し、海綿骨の微細骨梁構造を観察した。さらに、3次元骨形態計測ソフトウェアを用いて、骨梁(%)、骨表面積(1/mm)、骨梁幅(μm)、骨梁数(1/mm)、骨梁間隙(μm)、骨梁中心距離(μm)、骨パターン因子(1/mm)、構造モデル指数、骨梁結節数(1/mm)、骨梁終末端数(1/mm)を計測し、骨塩量計測も行った。その結果、抜歯後早期の抜歯窩は、細い網状の骨梁が形成されており骨塩量も低く、抜歯から1年以上経過した試料では、骨梁は厚く骨塩量は抜歯窩周囲の既存の骨に近い値を示した。各計測項目のデータは、抜歯後の時間経過に伴って増減し、一定の期間を経たところで増減がほとんど認められなくなる傾向を示したため、その時期を特定するために折れ線回帰分析を行った。折れ線回帰分析の結果、骨梁終末端数では抜歯後7か月、骨表面積、骨梁結節数では抜歯後8か月、骨梁幅では抜歯後10か月、骨塩量では抜歯後11か月、骨梁数、骨梁中心距離では抜歯後12か月、構造モデル指数では抜歯後48か月に、それぞれ有意な折曲点が検出された。今後は、組織学的解析を行い、さらに詳しく抜歯窩歯槽骨の治癒過程について検索する予定である。順調にサンプル数を増やすことができた。マイクロCTによる撮影や骨形態計測も遅滞なく遂行することができ、統計学的解析手法も定まり、概ね予定通り進展している。微細骨梁構造の抜歯後の時間経過に伴う変化については、当初予想していた結果が示され、概ね計画していた通りに研究が進められた。歯科インプラント埋入あるいは歯の移植手術の窩洞形成時に破棄される歯槽骨を生検試料として採取した。血液検査にて骨代謝マーカーを計測し骨代謝状態を確認した。

採取した歯槽骨を高解像度X線マイクロCT装置にて撮影し、海綿骨の微細骨梁構造を観察し、3次元骨形態計測ソフトウェアを用いて、骨量、骨表面積、骨梁幅、骨梁数、骨梁間隙、骨梁中心距離、骨パターン因子、構造モデル指数、骨梁結節数、骨梁終末端数を計測し、骨塩量も計測した。本年度は、一部の試料の非脱灰薄切標本にて組織学的検索を行い、偏光顕微鏡を用いて骨梁の膠原線維の配列を観察した。その結果、抜歯後早期の抜歯窩は細い網状の骨梁が形成され骨塩量も低く、抜歯から1年以上経過した試料では骨梁は厚く骨塩量は抜歯窩周囲の既存の骨に近い値を示した。各計測項目のデータは、抜歯後の時間経過に伴って増減し、一定の期間を経たところで増減がほとんど認められなくなる傾向を示したため、その時期を特定するために折れ線回帰分析を行った。折れ線回帰分析の結果、骨梁終末端数では抜歯後7か月、骨表面積、骨梁結節数では抜歯後8か月、骨梁幅では抜歯後10か月、骨塩量では抜歯後11か月、骨梁数、骨梁中心距離では抜歯後12か月、構造モデル指数では抜歯後48か月に、それぞれ有意な折曲点が検出された。また組織学的検索の結果、抜歯後早期の抜歯窩には綾織状に配列した膠原線維からなる細い網状の新生骨が認められ、層板構造を持つ抜歯窩周囲の既存骨とは異なる様相であった。さらに、抜歯後7.7か月の抜歯窩では破骨細胞や骨芽細胞による活発な骨改造現象が生じていたのに対し、抜歯後17カ月では骨改造現象は不活発な状態であることが示された。ヒト抜歯窩の骨改造が安定化する時期の有無、及びその時期を明らかにすることを目的とした。インプラント埋入あるいは歯を移植する予定の男性5名、女性31名を対象とした。抜歯後経過期間は1.6か月から30年であった。歯槽骨生検試料のマイクロCT画像にて3次元骨形態計測を行った。折れ線回帰分析を用いて各計測項目が時間経過と比例して増減する時期と増減しなくなる時期の境界の有無を探索した。多くの項目で抜歯後7から12か月の間に折曲点が存在し、これを境に時間経過に伴う増減が認められなくなった。ヒト抜歯窩では、抜歯後約12か月までの間に新生骨から太い骨梁へと改変され、その後骨梁構造が安定化することが示された。試料の採取はほとんど問題なく進んでおり、歯槽骨微細構造に関するデータも概ね予定通り計測が進んでいる。初期に収集した試料について、少数例でも当初予想していた傾向が見られ、今後の方向性も定まったため。これまでのデータ分析や統計分析の結果を裏付けるために、組織学的な検索所見を加えていく。抜歯後の抜歯窩歯槽骨の骨梁がどのような時間経過で改変され、いつまで抜歯の影響が残っているのか、その抜歯の影響が認められなくなる時期について組織学的にも検索することで、統計学的な結果が組織学的にも矛盾しない結果となっているか検証する。そして、歯槽骨の微細構造変化に影響を与えている全身的骨代謝因子の解明に向け研究を進めていく。補綴系歯学これまでに収集したすべての試料においてデータ分析をさらに進め、統計分析を行い、抜歯後の抜歯窩歯槽骨の骨梁がどのような時間経過で改変されるのかを調べる。また、抜歯の影響が認められなくなる時期を検索することで、将来的な目的であるインプラント植立時期の指標策定へとつなげられるよう研究を進めていく。育児休業から復帰して2年目となり、昨年度に比べ子どもの体調も安定してきたため、予定していた学会への参加は比較的予定通り行くことができるようになってきたが、当初予定していた他大学の先生との研究打ち合わせに行くことがなかなかできなかった。少なくとも1泊2日で行かなければならないため、仕事のある夫に子どもを預けなければならず、夫の仕事や、打ち合わせ先の先生の予定を合わせることも難しかった。
