hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
分子構造分析を目指したファイバーレーザー励起中赤外光によるリアルタイム分光

パルス伸張にはシステムの簡便化を考慮して、長さ20mのシングルモードファイバーを用いて、パルス幅を5psまで伸張した。この光を長さ2.5mのYb添加ダブルクラッドファイバーを用いた増幅器を開発して、出力3Wを得ることに成功した。しかしファイバー中において非線形効果が観測され、さらにスペクトル形状が方形形となった。SFGやOPAの励起源のスペクトル幅は狭いほうが好ましく、このスペクトル幅の光を使用することは困難と判断したため、狭帯域化を進めた。はじめにシングルモードファイバーの長さを100mに変更してパルス幅を85psまで延長した光を種光に使用した結果、出力3.5Wでガウス形状のスペクトルを得ることに成功した。2関しては、波長1040nmの光を励起光そして波長1250nmの光を信号光として、AgGaS2の結晶に入射して差周波生成により波長6000nmの中赤外光生成させるビームラインの構築を行った。現在スペクトル形状の最適化を進行中である。またOPAを実現するための回折格子とシリンドリカルレンズで構成されるビームラインの構築を進めた。3に関しては、当初は回折格子とラインセンサーを用いて分光システムを構築する予定であったが、これらの素子は波長依存性が大きいことが課題であった。そこでこれらの問題が解決できる時間伸張フーリエ分光システムの開発を行った。これによりレーザーの繰り返し周波数100MHz動作で分光データの取得に成功した。本研究の目的は、Ybファイバーレーザーを励起源とした高出力、広帯域中赤外光源の開発と中赤外光スペクトルをリアルタイムで計測できるアップコンバージョン分光システムの開発を進め、蛋白質の構造解析を目指した分光研究へ展開することである。今年度は1中赤外光源の高度化および2中赤外分光試験用ビームラインの構築そして3中赤外光によるAβの超高速分光試験の準備を行った。1に関しては非線形光学結晶にAgGaS_2を用いた波長1040nmのレーザーを励起光そして波長1250nmのレーザーを信号光とした光パラメトリック増幅による波長6000nmのアイドラー光生成を行った。得られたアイドラー光の出力エネルギーが低かったため、非線形光学結晶のAgGaS_2を温度制御型の反転分極結晶に置き換えて高出力化を行い、最適化の一部は現在も進行中である。また時間伸張フーリエ分光を用いたシングルショットスペクトルの計測を通して波長1250nmの光の中心波長スペクトルのショットごとの変動を観測した。これは出力安定性に大きく影響を及ぼすため改善する必要があった。そこでこれを改善するためにパルス圧縮器以外を全偏波保持型ファイバーによるシステムに変更した。これにより出力安定性の向上に成功した。このときモード同期動作においてスペクトル形状が突然変化したのちに数100ns後に元の形状に戻るSoliton Explosionを観測したため、この物理機構に関しての理解も進めた。2と3に関しては、空間系で試料計測可能な分光光学系のビームラインの構築を終了した。
社会階層の日中比較研究

本研究は、1995年に実査が行われた第5回「社会階層と社会移動に関する全国調査(略称SSM調査)」(文部省評研費・特別推進領域)と、将来に実施されることになるであろう中国本土での同種の調査とを比較するにあたって、重要となるであろうポイントを絞り込むことを課題としている。そのために、一方では日本のSSM調査に参加しつつ、他方で中国の研究者との連絡を密にしながら、彼らから基本的な情報を得ることとを心がけてきた。その結果、1993年に黒龍江省ハルピン市で実施された職業威信調査の素データ(サンプル数1,100)と、1985年に天津市で実施された世帯調査の素データ(サンプル数1,000)を入手することに成功し、その基本的な形状を理解することができた。SSM調査のデータとの比較については、現在進行中のデータクリーニングを待たなければならないが、職業威信と社会移動の双方で比較可能なワ-ディングがなされていることや、中国のデータがすでに統計ソフトによる解析が可能であることを考えると、その成果もそう遠くない時点で発表することができるであろう。なお申請者は、来年度からの重点領域研究「現代中国の構造変動」のメンバーとなっているため、現在の作業を今後継続してゆくことができるし、実際に現地でサーベイを行う予定もある。また、1992年に行われたアジアNIEsの中産階級調査の素データもまもなく公開されるため、単なる日中比較から、広く東アジアの比較研究へ拡がる可能性も高い。事実、中産階級調査の主査(蕭新煌・国立台湾大学教授)とは連絡を取り、中国調査との接点を模索し続けているところである。
高配位へテロ元素化合物の異常原子価

本研究は、第15族のリン、16族の硫黄、セレン、テルル、17族のハロゲン原子を中心原子にもつ有機化合物の異常原子価について研究を行い成果を挙げた。得られた結果の概要について以下に報告する。1)異常原子価を持つ、安定、準安定な化合物群の新規な合成と異常原子価結合の特性の実験的、理論的研究、各種のスペクトルやxー線解析を用いた構造と結合の特異性についての研究を行うと共に、いくつかの新規な反応を見いだした。特に、セレン、テルルを中心原子とした2、3配位の化合物と有機金属試薬との反応においては、中間体としてのみ考えられていた高配位化合物(テルルラン等)を多核核磁気共鳴スペクトルを用いてその存在を明らかにした。また分子軌道法を用いた理論的な考察を行い、特にテルル原子においては超原子価が安定に存在することが明らかにされた。各種の有機硫黄化合物(スルフラン)、リン化合物(ホスホラン)においても反応の中間体として新規な超原子価を有する高配位化合物の存在を裏ずける実験的な事実を得た。2)ヘテロ原子が反応中心となるイオン反応やラジカル反応において、反応性中間体としての異常原子価を有する化合物または化学種の役割とその存在の研究を行い、特に有機硫黄化合物、セレン、テルル化合物、ヨ-ド化合物の反応において中間体としての高配位化合物の重要性と有機合成における役割についての新規な知見を得ると共に、これらの超原子価を有するヘテロ原子化合物を用いた新しい有機合成への展開を行った。3)第3列以降の異常原子価化合物の結合の概念を第2列元素を中心とする従来の有機化合物へのフィ-ドバックを試み、炭素の結合においても異常原子価を有する化合物を実験的に設計し、合成する事が可能である研究成果が得られ、今後の有機化学研究に重要な展開となる事を明らかにした。
慢性肝炎における可溶性Fasの測定とアポトーシスならびに自己抗体出現との関連