安定性条件を用いた双有理幾何学の研究

本年度はまず、3次元代数多様体上のBridgeland安定性条件の構成問題に取り組んだ。当該の問題は一般には未解決であるが、Bayer-Macri-戸田により、Bogomolov-Gieseker(BG)型不等式予想と呼ばれる予想に帰着されている。研究成果として、ネフな接束を持つ全ての3次元代数多様体に対してBG型不等式予想を肯定的に解決することができた。ネフな接束を持つ3次元多様体は、Campana-Pternellにより分類されており、そのうちBG型不等式予想が解かれていなかったアーベル多様体上の特殊な射影空間束を扱った。証明に際し、Bayer-Macri-Stellariによる自己射を用いる方法を発展させ、また、多様体の変形とBG型不等式予想との関係を研究した。また、戸田氏との共同研究で、代数曲線上のThaddeus対のモジュライ空間についてd-臨界双有理幾何学の観点から研究した。d-臨界双有理幾何の概念は、戸田氏により導入された仮想的な双有理幾何学である。d-臨界双有理変換が現れる典型的な状況は、3次元Calabi-Yau多様体上の導来圏の対象がなすモジュライ空間の壁越えである。今回扱ったThaddeus対のモジュライ空間は、3次元局所Calabi-Yau多様体上のADHM層のモジュライ空間のトーラス固定点集合として得られる。我々は、Thaddeus対のモジュライ空間の壁越え図式がd-臨界フリップであることを示し、更にそれらのモジュライ空間上の連接層の導来圏の間に充満忠実関手が存在することを示した。これはBondal-Orlov、川又によるD/K予想のd-臨界版とみなすことができ、また、Donaldson-Thomas型不変量の圏化としての意味も持った結果である。3次元代数多様体上のBridgeland安定性条件の構成問題が解決されている例は多くない。また、オリジナルのBG型不等式予想には反例が見つかっているという状況である。本年度の研究によって、新たな例でオリジナルの予想が成り立つことがわかった。その結果、予想に対する反例と、多様体上の因子のなす錐との関係が見えてきた。戸田氏と共同で研究したd-臨界双有理幾何学は、戸田氏により導入された新しい概念であり、その研究はまだ始まったばかりである。本年度の研究において、d-臨界フリップの興味深い例を構成し、考察を深めることができた。以上より、当初の計画以上に進展していると言える。Bridgeland安定性条件の構成問題に関しては、変形理論を用いた手法が今年度新たに見つかった。この方向での研究をさらに推し進め、広いクラスの多様体に対して問題解決を目指す。モジュライ空間の双有理幾何学に関しては、Donaldson不変量やDonaldson-Thomas不変量の研究に用いられてきた壁越え図式について、それが(d-臨界)双有理変換であるか、また、それらの導来圏の間に充満忠実関手が存在するかなどを具体的な状況で研究する。本年度は、次のことを証明した。射影的で滑らかな代数多様体と、その余次元2での爆発それぞれの上の安定層のモジュライ空間は、具体的に構成されるフリップ型の図式の列で結ぶことができる。この定理は、多様体の次元が2の場合には、中島・吉岡の結果として知られていた。定理内の図式は連接層に対する安定性条件を次々と変えてゆくことで構成されるのだが、そのような安定性条件は、Bridgelandが導入したperverse heartと呼ばれる導来圏のある種のt-構造の核を用いて定義される。この安定性条件の定義自体は中島・吉岡によるもので、高次元でも機能する定義である。しかし、安定性の変化を記述する際に中島・吉岡では曲面特有の議論を使っていた。高次元でも通用する証明のために、私は新たに捻れ対を定義し、その捻れ対を用いて安定性条件の変化を記述できることを示した。また、定理内の図式を、2点のヒルベルトスキームの場合に詳細に調べた。爆発前後の2点のヒルベルトスキームの間には、接空間の写像を用いた自然な双有理写像があるが、それを極小モデルプログラムに現れるような双有理写像の合成として具体的に記述することができた。また、2次元の場合と3次元以上の場合とでは異なる現象が起きることを確認できた。実際、2次元の場合にはすべての射のファイバーは射影空間であるのに対し、3次元以上の場合には、ファイバーとして2次元2次超曲面が現れることを示した。以上の結果はプレプリント「Perverse coherent sheaves on blow-ups at codimension two loci」としてまとめ、arXivに投稿した。本年度の研究の目的の一つは、安定性条件を用いて連接層のモジュライ空間の双有理幾何学について研究することであった。3次元以上の多様体に対しては、Bridgelandの意味での安定性条件の存在は一般には示されていない。そのかわりに、余次元2の爆発に付随する安定性を用いることで、モジュライ空間の幾何学について調べることができた。したがって、研究は概ね順調に進展していると言える。

研究成果として、ネフな接束を持つ全ての3次元代数多様体に対してBG型不等式予想を肯定的に解決することができた。ネフな接束を持つ3次元多様体は、Campana-Pternellにより分類されており、そのうちBG型不等式予想が解かれていなかったアーベル多様体上の特殊な射影空間束を扱った。証明に際し、Bayer-Macri-Stellariによる自己射を用いる方法を発展させ、また、多様体の変形とBG型不等式予想との関係を研究した。また、戸田氏との共同研究で、代数曲線上のThaddeus対のモジュライ空間についてd-臨界双有理幾何学の観点から研究した。d-臨界双有理幾何の概念は、戸田氏により導入された仮想的な双有理幾何学である。d-臨界双有理変換が現れる典型的な状況は、3次元Calabi-Yau多様体上の導来圏の対象がなすモジュライ空間の壁越えである。今回扱ったThaddeus対のモジュライ空間は、3次元局所Calabi-Yau多様体上のADHM層のモジュライ空間のトーラス固定点集合として得られる。我々は、Thaddeus対のモジュライ空間の壁越え図式がd-臨界フリップであることを示し、更にそれらのモジュライ空間上の連接層の導来圏の間に充満忠実関手が存在することを示した。これはBondal-Orlov、川又によるD/K予想のd-臨界版とみなすことができ、また、Donaldson-Thomas型不変量の圏化としての意味も持った結果である。3次元代数多様体上のBridgeland安定性条件の構成問題が解決されている例は多くない。また、オリジナルのBG型不等式予想には反例が見つかっているという状況である。本年度の研究によって、新たな例でオリジナルの予想が成り立つことがわかった。その結果、予想に対する反例と、多様体上の因子のなす錐との関係が見えてきた。戸田氏と共同で研究したd-臨界双有理幾何学は、戸田氏により導入された新しい概念であり、その研究はまだ始まったばかりである。本年度の研究において、d-臨界フリップの興味深い例を構成し、考察を深めることができた。以上より、当初の計画以上に進展していると言える。3次元代数多様体上のBridgeland安定性条件の構成については、本年度の進展はあまりなかったので、その点の研究を進める。具体的な多様体のクラスに対して、安定性条件の存在を示すことを目標にする。Bridgeland安定性条件の構成問題に関しては、変形理論を用いた手法が今年度新たに見つかった。この方向での研究をさらに推し進め、広いクラスの多様体に対して問題解決を目指す。モジュライ空間の双有理幾何学に関しては、Donaldson不変量やDonaldson-Thomas不変量の研究に用いられてきた壁越え図式について、それが(d-臨界)双有理変換であるか、また、それらの導来圏の間に充満忠実関手が存在するかなどを具体的な状況で研究する。
多様体上の複素解析

本研究課題は複素多様体論と多変数解析関数論を中心に研究展開された。(1)まずリ-マン面の研究および超弦理論などへの応用を含み注目されているタイヒミュラ-空間とクライン群関係の研究では、擬等角写像の変分問題などの従来の研究に加えて、石田久氏などによる新らしい微分族の導入による新たな問題の提起がなされ将来の成果が期待される。(2)多変数解析関数論とその関連分野の研究に関しては、正則写像と値分布論、有界擬凸領域上の関数の性貭および同形写像の研究、多様体の正則凸性の研究、CR多様体の研究、特異点の研究、代数多様体の構造の研究、リ-群の複素構造やコホモロジ-の研究、リ-マン面の自己同形群の研究、無限次元多様体の研究、超幾何微分方程式の研究などと広範な研究がなされた。中でも超幾何微分方程式の研究は極めて活溌に行なわれ、様々な視点から多数の成果が得られた。また〓^3のコンパクト化の問題が古島幹雄氏によりほぼ完成に近づいたことも顕著な成果の一つである。(3)これらの研究の基礎的な部分を支える等角写像論と値分布理論については、従来の研究の深化と精密化に関する多くの発表がなされ、新らしい知見と進展に寄与するところ大であった。(4)最後にポテンシャル論においては、その応用として課題研究に有力な道具を提供してきたが、ポテンシャル論本來の研究として多年にわたりつみ重ねてきた伊藤正之氏によるDeny問題の解決と、前田文之氏による共役調和空間をもつ一般調和空間におけるマルチン境界の構成と測度表現によるポテンシャルのエネルギ-とヂリクレ積分との関係の確立を特筆報告する。