正常人における血清sFas濃度は、平均値+3SDで1.83ng/mlで、これ以上を上昇とした。自己免疫性肝炎では、血清sFas濃度は治療前で4.12ng/mlと高値を示し、治療後では2.15ng/mlと低下し、組織学的activityや、GOT、GPTあるいはアポトーシスの程度との関連が推測された。一方、B型慢性肝炎、C型慢性肝炎では、血清sFas濃度は、それぞれ2.89ng/ml、2.97ng/mlと軽度上昇しており、組織学的activityや、GOT、GPTあるいはアポトーシスの程度との関連はみられなかったが、C型慢性肝炎において抗核抗体の出現例では高い傾向にあった。血清pmFasについても、sFasと同様の傾向がみられたが、GOT、GPT高値例で増加していた。以上の結果より、sFasは自己免疫性肝炎ではB型、C型慢性肝炎に比較して高い傾向にあり、SLEやリンパ性白血球などリンパ組織の異常な増殖に関連して血中で増加するという従来の報告と矛盾するものではなく、また、pmFasでは細胞障害に伴って増加する可能性が示唆された。
ヒト白血球抗原半合致移植片を利用した、難治性白血病に対する新しい移植療法の開発

同種骨髄移植を必要とする患者で、HLA適合同胞が存在するのは、25%程度である。このため、HLA半合致(2-3抗原不適合)ドナーは、同種骨髄移植において、HLA適合ドナーが得られない場合の代替ドナーとして考えられてきた。しかし、通常の方法で移植を行ったのでは、移植片対宿主病(GVHD)が高頻度で発症し、成功しないとされている。そこで、我々は、移植前後の炎症性cytokineの発生を抑制することにより、移植片からT細胞を除かずに、HLA半合致移植が可能になることを、臨床試験とマウスの実験モデルを用いて、証明することを本研究の目的とした。臨床試験では、1)ミニ移植(移植前処置を軽減)の形を取ること、2)中等量のsteroidを用いることの2つの手段により、移植前後の炎症性cytokineの発生をblockすることを試みた。このような考えの下、我々はHLA半合致ミニ移植を行い、生着率96.2%、重症GVHD発症率20%と良好な成績を得た(Biol Blood Marrow Tr,2006;12:1073)。このHLA半合致ミニ移植のプロトコールは、その有用性を確認すべく、現在、厚生労働省の班研究として多施設共同臨床試験(I/II相試験)が進行中である。一方、中等量steroid剤などで、cytokineのblockを行う移植方法でも、生着率100%、重症GVHD発症率40%と良好な成績を得ることができた(Experimental Hematology,2008:36:1-8)。このように、HLA半合致ドナーは代替ドナーとして、feasibleであるという結論を得た。HLA半合致移植が成立するmechanismを解明するため、MHC不適合のマウス移植モデルを作成した。B6C3F1(H-2^<b/K>)→BDF1(H-2^<b/d>)の移植の系で、8.5Gyの全身放射線照射(TBI)の前処置を用いると、80%のマウスがGVHDのため死亡する。一方、4.5GyのTBIで移植すると、ドナー細胞の生着は起こるものの、致死的なGVHDが発症しないことが判った。この両群で比較検討したところ、GVHDの標的臓器である肝臓、消化管では、TBI8.5Gy群で有意にドナーT細胞の浸潤が増加しており、ドナーT細胞の活性化のmagnitudeではなく、標的臓器の炎症の強さが、GVHDの重症度を決定したと考えられた(manuscript in preparation)、現在、さらにそのmechanismをさらに追求している。HLA半合致(GVH方向2-3抗原不適合)ミニ移植の臨床研究に関して、26名の難治性悪性血液疾患患者に対して、我々の施設で行った成績を論文発表することにより、その有用性を世界に示した(Biol Blood Marrow Tr,2006;12:1073)。

これらの患者の検討では、1人を除いて全員、ドナー血液細胞の生着に成功した。移植後のdonor/recipient chimerism解析では、前処置の強度を落としたにもかかわらず、T細胞、穎粒球、単球の全てのlineageにおいて、移植後早期にfull donor chimerismが成立していた。それにもかかわらず、重症GVHDの頻度は20%と低率であった。graft-versus-leukemia効果が高く、全員予後不良患者であったにもかかわらず、再発率は24%と低率に抑えられていた。このHLA半合致ミニ移植の優れた効果を、多施設で確かめるため、厚生労働省の「小寺班」の班研究として、phase I studyを実施し、予定していた10名の登録をすでに終了し、現在、その解析中である。ミニ移植の前処置でHLA半合致移植を行うと、致死的なGVHDの発症を免れるmechanismについて、マウスのMHC半合致移植のモデルを用いて検討した。B6C3F1(H-2^<b/k>)→BDF1(H-2^<b/d>)の移植の系で、前処置として、7Gyの全身放射線照射(TBI)を用いると、80%のマウスが、GVHDのため死亡する。TBI量をdose reductionしていくと、ドナー細胞の生着は起こるが、GVHDを発症しない、あるいは発症しても軽く、死を免れる状況を作り出すごとができた。この移植モデルにおいて、ミニ移植に相当する低容量TBI群で、GVHDが軽減する機序を、ドナーT細胞の動態を中心に解析した。ドナーT細胞は、recipientの脾臓などのsecondarylymphoid organに生着し、そこで抗原刺激を受け、活性化し、増幅する。この活性化の程度が大きいと、GVHDが重症化すると考えられる。しかし、両群(TBI高用量群とTBI低容量群)問で、活性化の程度、増幅度に有意差は見い出されなかった。次に、GVHD標的臓器へのドナーT細胞の浸潤の程度を解析すると、TBI低容量群で有意に減少していることが判明した。このGVHD標的臓器への浸潤度の違いが、臨床的なGVHDの重症度の違いにつながっていることが示唆された。現在、そのmechanismについて、解析を進めている。HLA半合致(GVH方向2-3抗原不適合)ミニ移植の臨床研究に関して、26名の難治性悪性血液疾患患者に対して、我々の施設で行った成績を論文発表することにより,その有用性を世界に示した(Biol Blood Marrow Tr,2006;12:1073)。これらの患者の検討では、1人を除いて全員、移植早期にドナー由来の生着がみられたにもかかわらず、重症GVHDの頻度は20%と低く、一方で高いgraft-versus-leukemia(GVL)効果が得られることが判った。並行して、厚生労働省「小寺班」の班研究で、HLA半合数ミニ移植の臨床研究を進めており、現在、phase Iを終了し、phase IIを進行中である。さらに、フル移植の形で行うHLA半合致移植の研究を進めており、30名の移植患者のdataを示すことによって、GVHD予防を強化することで、T細胞非除去HLA半合致移植が可能であることを証明した(Experimental Hematology,2008:36:1-8)。
非ウイルス性ベクターを用いた遺伝子導入時における細胞間差を生じる機構の解明

本研究の目的は、非ウイルス性ベクターによる遺伝子導入時において細胞間差を生じる機構を明らかにすることである。HepG2細胞における解析により、閾値以上においてリポプレックスの細胞集積量と遺伝子発現に相関がないことを明らかにした。さらに、非ウイルス性ベクターによる遺伝子発現の細胞間差を生じる製剤側の要因として製剤の分散状態、細胞側の要因として酸化ストレスが重要な役割を果たすことを明らかにした。我々は非ウイルス性ベクターを用いたin vivo遺伝子導入法の開発並びに遺伝子導入機構の解析を行ってきた。これまでの解析により、in vivo遺伝子導入において、遺伝子導入効率に著しい細胞間差が存在することを明らかにしている。そこで本研究においては、非ウイルス性ベクターによる遺伝子導入において細胞間差を生じる機構を解明する。本年度は特に細胞取り込み過程に着目し解析を行った。非ウイルス性ベクターとして、カチオン性リポソーム、PEIなどが挙げられるが、細胞取り込み経路がベクターによって異なるとの報告がある。また、予備的検討により、マウス腹腔内臓器表面の中皮細胞において、カベオラ介在性エンドサイトーシスが活発な細胞とマクロピノサイトーシスが活発な細胞があり、個々の細胞によって活発なエンドサイトーシス経路が異なる可能性が示されている。従って、細胞によって活発なエンドサイトーシスが異なることがエンドサイトーシスの細胞間差の本質である可能性が考えられた。そこで、蛍光標識した各種マーカー物質を用いて、その可能性の検証を試みた。主にクラスリン介在性エンドサイトーシスで取り込まれるトランスフェリン、カベオラ介在性エンドサイトーシスで取り込まれるコレラトキシン、マクロピノサイトーシスで取り込まれるデキストランをHepG2細胞に同時に適用し、共焦点レーザー顕微鏡で観察したところ、特定のマーカー物質をよく取り込む細胞が確認された。また、イメージベースサイトメーターで定量的に解析したところ、特定のエンドサイトーシス経路が活発な細胞の割合は510%で、複数のエンドサイトーシス経路が活発な細胞と同程度の割合であった。従って、細胞ごとに活発なエンドサイトーシス経路が異なることが明らかとなり、このことがエンドサイトーシスの細胞間差につながっていると推察された。現在、細胞取り込み過程に着目し解析を行っている。昨年度、共焦点レーザー顕微鏡およびイメージベースサイトメーターを用いて複数のエンドサイトーシス活性の同時評価を行い、細胞ごとに活発なエンドサイトーシス経路が異なることが示唆されている。このエンドサイトーシスの細胞間差が、非ウイルス性ベクターによる遺伝子導入における細胞間差を生じる要因の一つと考えられる。本年度は、同評価系により細胞周期に関して解析を行った。解析にあたり、ヒト肝ガン由来細胞株HepG2を用い、薬剤による同調実験を行った。ノコダゾールでM期に同調させたところ、エンドサイトーシス活性に大きな変化はみられなかったが、ヒドロキシウレアでS期に同調させたところ、トランスフェリンの細胞取り込みが増大する傾向がみられた。一方、非ウイルス性ベクターが遺伝子発現に至るためには、核に送達される必要があり、細胞周期に関する解析を行うにあたり、細胞取り込みと遺伝子発現に乖離がある可能性が考えられた。そこで、カチオン性リポソームに核移行を促進するペプチドを添加することで遺伝子導入効率の増大を試みたところ、HepG2細胞において遺伝子発現に至る細胞の割合を平均3倍程度増加することができた。平成27年度は、この系により細胞取り込み活性と遺伝子発現の相関を解析する予定である。これまでに我々はin vivoでも有効な非ウイルス性ベクターの開発を目指して、遺伝子導入機構の解析を行ってきた。これまでの解析により、遺伝子発現の細胞間差が著しく、解決すべき大きな課題であることを明らかにしている。前年度までに、イメージベースサイトメーターを用いて複数のエンドサイトーシス経路の細胞間差を同時に解析する系を立ち上げた。細胞周期の同調培養を行い、M期への同調ではエンドサイトーシス活性に大きな変化は見られなかったが、S期への同調ではトランスフェリンの細胞集積が増大する傾向が見られていた。本年度は、新たにより感度の高いセルソーターを入手し、マルチカラー解析ができるようになった。トランスフェリン、コレラトキシンBの細胞集積と細胞周期の関連性を同時に解析したところ、個々の細胞によって、活発なエンドサイトーシス経路が異なるというこれまでの解析結果を支持しつつ、新たに、細胞周期がG1期からM期へと進むにつれてそれまでエンドサイトーシスが活発ではなかった細胞がトランスフェリンを良く取り込むようになることを明らかにできた。非ウイルス性ベクターの種類により、エンドサイトーシス経路が異なることが知られており、本研究で得られた知見は、非ウイルス性ベクターの細胞取り込みにおける細胞間差を理解する一助になるものと考える。さらに、非ウイルス性ベクターであるリポプレックスを用いて、細胞集積と遺伝子発現の細胞間差に関する解析を行った。結果、遺伝子発現に至るためには細胞集積量に閾値が存在する一方、閾値以上では細胞集積量と遺伝子発現に相関がないこと、イオン存在下、製剤の分散状態が悪く、遺伝子発現の細胞間差の一因と考えられること、酸化ストレスの低い細胞において、遺伝子発現に至る細胞の割合が多いことを明らかにした。本研究の成果を生かして、今後細胞間差の少ないベクター開発を行いたい。

本研究の目的は、非ウイルス性ベクターによる遺伝子導入時において細胞間差を生じる機構を明らかにすることである。HepG2細胞における解析により、閾値以上においてリポプレックスの細胞集積量と遺伝子発現に相関がないことを明らかにした。さらに、非ウイルス性ベクターによる遺伝子発現の細胞間差を生じる製剤側の要因として製剤の分散状態、細胞側の要因として酸化ストレスが重要な役割を果たすことを明らかにした。昨年度立ち上げた、複数の細胞取り込み経路の活性を同時に評価する実験系を用いて、細胞周期の影響を解析することができた。また、最終年度に向けて、遺伝子導入ベクターの細胞間差を解析する準備も整った。薬学イメージベースサイトメーターは同時に2色解析可能であったが、加えて7色同時に解析可能なセルソーターを導入し、複数のエンドサイトーシス活性をモニターしつつ、個々の細胞における細胞周期を同時に解析する実験系を計画し、計画のスピードアップを図る。研究計画の初年度として、複数のエンドサイトーシス経路の活性を同時に解析する実験系として、共焦点レーザー顕微鏡を用いた系とイメージベースサイトメーターを用いた系を立ち上げ、細胞ごとに活発なエンドサイトーシス経路が異なることを明らかにできた。次年度使用額は1万円程度で昨年度の繰越額よりも減っており、概ね計画的に執行していると判断する。本年度立ち上げた実験系を様々な阻害剤を用いた解析に応用することで、エンドサイトーシス経路の細胞間差を生じる機構解析につなげる。また、細胞周期の関連性なども解析していく。次年度使用額で試薬を購入する予定である。年度末の学会(日本薬学会)に参加するために予算を残していた結果、残金が発生した。残金相当額により学会へ参加し、情報収集を行う予定である。
炎症性腸疾患および炎症性発癌に対する新規デリバリーシステムを用いた治療法の開発