日本で多様化した植物テンナンショウ属の多種共存を支える生殖隔離機構の解明

種間交雑は種の境界を曖昧にし,ときに短期間で種を絶滅に導くため,近縁複数種の共存には交雑を防ぐ生殖隔離が不可欠である.日本で急速に多様化したサトイモ科テンナンショウ属は,しばしば25種が独立性を維持しつつ共存しており,種間に何らかの生殖隔離があると予想されるが,詳細はほとんどわかっていない.一方で,テンナンショウ属の一部では,大規模な交雑が種の存続を脅かしており,生物多様性の保全の観点から生殖隔離の解明が急務である.そこで本研究では,岡山県北部に自生するテンナンショウ5種を対象に生殖隔離を網羅的に検証すると同時に,種間での交雑頻度を推定し,種間交雑の防止における各生殖隔離の重要性を評価する.種間交雑は種の境界を曖昧にし,ときに短期間で種を絶滅に導くため,近縁複数種の共存には交雑を防ぐ生殖隔離が不可欠である.日本で急速に多様化したサトイモ科テンナンショウ属は,しばしば25種が独立性を維持しつつ共存しており,種間に何らかの生殖隔離があると予想されるが,詳細はほとんどわかっていない.一方で,テンナンショウ属の一部では,大規模な交雑が種の存続を脅かしており,生物多様性の保全の観点から生殖隔離の解明が急務である.そこで本研究では,岡山県北部に自生するテンナンショウ5種を対象に生殖隔離を網羅的に検証すると同時に,種間での交雑頻度を推定し,種間交雑の防止における各生殖隔離の重要性を評価する.
低次元二成分系分子集合体の構造と電子物性

固体表面における有機分子の織りなす低次元超格子構造の二次元ネットワーク構造ならびにその電子状態を高分解能光電子分光法により直接評価し、新奇な量子構造体であるナノスケール分子界面の電子機能性を議論することを目的とした。弱い相互作用の物理となる分子基板間相互作用について直接的な証拠を得るために、二次元角度分解紫外光電子分光実験を行いAu(111)上のClAlフタロシアニン配向膜における分子軌道可視化実験に挑戦した。Au(111)の表面電子構造が低温において吸着分子との相互作用の変化により顕著に変調を受けていることが分かった。配向制御膜の高精度分光手法により、今後有機界面における電子状態の詳細な議論における新たな展開が期待される。さらに上記界面電子状態変化のより詳細な理解のため、密度汎関数理論による界面状態の第一原理計算(VASPコード)シミュレーションを行った。比較のために平面骨格で対称性の高いCuフタロシアニン/Au(111)界面についての計算は完了し、現在CIAIフタロシアニン/Au(111)についての計算を進めている。尚、本プログラムの終了後、上記関連課題についての最終的な結論を得るべく、グラーツ工科大学へ2か月短期滞在し研究を継続した。以上の成果を踏まえ、今後、弱い分子間相互作用により発現する低次元有機超格子構造の光・電子機能性の根源を理解するための第一歩が開かれたといえる。24年度当初計画の実験は実施でき、有機半導体の界面電子構造問題において多くの成果が得られた.有機二成分ヘテロ界面の電子構造については、想定した事象外の結果も現れており、明確な成果を見出すにはいたっていない。研究課題は終了したが、早急に未発表データについて解析を完了し論文投稿する予定である。固体表面における有機分子二成分系の織りなす低次元超格子構造の二次元ネットワーク構造ならびにその電子状態を高分解能光電子分光法により直接評価し、新奇な量子構造体であるナノスケール分子界面の電子機能性を議論する。n型半導体として知られるフッ素化フタロシアニンとp型半導体として知られるペンタセンについて分子混合比の異なる単分子層膜をグラファイト基板上に作製し、その超格子構造を走査トンネル顕微鏡により規定した。分子混合比に依存した異なる格子定数の自己組織化膜が構築されていることが分かった。さらに高分解能紫外光電子分光測定により、価電子帯構造が分子混合比に依存して大きく変化しており、弱い相互作用では説明がつかないほど、状態密度に劇的な変化が生じることを見出した。分子間の電荷再分配が要因として考えられるが、理論計算による評価を併せて検討する必要がある。今後、固体表面における自己組織化のメカニズムを電子論的な観点から議論する手掛かりとなる結果を得たとともに、弱い相互作用により発現する有機半導体の光・電子機能性の源を理解することが期待される。固体表面における有機分子の織りなす低次元超格子構造の二次元ネットワーク構造ならびにその電子状態を高分解能光電子分光法により直接評価し、新奇な量子構造体であるナノスケール分子界面の電子機能性を議論する。分子内双極子がパイ電子平面に鉛直に立つ塩化アルミニウムフタロシアニンのダイポール超格子構造を走査トンネル顕微鏡により規定した。探針プローブの電圧印加によって、ダイポールの向きを任意に反転させることが可能であり、超高密度分子メモリの可能性が示差された。さらに高分解能紫外光電子分光測定により、価電子帯構造がダイポール方向に大きく依存することが確認され、弱い相互作用では説明がつかないほど、状態密度に劇的な変化が生じることを見出した。さらに温度依存性の測定から同様にして電子状態密度の変化を検出した。分子基板間の吸着距離の変化が寄与していると考えられる。分子双極子場による電子構造への影響は分子内電荷再分配が考えられるが、理論計算による評価を併せて検討する必要がある。今後、固体表面における双極子場の自己組織化のメカニズムを電子論的な観点から議論する手掛かりとなる結果を得たとともに、配向分子薄膜を利用した界面における電場制御の可能性が開かれた。今後、弱い相互作用により発現する有機半導体の光・電子機能性の根源を理解するための第一歩が開かれたといえる。

23年度当初計画の実験は実施でき、有機半導体の界面電子構造問題において多くの成果が得られたが、有機二成分ヘテロ界面の電子構造については、想定した事象外の結果も現れており、明確な成果を見出すにはいたっていない。24年度当初計画の実験は実施でき、有機半導体の界面電子構造問題において多くの成果が得られた.有機二成分ヘテロ界面の電子構造については、想定した事象外の結果も現れており、明確な成果を見出すにはいたっていない。双極子場が吸着構造に及ぼす影響と、電子構造の関係を明らかにするために光電子強度放出分布の二次元波数空間測定を行い、分子電子雲の広がりの観点から直接的に議論する。また新奇に観測されたヘテロ界面における電子構造の起源を明確にするために装置改良を行い、極低温状態での電子分光測定を検討している。研究課題は終了したが、早急に未発表データについて解析を完了し論文投稿する予定である。
長州藩地方史料の基礎的研究-大谷家文書を中心に-

昭和63年度と平成元年度の2年間で、以下のような研究を行った。1.中国地方諸藩と長州藩とを比較し、その特質を検討した。(1)長州藩の土地制度のうち慶長・寛永・貞享・宝暦の検地を中心に、地方史料を用いて、政策の実態・特質・石高の性格を究明し、中国地方諸藩との比較検討を行った。(2)長州藩の租税制度について、前期から後期まで、徴租法の内容・段階区分などを検討した。(3)長州藩の村入用について、実態の究明と段階区分を行い、負担の全体像を検討した。(4)長州藩の特産物の紙・ろう等について、その専売を段階区分に即して検討した。(5)大谷家文書・益田家文書・毛利家文書などの史料によって、藩・給領主・庄屋の支配関係を明らかにし、長州藩の地方支配の特質を村の側から検討した。2.史料収集と整理・分類を行った。(1)山口県田万川町の大谷家文書(庄屋文書)は、県内地方史料のなかでも群を抜く豊富さなので、重点的に史料収集を行った。(2)大谷家文書との関連で、田万川地方を支配した益田家の文書を調査した。3.以上の研究成果として、小川が「萩藩の郷村支配と老」、「長州藩産物取立政策と佐波川水運の開発」、「萩藩撫育方と鶴浜開作」、田中が「萩藩貞享検地考」、「萩藩の本・支藩関係をめぐって」、「毛利秀元論-萩藩初期政治史研究序説-」(『研究成果報告書』参照)などを発表して新知見を示した。(3)長州藩の村の用について、実態の究明と段階区分を行い、負担の全体像を検討した。(5)長州藩の地方支配の特質を村の側から検うした。3.以上の研究成果として、小川が「萩藩の郷村支配と老制度」(『瀬戸内海地域史研究』2)、田中が「萩藩貞享検地考」(山口県地方史研究60)・「萩藩の年貢算用」(社会経済史学会九州部会・発表)を発表して、郷村支配や検地・年貢などの新知見を示した。4.大谷家文書と給領主の益田家文書との関係を明確にすることが不十分であったので、次年度ではこれを重点的に検討し、長州藩・給領主・庄屋の支配関係を明らかにしたい。前年度に引き続いて、以下のような研究を行った。

(4)長州藩の特産物の紙・ろう等について、その専売を段階区分に即して検討した。(5)大谷家文書・益田家文書・毛利家文書などの史料によって、藩・給領主・庄屋の支配関係を明らかにし、長州藩の地方支配の特質を村の側から検討した。2.史料収集と整理・分類を行った。(1)山口県田万川町の大谷家文書(庄屋文書)は、県内地方史料のなかでも群を抜く豊富さなので、重点的に史料収集を行った。(2)大谷家文書との関連で、田万川地方を支配した益田家の文書を調査した。3.以上の研究成果として、小川が「萩藩の郷村支配と老」、「長州藩産物取立政策と佐波川水運の開発」、「萩藩撫育方と鶴浜開作」、田中が「萩藩貞享検地考」、「萩藩の本・支藩関係をめぐって」、「毛利秀元論ー萩藩初期政治史研究序説ー」(『研究成果報告書』参照)などを発表して新知見を示した。