炎症性腸疾患において核酸医薬の経口や注腸による局所治療が注目されている。私たちは、真菌のシゾフィラン(SPG)がアンチセンスと複合体を形成する特性利用し、腸炎の治療効果について検討した。デキストラン硫酸腸炎マウスモデルを使用し、人と同様にTNF-αをターゲットとした。SPG結合antisense TNF-αを作製し、TNF-αを産生するマクロファージへの効果的な取り込みと抑制効果をin vitroにて確認した。腸炎モデルに注腸投与を行なったところ、有意にTNF-αを抑制し、腸管炎症を改善させた。このデリバリーシステムを利用し、より効果的な局所治療効果が期待できるものと考えられる。今回新規デリバリーシステムであるシゾフィラン(SPG)を用いたアンチセンスの開発および治療効果についての検討を行った。平成25年は、1.SPG-antisense TL1A複合体の作製を進め、さらに安定性や抑制効果を高めるためSPGとantisense TL1Aとの複合体化率をあげる方法、2.マクロファージ、樹状細胞におけるSPG-antisense TL1A複合体取り込み効率の向上、3.複合体によるTL1Aの抑制効果を高める、以上の内容について検討を行う予定であった。しかし1についてTL1Aを十分抑制するようなアンチセンス配列が確定しないため、SPG-antisense TL1Aを使用した取り組みを行うことができなかった。本年度はTL1Aのアンチセンス配列の作製に加え、すでに配列の分かっているantisense TNF-alphaを使用し、SPGとantisense TNF-alphaの複合体化率の改善させるため、antisense末尾にあるpoly Aの配列数による複合体化率の変化、SPGを螺旋から1本鎖にさせるアルカリの濃度や他の溶液に変えることなどで、複合体化率の改善を図った。2,3についてはantisense TNF-alphaを使用し、複合体の作製とその細胞への取り込みや抑制効果を高めるための実験を行った。複合体の抑制効率および細胞への取り込みの確認のため、腸炎マウスの腸管固有粘膜CD11b陽性マクロファージを分離し、細胞レベルでのSPG-antisense TNF-alpha複合体の作用について検討を行った。抑制効率についてはSPG-antisense TNF-alpha複合体をマクロファージに添加し、TNF-alphaの産生が抑制されることを確認し、細胞の取り込みについては複合体をFITCで標式し、蛍光顕微鏡およびフローサイトメトリーにて確認を行った。新規デリバリーシステムであるシゾフィラン(SPG)を用いたアンチセンスの開発および治療効果について検討を行った。腸炎に対する治療としてTL1Aをターゲットに研究を進めていたが、in vitroでの抑制効果が確認できず、現在すでに病因の一つとして知られているTNF-alphaをターゲットとして治療法の確立を行っている。DSS急性腸炎モデルおよびDSS+AOM発癌モデルへの腹腔内投与での有効性を確認し、複合体が腸管より分離したマクロファージにSPG単独およびアンチセンス単独よりも有意に取り込まれていることが明らかとなった。引き続き、SPG-アンチセンスTNF-alpha複合体を注腸にて投与を行い、体重減少の抑制、腸管の病理組織の改善、腸管の炎症性サイトカインの産生減少など治療効果を確認することができた。今後は投与量や投与間隔など検討を行っていく。経口投与については胃酸などPHの低い状況にてin vitroではSPG-アンチセンス複合体の安定性が確保できないことが明らかとなった。引き続き投与方法の改良化などについて模索していく。今回のデリバリーシステムと使用しているSPGは、真菌であるβ1.3グルカンの1種であり、これを投与することにより炎症が活性化するという副作用がないか十分に検討が必要である。現時点ではSPG単独投与後もマウス腸炎モデルにおける腸炎の増悪は認められていない。炎症性腸疾患において核酸医薬であるアンチセンスの局所治療が注目されている。私たちは、真菌の一種であるSchizophyllan (SPG)が一本鎖核酸(アンチセンス)と高分子複合体を形成すること利用し、SPGとantisense TNF-αの複合体を作製し、この複合体のin vitroでの作用および腸炎マウスモデルに投与を行い治療効果について検討を行った。2.5%デキストラン硫酸ナトリウム(DSS)急性腸炎モデルを使用し、サイトカイン発現を検討したところ、TNF-α、IL-1β、IL-6の発現増加を認めた。腸管由来のマクロファージをリポポリサッカライド(LPS)で刺激したところ、腸炎組織由来のマクロファージは多量のTNF-αを分泌した。SPGのレセプターであるdectin-1の発現は腸炎組織由来のマクロファージに発現が増強していた。そこで、マクロファージに対する複合体の効果について検討を行った。腸炎組織由来のマクロファージに、蛍光標識した複合体を添加し、取り込みについて検討を行ったところ、複合体の投与で有意な取り込みが認められた。その取り込みは4時間で約40%の細胞に認められた。また、複合体のTNF-αの抑制効果について検討を行ったところ、濃度依存性に抑制を認めた。DSS急性腸炎モデルに、0.5mg/kgを週3回の注腸投与を行い、局所治療効果の検討を行った。複合体投与により腸炎による体重減少や腸管長の短縮は著明に抑制された。内視鏡所見では、炎症の程度は軽度となり、組織学的にも炎症細胞の浸潤や潰瘍形成は著明に改善を認めた。腸管組織のサイトカイン発現についても、改善を認めた。以上より、複合体投与はTNF-αの産生を有意に抑制し、腸炎を有意に改善した。