自己折り機構を持つ空間構造物の設計手法の開発

本研究課題では、折りの自律的プロセスによって機能的な立体形状を作る「自己折り」で空間構造物を実現する。独立した部品を外から組み立てるのではなく、折りたたんだ状態から展開することで機能性を発揮することに特徴がある。29年度は下記の研究内容を中心に行った。A.自己折りの解析と制御繰り返し構造を持つ折紙パターン(折り紙テセレーション)の自己折り可能性について、28年度に提案した手法を用いて解析を行い、パターンの対称性の変更やガジェット(部分的折り構造)の適用により、変形モードの数が増えたり減ったりする現象を発見した。具体的には、(1)既知のパターンでは、同じグラフ構造を持つパターンであっても対称性により自己折り可能なものと不可能なものが生まれることを明らかにした。(2)また、既存のパターンから新しいパターンを生成し、変形機構を保ったまま折りたたみ時の収納性を高めるパターン生成手法の提案を行い、この手法の場合組み合わせ的にモードが増えることを確認した。これらの知見から、自己折りの制御のためには、「モードの分岐現象をいかに避けるか」という課題が本研究の最重要の課題として位置づけた。B.構造バリエーションのデザイン・ファブリケーション空気圧を用いた自己展開アクチュエーションの実現のため、筒形構造の端部を閉じるための構造についてデザインを行った。この問題は、剛体パネルの「ふいご」を作る問題である。これは数学的厳密性を持っては不可能であることが知られているが、材料の1%程度の弾性変形を許すことで、「ふいご」は実現可能であることを示した。また、平坦状態にある機構を3Dプリントして作り、立ち上げて立体化可能とするシステムを実装した。平成29年度までに、自己折りを制御する手法の候補を絞り込み、また製造方法の道筋を整えるという当初の計画どおりに研究は進んでいる。前者については、既存の折紙テセレーションと新規のテセレーションの解析を通じて、パターンの調整によりモードの増減をさせることで、自己折りの制御をするという手法、後者については、平坦状態にある構造物を3Dプリントし立ち上げるシステムとして、29年度までに概ね準備が整ってきている。平成30年度以降では、(A)自己変形のモードを減らすことで制御可能とするためのより具体的な形状処理手法を提案すること、(C)自己折り制御のためのガジェット生成システムや、パターンから実際の材料でファブリケーションするためのCAMシステムをCADプラグインとして開発することを計画している。本研究課題では、折りの自律的プロセスによって機能的な立体形状を作る「自己折り」を用いて実現される空間構造物のシステムを提案する。独立した部品を外から立体的に組み立てる必要が無く、折り畳んだ状態から展開することで機能性を発揮する構造物が効率よく実現できることを目指している。平成28年度は下記の研究を中心に行った。A.自己折りの理論の確立:パネルとヒンジからなるメカニズム、すなわち剛体折紙に対して、ヒンジ部分にトルクを与えることで望み通りの自己変形をさせる問題を「Self-foldability(自己折り可能性)」として提案した。代表的な発表:Tomohiro Tachi and Thomas C. Hull"Self-Foldability of Rigid Origami" Journal of Mechanisms and Robotics, April 2017.自己折り可能性の本質的な難しさは、自己折りを開始する平坦な状態においては,機構が特異点となり予期不可能な分岐がおきるという点にある。この状態では複数の変形モードが交差し、多くの場合挙動が予測不可能となる。上記研究では、パターンの対称性を低くすることで制御可能となる例が得られた。この例は自己折りを用いたシステムの設計において重要な知見である。B.構造バリエーションの探索:折紙を用いた変形可能性と剛性を両立させる過拘束メカニズムを設計・製作し、予備的な結果をえた。次年度も引き続き研究を進める予定である。A.自己折りの理論の確立に関して、目標を確実に達成することができ、次年度以降の研究の基礎となった。B.構造バリエーションの探索に関しては、既にデザインや試作を行っている。研究成果としてまとめるためには追加の研究が必要である。当初計画したとおり、次年度以降継続して研究する予定である。