SPGを使用したデリバリーシステムにより、核酸医薬が炎症性腸疾患対する新しい治療戦略となりうることが期待される。炎症性腸疾患において核酸医薬の経口や注腸による局所治療が注目されている。私たちは、真菌のシゾフィラン(SPG)がアンチセンスと複合体を形成する特性利用し、腸炎の治療効果について検討した。デキストラン硫酸腸炎マウスモデルを使用し、人と同様にTNF-αをターゲットとした。SPG結合antisense TNF-αを作製し、TNF-αを産生するマクロファージへの効果的な取り込みと抑制効果をin vitroにて確認した。腸炎モデルに注腸投与を行なったところ、有意にTNF-αを抑制し、腸管炎症を改善させた。このデリバリーシステムを利用し、より効果的な局所治療効果が期待できるものと考えられる。TL1Aをターゲットとしたアンチセンス配列の決定、またTL1A-siRNAの使用については、in vitroにて十分な発現抑制が確認できず、遅れが生じている。また、自然発症腸炎モデルであるSAMP1/Yitマウスの繁殖が困難となりSAMP1/Yitマウスを使用した実験に支障をきたしている。しかし、デリバリーシステムによる治療についてはSPG-アンチセンスTNF-alpha複合体を使用し、DSS腸炎およびDSS+AOM発癌モデルにおける腹腔内投与と同様に、注腸投与でも治療効果が確認された。今後は投与量や投与期間、副作用の有無など詳細に検討していく必要があると考えられる。炎症性腸疾患SPG-アンチセンスTNF-alpha複合体の腹腔内投与だけでなく、注腸投与により治療効果があることが分かってきた。今後は、このSPGによるデリバリーシステムの有用性を確立するため、投与量、投与間隔、炎症の改善度など繰り返し評価を行ううえで、DSS急性腸炎および発生に時間を要する発癌モデルを使用した実験を、研究が煩雑にならない適切なマウス数で並行して研究を行っていく。また、共同研究を行っている北九州市立大学とも協力し、研究を推進していく。TL1Aに対するアンチセンスを作製し、TL1Aの抑制効果の検討を行っていたが、十分な抑制効果が得られなかった。アンチセンス配列の設定に対し時間がかかっており、TL1Aを主体とした実験自体の進行に遅れが生じている。しかし、新規デリバリーシステムの特徴はマクロファージや樹状細胞から分泌される様々なサイトカインを抑制することができるため、TL1Aと並行しながらTNF-alphaなどの炎症性サイトカインをターゲットとすることでドラッグデリバリーシステムの開発を進めていくことができている。今後は全身投与だけでなく、注腸や経口投与による治療法の確立を進めていく。依然としてin vitroによるTL1Aのアンチセンス配列が確定できないこと、および自然発症モデルであるSAMP1/Yitマウスの繁殖がうまくいかず、このマウスを使用したin vivo実験が進まなかったことがあげられる。
交流ピンチ力による溶融金属中介在物除去装置の試作

溶融金属中に懸濁する非金属介在物が最終製品に残留すると、製品の傷や割れなどの重大な問題を引き起こす。そこで本研究では、この非金属介在物を交流ピンチ力を利用して除去する方法を開発することを目的として以下のような研究を行った。1.交流電磁力場での介在物粒子の挙動調査KCl水溶液を満たしたガラスセル中に互いに直角方向から交流電流と交流磁界を印加して、溶液中に鉛直下方の電磁力を作用させる。液中に液より比重の大きいポリスチレン粒子を投入して粒子に加わる重力と電磁力が釣り合う条件を求めた。この条件は直流電磁力の理論的条件と一致し、既往の理論が交流場でも適用できることが分かった。2.水銀を用いたモデル実験(1)ピンチ圧力の測定:円筒内の水銀に交流電流を流し、マノメータ法によって管壁と中心軸間の圧力差(ピンチ圧)を測定した。結果は理論に一致した。(2)水滴の泳動実験:電流を印加した円筒内の水銀に下部から水滴を注入し、水滴の軌道を調べた。その結果、数100Aの電流で水滴を水銀から分離し得ることが分かった。3.溶融スズからの介在物除去実験まず、溶融スズ中に介在物を懸濁する方法を検討した。溶融スズを撹拌槽内で激しく撹拌しながらZrO_2と混和して圧粉したスズを投入してZrO_2の残留率を調べた。その結果0.05%の残留率が得られた。つぎにこのスズ融液を装置内に満たし、交流電流を印加してZrO_2の除去率を調べた。ZrO_2粒子は200Aの電流で70%以上除去されることが確認された。なお、スズ中のZrO_2残留率が少なくて、流通系を用いた除去実験は実施できなかった。そこで本研究では、この非金属介在物を交流ピンチ力を利用して除去する方法を開発することを目的とした。平成6年度は装置の開発に必要な基礎的知見を得ることを主たる目的として、以下のような研究を行った。1.水銀-水系のモデル実験(1)ピンチ圧力の測定:内径20mmのガラス管に水銀を満たし、ガラス菅の両端に取り付けた電極により水銀に交流電流を印加した。このとき水銀中に発生する圧力変化ΔPをマノメータにより測定した。電流を印加すると円管内の水銀が旋回する現象が起こり、これによってΔPが理論値の約1/2となった。しかし旋回を強制的に抑制するとΔPは理論値と一致した。この旋回現象は他への応用の可能性があり、今後も検討を行う予定である。(2)水滴の泳動実験:上述の水銀中に下部から細管ノズルを挿入し、既知のサイズの水滴を発生させる。ノズルより離れた水滴は浮力によって上昇しながらピンチ力の作用で壁に向かって泳動し、やがて壁に付着する。この付着位置と印加電流との関係を調査した。水滴の直径は約2mmで、電流は100-600Aの範囲で変化させた。水滴の付着位置は理論値とほぼ一致した。以上の実験によって本法の有効性が確認できた。2.溶融金属中介在物生成実験本法による介在除去実験を行うためには、実験の容易な低融点金属中にサイズおよび量を正確に規定した介在物粒子を懸濁する必要がある。その方法としては、溶融錫-アルミニウム合金中に酸素を吹き込む方法、溶融錫中に金属粒子と酸化錫粉末との圧粉体を投入する方法などを試みているが、未だ十分な成果は得られていない。次年度の引き続き検討を行う。

つぎにこのスズ融液を装置内に満たし、交流電流を印加してZrO_2の除去率を調べた。ZrO_2粒子は200Aの電流で70%以上除去されることが確認された。なお、スズ中のZrO_2残留率が少なくて、流通系を用いた除去実験は実施できなかった。溶融金属中に懸濁する非金属介在物が最終製品に残留すると、製品の傷や割れなどの重大な問題を引き起こす。そこで本研究では、この非金属介在物を交流ピンチ力を利用して除去する方法を開発することを目的とした。平成7年度は、交流電磁力場での介在物粒子の挙動について検討し、次いで溶融金属からの介在物粒子のピンチ力による除去実験を行った。1.交流電磁力場での介在物粒子の挙動調査KCl水溶液を満たしたガラスセル中に互いに直角方向から交流電流と交流磁界を印加して、溶液中に鉛直下方の電磁力を作用させる。液中に液より比重の大きいポリスチレン粒子を投入して粒子に加わる重力と電磁力が釣り合う条件を求めた。この条件は直流電磁力の理論的条件と一致し、既往の理論が交流場でも適用できることが分かった。2.溶融金属からの介在物粒子のピンチ力による除去(1)介在物懸濁金属融液の調整:粒径のそろった非金属粒子を分散した金属融液を得るために種々の予備実験を行った。最終的にはスズ-ZrO_2粒子系を選択し、整粒したZrO_2粒子とスズ粉末を混和した圧粉体を溶融スズの攪拌浴に投入する方法を採用した。(2)除去実験:ZrO_2粒子を分散した溶融スズを装置内に入れ、数100A程度の電流を印加して粒子を除去できることを確認した。ZrO_2粒子の懸濁量を一定に制御することが困難であったため、初期に予定していた流通系での除去実験は実施できなかった。今後、溶融金属への粒子の混入方法を更に検討し、除去実験のための明確な初期条件を得る努力をする必要がある。
イメージング・プレート画像読取り装置の性能評価