これは数学的厳密性を持っては不可能であることが知られているが、材料の1%程度の弾性変形を許すことで、「ふいご」は実現可能であることを示した。また、平坦状態にある機構を3Dプリントして作り、立ち上げて立体化可能とするシステムを実装した。平成29年度までに、自己折りを制御する手法の候補を絞り込み、また製造方法の道筋を整えるという当初の計画どおりに研究は進んでいる。前者については、既存の折紙テセレーションと新規のテセレーションの解析を通じて、パターンの調整によりモードの増減をさせることで、自己折りの制御をするという手法、後者については、平坦状態にある構造物を3Dプリントし立ち上げるシステムとして、29年度までに概ね準備が整ってきている。今後は理論研究の結果を実際のデザインへ反映させ、デザインの例を解析し新しい知見を得ることで、本研究課題を解決するアイディアを提案する予定である。次年度の研究計画は下記の通りである。自己折りの解析と制御:提案した自己折り理論に基づき、新しくデザインしたパターンに適用し解析することで知見を得る構造バリエーションの探索:アクチュエーション方式を具体的に検討しながら、引き続き構造バリエーションの探索を行う。平成30年度以降では、(A)自己変形のモードを減らすことで制御可能とするためのより具体的な形状処理手法を提案すること、(C)自己折り制御のためのガジェット生成システムや、パターンから実際の材料でファブリケーションするためのCAMシステムをCADプラグインとして開発することを計画している。
骨壊死に対するmiRNA導入骨髄単核球移植による骨修復促進効果

ステロイド関連骨壊死患者から採取した骨髄にはmiR-31, miR-34a, miR-146, miR-210, miR-218が高発現していた。同定された各miRNAを添加した骨分化誘導培地を用いた骨髄細胞培養では、いずれもcollagen type 1A1の高発現を認め、miR-34a以外のmiRNAではRunx 2の高発現も認めた。また、各miRNAをラット偽関節モデルに投与し、micro CTを用いたX線学的評価により、骨形成能を促進させることが示唆された。適切なmiRNAの導入により移植細胞自身および分泌するmiRNAなどの因子も加わり、骨修復の促進効果が得られる可能性が示唆された。我々は、大腿骨頭壊死症の患者に対し自家骨髄単核球移植を行い良好な圧潰予防効果を得てきたが、未だ長期の荷重制限を要し、また広範囲壊死例でその効果は不安定である。本研究では移植細胞による骨修復能を向上させることを目的に、miRNAを骨髄単核球に導入することによる移植細胞としての質の向上、また効果的なサイトカインやmiRNAなどを分泌するキャリアとして周辺組織の再生環境を整える効果があると仮説を立てた。初年度は1)単核球へのmiRNA導入による遊走能およびサイトカインとmiRNAの分泌変化2)miRNA導入骨髄単核球による骨修復の促進効果の基礎データ取得のため実験を実施した。まず、ステロイド性骨壊死患者および非大腿骨頭壊死症患者(変形性股関節症)から採取した骨髄単核球よりRNAを精製し、miRNAの網羅的発現解析の準備を行っている。その間、基礎的なデータとして目的合成miRNAの細胞への過剰導入が、細胞および培養上清中におけるmiRNA量を導入濃度依存的に増加させることを明らかにした。さらに、遊走能を抑制することが知られているmiRNAを細胞より分泌させた培養上清は、他種細胞への添加により容易に細胞内へ取込まれ、遊走能を制御できることを示した。また、骨髄間葉系幹細胞の移植や培養上清の投与が、骨修復を促進させることを明らかにしたので、適切なmiRNAを導入した骨髄単核球移植は、細胞自身および分泌する因子によりさらなる骨修復の促進効果が得られることが示唆された。miRNA導入骨髄単核球は、新しい概念として効果的なmiRNAを分泌するキャリアとして周辺組織の再生環境を整える効果があると考え、研究計画を実施することで上記のような結果を得た。しかし、ステロイド性大腿骨頭壊死患者、また非大腿骨頭壊死症患者(変形性股関節症)から採取した単核球を用いたmiRNAの網羅的発現解析から骨髄単核球への導入候補miRNAの同定ができていないことからやや進捗が遅れている。我々は大腿骨頭壊死症の患者に対し自家骨髄単核球移植を行い良好な圧潰予防効果を得てきたが、未だ長期の荷重制限を要し、また広範囲壊死例でその効果は不安定である。本研究では移植細胞の骨修復能を向上させることを目的に、miRNAを骨髄単核球に導入することによる移植細胞としての質の向上、また効果的なサイトカインやmiRNAなどを分泌するキャリアとして周辺組織の再生環境を整える効果があると仮説を立てた。平成28年度は1)miRNA導入骨髄単核球による骨修復の促進効果の基礎データ取得のため実験を実施した。まず、ステロイド関連骨壊死患者および非大腿骨頭壊死症患者(変形性股関節症)から採取した骨髄単核球よりmiRNAを精製し、網羅的発現解析を進めている。さらに、遊走能を抑制することが知られているmiRNAを細胞より分泌させた培養上清は他種細胞への添加により容易に細胞内へ取り込まれ、遊走能を制御できることを示した。また、骨髄間葉系細胞の移植や培養上清中のエクソソームの投与が骨修復を促進させることを明らかにし、そのエクソソーム中のmiRNAプロファイルやサイトカインなどを解析した。適切なmiRNAを導入した骨髄単核球移植は、細胞自身および分泌するmiRNAなどの因子によりさらなる骨修復の促進効果が得られる可能性が示唆された。miRNA導入骨髄単核球は、新しい概念として効果的なmiRNAを分泌するキャリアとして周辺組織の再生環境を整える効果があると考え、研究計画を実施することで上記のようなベースとなる結果を得た。しかし、昨年度同様、解析するのに適切な患者が集まらず、ステロイド関連骨壊死患者および非大腿骨頭壊死症患者から採取した骨髄単核球を用いたmiRNAの網羅的発現解析によるmiRNAの同定が終了しておらず、進捗が遅れている。我々は大腿骨頭壊死症の患者に対し自家骨髄単核球移植を行い良好な圧潰予防効果を得てきたが、未だ長期の治療期間を要し、広範囲壊死例でその効果は不安定である。本研究では移植細胞の骨修復能を向上させる目的に、miRNAを骨髄単核球に導入することによる移植細胞としての質の向上、効果的なサイトカインやmiRNAなどを分泌するキャリアとして周辺組織の再生環境を整える効果があると仮説を立てた。miRNA導入骨髄単核球による骨修復の促進効果の基礎データ取得のため、ステロイド関連骨壊死患者および非大腿骨頭壊死症患者(変形性股関節症)から採取した骨髄液よりmiRNAを精製し、網羅的発現解析により大腿骨頭壊死症で高発現しているmiRNAとして、miR-31, miR-34a, miR-146, miR-210, miR-218が同定された。

また、研究機関中に目的合成miRNAの細胞への過剰導入が、細胞および培養上清中におけるmiRNA量を導入濃度依存的に増加させること、遊走能を抑制することが知られているmiRNAを細胞より分泌させた培養上清は他種細胞への添加により容易に細胞に取り込まれ、遊走能を制御できることを示した。今回同定されたmiRNAを導入した移植細胞の骨形成能を評価するために、骨分化誘導培地を用いて各miRNA導入細胞を培養し、骨形成マーカーの発現を評価した。いずれのmiRNAもcollagen type 1A1の高発現が確認され、miR-31, miR-146, miR-210, miR-218ではRunx 2の高発現も確認されたが、osteocalcinの発現にはばらつきを認めた。またin vivoでの骨形成評価のために、各miRNAをラット偽関節モデルの偽関節部に注入し、micro CTを用いたX線学的評価により、いずれのmiRNAとも骨形成能を促進させることが示唆された。ステロイド関連骨壊死患者から採取した骨髄にはmiR-31, miR-34a, miR-146, miR-210, miR-218が高発現していた。同定された各miRNAを添加した骨分化誘導培地を用いた骨髄細胞培養では、いずれもcollagen type 1A1の高発現を認め、miR-34a以外のmiRNAではRunx 2の高発現も認めた。また、各miRNAをラット偽関節モデルに投与し、micro CTを用いたX線学的評価により、骨形成能を促進させることが示唆された。適切なmiRNAの導入により移植細胞自身および分泌するmiRNAなどの因子も加わり、骨修復の促進効果が得られる可能性が示唆された。今後まず骨髄単核球への導入候補miRNAのスクリーニングを優先的に行い、候補miRNAをいくつか選定することで、当初の計画通りに研究を実施できると考える。骨修復関連の3種程度のmiRNAに絞ってmiRNA導入単核球を準備することにより、当初の計画通りに研究を実施する。整形外科学本研究の第一段階である、ステロイド性大腿骨頭壊死患者および非大腿骨頭壊死症患者(変形性股関節症)から採取した単核球を用いたmiRNAの網羅的発現解析から骨髄単核球への導入候補miRNAの同定について進捗が遅れており、第二段階以降の研究費として計上した部分が未使用となっている、本研究の第一段階であるステロイド性大腿骨頭壊死患者および非大腿骨頭壊死(変形性股関節症)患者から採取した単核球を用いたmiRNAの網羅的発現解析について進捗が遅れており、第二段階以降の研究費として計上した部分の使用が遅延している。現在行っているmiRNAの網羅的解析により骨髄単核球への導入候補となるmiRNAが同定された後に、1)単離骨髄単核球の細胞遊走能および低酸素培養下におけるサイトカイン分泌量の評価、2)導入miRNAによる遊走能およびサイトカイン分泌促進効果の検討の研究に着手する。これらの研究に必要となる解析費用や実験に必要な試薬などの消耗品の購入に充てる予定である。導入miRNAによる遊走能促進およびどのサイトカインに対して分泌促進効果があるか検討する。これらの研究に必要となる試薬等の消耗品の購入に充てる予定である。