白色シンクロトロン放射X線によりチタン酸ストロンチウム単結晶の透過型ラウェ回析像をイメージング・プレート(IP:フジ写真フィルム(株))に記録し、BA100スキャナーで画像を読取った。試料およびIPを平行移動させ、直径16mm、厚さ0.3mmの単結晶板の全体の回析像を得た。(100)表面に対し色々の方向からX線ビームを入射させ、約70個の逆格子点に対応する像を得た。これらの回析斑点は波長0.20.4AのX線により生じている。個々の斑点は顕微トポグラフ像になっており、像内にチタン酸ストロンチウム単結晶の成長欠陥に対応する微細なコントラストが認められる。画像解析には(株)サピエンスのソフトウエアSuper Frame2、Super Tableauを用いた。25cm×20cmのIPの画像を圧縮し、パソコンのCRT画面に表示した。SuperTableauで個々のラウエ斑点のデータをディジタル的に切出し、灰色表示曲線を種々に変化させて微弱なコントラストを可視化し、成長欠陥のコントラストの回析ベクトルによる変化、X線波長による変化を研究した。主な成果は、(1)チタン酸ストロンチウムはきわめてX線吸収率の高い物質であるが、IPの使用により回析顕微像が24secの露光時間で記録できた。(2)水熱法で育成した単結晶の成長分域、分域毎の格子面の傾き、結晶粒界の組織IP像で観察された。X線フィルム記録には観察されない微弱な欠陥像が、レスポンス曲線の調整により高コントラストで表示された。
富士山における植生保全と修復-フジアザミとミヤマハンノキを用いて-

フジアザミは日本列島中部に分布する植物である。中部地方においても、特に富士山の南東部に集中的に分布している。富士山の宝永山は1707年に噴火し、南東面の御殿場方向に広大な裸地を作った。この部分は現在でも広く裸地となっているが、部分的には多年生草本植物を中心とした植生が回復している。近年そのような場所に多大な人為的な撹乱が生じ、裸地が広がりつつある。一度裸地化した部分はその回復に多くの時間を必要とする。ここでは、富士山に自生するフジアザミを用いて、植生の保全と修復に関する基礎的な研究を行った。その結果、ヒジアザミは植生を保全し修復するためには、極めて有用な植物であることが明らかとなった。特に、多量の発芽可能な種子を生産すること、種子の大きさにバリエーションがあること、苗が作りやすく移植が容易であること、などが実験的に証明された。種子のバリエーションでは1頭花に成熟する種子が小型のものから大型のものまで、約3倍の違いがあった。実験の結果、自然状態の土壌条件下で、各々(大型から小型種子)の役割が明らかとなった。同時にミヤマハンノキの代表的な群落を調査し、その特性を明らかにした。その結果、フジアザミ群落で修復を行った後、ミヤマハンノキ群落に移行することが理想的であることがわかった。本研究はフジアザミ群落から木本植物群落へと遷移が進行する過程を詳細に調査検討し、その結果をもとにフジアザミと木本植物の実生を移植することを試み、崩壊および撹乱が生じている富士山の亜高山帯の斜面をより早く安定化させ修復することを目的としている。本年度は第一に、前年度採取した種子をサイズクラス別に分け、それらについて重量の測定、発芽実験、被土実験を行い、種子の性質を明らかにした。移植実験を行うため、両者の種子から苗の育成を行った。本年度は苗の大きさを変えて移植し、それらの生長過程を測定した。ミヤマハンノキの育成はフジアザミに比較し、困難な点が多かった。秋期から初冬にかけ、両者の種子の採取を行った。現在、種子の採取、貯蔵方法について実験を行っている。また、ミヤマハンノキの窒素固定能力の測定方法について、検討を行っている。本研究ではフジアザミ群落から木本群落へと遷移が進行する過程を詳細に調査・検討した。その結果をもとにフジアザミと木本植物であるミヤマハンノキの実生を移植することを試みた。種子の播種・苗の移植実験には、富士山の高山・亜高山帯に自生するフジアザミとミヤマハンノキを用いた。ミヤマハンノキは富士山の崩壊地に出現する植物で、窒素固定をおこなう植物であるため、窒素固定能力をガスクロマトグラフィーを用いて測定した。その結果、窒素固定能が高い植物であることが証明された。両者を移植する実験により富士山の砂礫地の砂礫移動阻止に大きな役割を果たしていることが明らかになった。この結果の一部は日本生態学会誌(Japanese Journal of Ecology、49巻、1999)に報告された。さらに富士山において人間の撹乱のないフジアザミ群落とミヤマハンノキ群落の調査を行い、群落の構造を明らかにし、保全に対する指針を作成した。また、ミヤマハンノキについては、富士山の亜高山帯において10ヶ所の実験的調査区を設置し、詳細な毎木調査をおこなった。同時に土壌環境の調査をおこない、雪崩に対する抵抗性について検討をおこなった。
補助集光性カロテノイドの創製による海洋光合成初期過程の機構解明

藻類由来の多官能性カロテノイドのペリジニンおよびフコキサンチンは、海洋光合成初期過程を担う集光性補助色素であり、クロロフィルおよびタンパク質と共に超分子複合体(PCPおよびFCP)を形成し、吸収した光エネルギーを超効率的に(>95%および>80%)クロロフィルへ伝達する。本研究の目的は、この超効率的エネルギー伝達機構の解明である。これまでの分光学的研究により、ペリジニンおよびフコキサンチンは新規なICT(分子内電荷移動)エネルギー励起準位を持つことが明らかとなっている。これより、ICT準位の介在が海洋光合成の超効率的なエネルギー伝達に深く関わっていること、また、ICT準位の発現には、両者の化学構造に共通な「アレンとカルボニル基が共役した特徴的なポリエン構造」が重要であることが提唱されている。超効率的エネルギー伝達機構の解明には、ICT特性をチューニングしたカロテノイドを組み込んだ超分子複合体の再構成とそのエネルギー伝達効率の測定が必須となるが、我々の研究アプローチは、ペリジニンおよびフコキサンチンをリード化合物とし、超分子複合体の再構成が可能なカロテノイド類縁体を創成することである。平成29年度は、ペリジニンからカルボニル基を取り去った構造を持つデオキシペリジニンの合成に成功した。平成30年度は、フコキサンチンと同じ共役鎖を持ち、フコキサンチンに類似したICT特性を持つことが分かっているパラセントロンに注目し、2種のパラセントロン誘導体の合成を達成するとともに、側鎖にアシロキシ基を持つ天然物19-ヘキサノイルオキシパラセントロンの合成に取り組んだ。天然物19-ヘキサノイルオキシパラセントロンの合成に向けて、側鎖に酸素官能基を持つ新奇な両官能性ポリエンフラグメントの合成に成功した。現在、カップリングによるポリエン鎖の伸長を検討している。また、ICT特性をチューニングしたカロテノイド創成の一環として、共役鎖長の短いパラセントロン誘導体、および、カルボニル基をアセタールに変換したパラセントロン誘導体の合成に成功した。19-ヘキサノイルオキシパラセントロンの合成を達成する。また、以前に合成したデオキシペリジニンをはじめ、合成できたパラセントロン誘導体を用いた超分子複合体の再構成の研究を推進する。カロテノイド合成法の拡張を目指し、鈴木-宮浦カップリング法、Stilleカップリング法に加え、檜山カップリング法を組み入れた新たなポリエン鎖の構築法の検討に着手する予定である。超効率的エネルギー伝達機構の解明には、ICT特性をチューニングしたカロテノイドを組み込んだ超分子複合体の再構成とそのエネルギー伝達効率の測定が必須となる。そこで本研究では、超分子複合体の再構成が期待できるICT特性を軽減させたカロテノイド類縁体として、デオキシペリジニンをデザインした。デオキシペリジニンは、ペリジニンのイリデンブテノリド部位のカルボニル基を取り去った構造を持ち、分子サイズおよび形状はペリジニンと酷似している。したがって、既存の技術によりペリジニンをデオキシペリジニンに置き換えた疑似PCPの再構成が期待できる。平成29年度は、デオキシペリジニンの合成に取り組み、両官能性ポリエンフラグメントの合成とそれらのカップリングにより全合成が達成できた。デオキシペリジニンが持つジヒドロフランが共役したポリエン骨格は天然カロテノイドには存在せず、その安定性および性質を明らかにすることができた。両官能性ポリエンフラグメントのカップリングによるポリエン鎖の伸長を鍵として新奇なデオキシペリジニンの合成に成功した。金触媒を用いた分子内環化によるこれまでに類例がないポリエンが共役したジヒドロフラン環の構築に成功した。

超効率的エネルギー伝達機構の解明には、ICT特性をチューニングしたカロテノイドを組み込んだ超分子複合体の再構成とそのエネルギー伝達効率の測定が必須となるが、我々の研究アプローチは、ペリジニンおよびフコキサンチンをリード化合物とし、超分子複合体の再構成が可能なカロテノイド類縁体を創成することである。平成29年度は、ペリジニンからカルボニル基を取り去った構造を持つデオキシペリジニンの合成に成功した。平成30年度は、フコキサンチンと同じ共役鎖を持ち、フコキサンチンに類似したICT特性を持つことが分かっているパラセントロンに注目し、2種のパラセントロン誘導体の合成を達成するとともに、側鎖にアシロキシ基を持つ天然物19-ヘキサノイルオキシパラセントロンの合成に取り組んだ。天然物19-ヘキサノイルオキシパラセントロンの合成に向けて、側鎖に酸素官能基を持つ新奇な両官能性ポリエンフラグメントの合成に成功した。現在、カップリングによるポリエン鎖の伸長を検討している。また、ICT特性をチューニングしたカロテノイド創成の一環として、共役鎖長の短いパラセントロン誘導体、および、カルボニル基をアセタールに変換したパラセントロン誘導体の合成に成功した。合成できたデオキシペリジニンの物性評価ならびに、これを組み込んだ超分子複合体の再構成を試みる。一方、これまでの研究により、超効率的エネルギー伝達機能を持つフコキサンチンの類縁体であるパラセントロンがICT特性を持つことを明らかにしている。そこで、超分子複合体の再構成を視野に入れ、パラセントロンをリード化合物として、ポリエン鎖長の変化、および、カルボニル基の化学修飾によりICT特性をチューニングしたパラセントロン類縁体をデザインし、その合成に取り組む。19-ヘキサノイルオキシパラセントロンの合成を達成する。また、以前に合成したデオキシペリジニンをはじめ、合成できたパラセントロン誘導体を用いた超分子複合体の再構成の研究を推進する。カロテノイド合成法の拡張を目指し、鈴木-宮浦カップリング法、Stilleカップリング法に加え、檜山カップリング法を組み入れた新たなポリエン鎖の構築法の検討に着手する予定である。(理由)今後の当該研究の推進には、当初想定していなかったオレフィンメタセシス反応などを組み込む必要があり、多種多様な金属触媒およびリガンドが新たに必要となる。そのための費用として当該年度の直接経費の一部を基金として次年度に繰り越した。(使用計画)基金として繰り越した分は、上記を含む比較的高価な試薬の購入に充当する計画である。また、研究を担当した大学院生の学会参加費、交通費および宿泊費の補助にも充当したい。今後の当該研究の推進には、種々の金属を用いたカップリング反応に加え、当初想定していなかったオレフィンメタセシス、檜山カップリング反応などを行う必要があり、多種多様な金属触媒およびリガンドが新たに必要となる。基金として繰り越した分は、上記を含む比較的高価な試薬の購入に充当する計画である。
腹部CT画像を用いたICU-AWの早期発見方法の開発

敗血症を呈した患者に起こる全身的な筋力低下を生じる状態をICU-AWという。ICU-AWの診断はMRCスコアが用いられ、48点未満がICU-AWと定義されている。しかし、ICU在室中の敗血症患者は鎮静・せん妄などの状態にあることが多く、筋力評価に支障をきたす因子があるためMRCスコアで評価することは難しい。そのため、ICU入室中の患者に対してICU-AWの診断は難しい。我々の研究はICUに入室した敗血症患者の精査に用いられるCT画像に着目した。そこで、腹部CT画像から骨格筋断面積を算出しMRCスコアとの関連性を明らかにすることで、ICU-AWを早期発見することが本研究の最終目標である。
ニホンナシのS不和合タンパク質群の定性および応用に関する研究

ニホンナシのS_2遺伝子に対応する花柱タンパク質について、`おさ二十世紀'自殖第一代への遺伝を調査した。自殖第一代におけるS_2タンパク質の分解比は約3:1(S_2タンパク有:無=11:4)となり、S_2タンパク質がS遺伝子産物であることを強く支持した。しかし、`おさ二十世紀'の自家和合性はS_4遺伝子の変異であり、S_2遺伝子をもつ花粉は受精できないという報告があり、この考えとは一致しなかった。Nicotiana alataのSタンパク質はRNase活性を有し、N.tabacumの自家和合性はRNaesの欠損であるという報告が近年なされ(McClureら,Nature,1989)、この点をニホンナシで検討した。`おさ二十世紀',`二十世紀'および`おさ二十世紀'由来の自家和合と自家不和合系統計6個体の花柱タンパクのRNase活性を比較したところ、それぞれ3848Units(Unit=1.0A260/min/mgタンパク)とほぼ一定の活性値内であり、自家和合系統で低いという傾向は得られなかった。さらに、電気泳動分離したS_2タンパク質のRNase活性を測定したが、N.alataで報告されているような強い活性は認められなかった。従って、ニホンナシの自家(不)和合性の生理学的メカニズムは、Nicotianaとは異っていると推察された。ニホンナシ花柱からのRNA抽出が極めて困難であり、抽出方法の検討にかなりの労力を費した。様々な方法を試行錯誤した結果、ホットバッファ-法(抽出時に磨砕液を90°C処理する方法)での抽出効率が優れていた。このRNAからオリゴ(dT)セルロ-スカラムでmRNAを精製してcDNAライブラリ-を作成したが、得られたcDNAの大部分が1Kb以下であり、抽出過程でmRNAが断片化しているものと考えられた。現在このライブラリ-を使ってS_2遺伝子をクロ-ニング中であるが、RNAの抽出方法についても更に検討中である。
数理モデルに基づく人工呼吸監視制御の新しい展開

人間の呼吸系の特性は各個人によって異なっており,各患者の呼吸システムの特性を推定し,その結果に基づいて人工呼吸の換気条件を適切に設定することは安心安全の医療に取って必要不可欠である.本研究では,ファジィロジックによる肺エラスタンス表現を用い,そのエラスタンスを含んだ非線形2階微分方程式で呼吸のダイナミックスをモデリングし,呼吸の観測データからモデルのパラメータを推定することによって各患者の呼吸特性を推定し,その推定結果を用いて人工呼吸の気圧上限値などの換気条件を決めるアプローチを提案している.患者の呼吸モデルのパラメータは人工呼吸の換気条件の設定において重要な根拠となり,特に肺エラスタンスは気道気圧上限値の決定に重要な役割を果たす.モデルの簡便さのため多くの場合は肺エラスタンスのヒステリシスを無視してきたが,実際呼気と吸気時に肺のエラスタンスは異なり,静的P-V曲線においてヒステリシスが存在している.本研究では,呼吸の静的P-V曲線の本来の姿を数理的にとらえ,そのモデル手法を構築するものであり,ファジィロジックの非線形関数近似能力及び自然言語表現能力に着目し,ファジィエラスタンスモデルを提案し,そのモデルの推定法を開発した.まず,異なる未知パラメータセットを持つ関数型SIRMs(Single Input Rule Modules)ファジィエラスタンスモデルを仮定し,呼気と吸気の呼吸測定データを別々に用いてパラメータを計算し,それぞれのエラスタンスを推定し,呼気と吸気の推定P-V曲線を合わせてヒステリシスを表現する手法を提案している.また,ファジィルール後件部関数表現形式のモデル推定精度への影響を調査し,後件部の関数系が1次あるいは2次が望ましいことを明らかにした.ファジィモデルにおいてはファジィ変数のメンバシップ関数を決定しなければいけないが,その手法として自然界の群知能を模倣したアントコロニー最適化法を導入してファジィ変数の初期設定から最適設定を見つける手法を提案した.さらに,ファジィメンバシップ関数が変わるとファジィ後件部推定の適用データ範囲が変化することから,肺エラスタンスとファジィメンバシップ関数の交互繰り返し最適化によるパラメータ推定法を検討し,有用な知見を得ている.人工呼吸において,患者の呼吸システムの数理モデルを建て,そのパラメータを推定することによって,患者の呼吸システムの特性を特定でき,適切な換気条件を設定することが可能となる.本研究では,ファジィロジックの非線形関数の表現力と自然言語的表現能力に着目し,呼吸システムの弾性特性を表すエラスタンスをファジィ関係でモデル化し,人工呼吸中の気圧,流量などの観測データから,このファジィモデルを含む全体の呼吸システムのでパラメータを推定する手法を提案している.呼吸システムのエラスタンス特性(P-V曲線)は,人工呼吸の圧力上限値を決める重要な根拠となるもので,このエラスタンスのファジィ表現により,気圧上限値を決定するファジィ推論システムとの親和性が高くなり,人工呼吸医療支援システム全体がより構築しやすくなる.前年度の研究では,未知パラメータセットをもつ関数型SIMRs(Single Input Rule Modules)ファジィエラスタンスモデル構造を採用し,人工呼吸時の測定データからパラメータを推定する手法を提案した.この手法では空気体積の度合いを表すファジィメンマシップ関数を設定する必要があり,その設定が推定精度の大きく影響するためにアントコロニー最適化手法を導入して最適化していたが,計算時間が長く,呼吸モデル推定の実時間性に危惧が生じていた.本年度においてはその改善策として,ランダム型プリ探索プロセスと導入し,本格手に繰り返しモデルパラメータを推定する前に,比較的条件の良いメンバーシップ関数を設定でき,効率よくモデルの推定を行うことが可能となった.また,メンバーシップ関数の更新とファジィ後件部のエラスタンス項のパラメータ推定を効率的に更新していく非線形繰り返し推定法を改善し,計算効率を図った.人間の呼吸システムの特性は個人によってそれぞれ異なっており,人工呼吸に際しては各患者の特性に合わせて換気条件を設定することが望ましい.そのためには呼吸システムの数理モデルを建て,患者各々の呼吸システムを特徴付けるパラメータを呼吸データから推定し,その推定結果に基づいて適格に呼吸の換気条件を決定するアプローチが有力である.本研究では,ファジィロジックの非線形関数の表現力と自然言語的表現能力に着目し,呼吸システムの弾性特性を表すエラスタンスをファジー関係でモデル化し,人工呼吸中の気圧流量などの観測データからこのファジィモデルを含む全体の呼吸システムのパラメータを推定する手法を提案している.呼吸システムのエラスタンス特性(P-V曲線)は人工呼吸の気圧上限値を決める重要な根拠となるので,このエラスタンスのファジィ表現により気圧上限値を決定するファジィ推論システムとの親和性が高くなり,人工呼吸医療支援システム全体がより構築しやすくなる.前年度までの研究では,関数型SIMRs(Single Input Rule Modules)ファジィエラスタンスモデルを採用し,人工呼吸時の測定データからパラメータを推定する基本方法とランダム型プリ探索プロセスを導入した改良推定アルゴリズムを開発した.本年度の研究においてはさらに,パラメータ推定方法に工夫を加え,ステップ1)エラスタンス以外の項のパラメータ推定;ステップ2)ファジィ変数ランダム探索;ステップ3)肺エラスタンス項のパラメータ推定;ステップ4)肺エラスタンスの推定;ステップ5)肺内気圧推定値を用いた繰り返し推定といった各ステップを通して精度良く肺エラスタンスを推定する本格手になアルゴリズムを開発した.また,肺弾性の履歴特性,呼吸の不完全周期性,時間特性,インターネット介在のシステム構築を考慮した試行錯誤を重ね,有益な知見を得ている.人間の呼吸系の特性は各個人によって異なっており,各患者の呼吸システムの特性を推定し,その結果に基づいて人工呼吸の換気条件を適切に設定することは安心安全の医療に取って必要不可欠である.