hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
農用ゴム履帯車両の動力・振動特性と最適設計パラメータの決定

さらに、本研究代表者が構築した剛性路面を走行するゴム履帯車両の力学モデルにより転輪の走行抵抗を理論的に解析し、実測値との比較を行い、走行抵抗を減少させうる設計パラメータの探索を試みた。まず、始めに転輪の内部抵抗と転輪に作用する鉛直荷重との関係を明らかにするため、油圧シリンダー、裁荷台から構成される転輪とゴム履帯間に生じる転動抵抗を測定する室内試験装置を試作した。本試験装置による計測結果から、ゴム履帯に対する転輪の転動抵抗は、鉛直荷重の作用により芯金ピッチを周期とする変動を生じることが判明した。さらに、転動抵抗の変化と転輪の鉛直変位より導出した履帯面上の傾斜正接値の変化に相似性が有ることと、最大・最小値の位置がほぼ一致することから、転動抵抗の変化は転輪の上下動に起因することが明らかとなった。そこで、本結果に基づき、ゴム履帯走行部に関する3次元力学モデルを用い、転輪の履帯に対する転動抵抗を組み合わせた走行抵抗シミュレーションを行い、履帯走行装置の実機にて測定された走行抵抗の実測値と比較を行い、その妥当性を検討した。なお、本モデルとの力学条件(荷重条件)を実測値と合わせるため、走行実験での実測値から空転トルクの半分の負荷を差し引いた。これは、力学モデルでは走行路面と接地する履帯重量が含まれていないためである。以上の結果を踏まえ、シミュレーションとの比較を行った結果、3パターンの転輪配置全てにおいて定量的な一致を見るとともに、配輪配置の良否によりその大小が異なることが明らかとなった。。このことにより、走行抵抗を減少させうる設計パラメータとして転輪配置が挙げられることが理論的に証明された。本年度は最終年度としてまず、農用ゴム履帯走行部の振動特性を表現しうる従来までの動的モデルならびに運動方程式の解についての精度を定量的に検討した。最初に、初年度の実測値より同定して得られたkならびにcにより各転輪直下の動荷重を算定し、実測値と比較した結果、第1転輪及び第4転輪直下に作用する実測値の動荷重はゴム履帯の巻き掛けの影響により周期的に変動しており、モデルによる算定結果よりも増加傾向にあることが明らかになった。一方、第2、第3転輪においては巻掛けの影響が無いためか、定量的に一致する傾向が見られた。そこで、モデルの妥当性とこれまでの計算精度から、パラメータを同定する実測データを第2、第3転輪の動荷重値として再度計算を行った結果、同定後のピッチング角加速度値及び上下加速度値共に評価値は上昇した。しかしながら、上記同定手法に用いたガウス・ニュートン法は転輪動荷重からの同定において、初期誤差が大きく、同定対象のパラメータの数が多い場合、解が収束せず発散する場合が多く、本研究の同定問題に使用するツールとしては限界があることが指摘された。そこで、新たな同定法である、レーベンベルグ・マルカートを本研究に適用することを試みた。マルカート法は最急降下法とガウス・ニュートン法の折衷的同定法であり、特に、初期誤差に対する収束性が良好であることが文献等で紹介されている。そこで、従来行ってきたガウス・ニュートン法と比較する目的で、同条件でマルカート法により同定した結果、同定すべきk、cに関する10個のフーリエ級数パラメータは全て同時に収束可能となって解が得られた。また、初期誤差による解の発散も認められず良好であった。
重度・重複障害児の反射学習と認知学習に関するノード階層性の体系化

本年度は、重度・重複障害児(以下重障児と略す)の分析・結合に研究をついやした。即ち、前年度の重障児における反射学習と認知学習において、反射学習と認知学習の統合を如何に研究アプローチするかが一番の困難点であった。反射学習においては階層性が明確に分類され、脳幹-脊髄系レベルのATNR・STNR・TLR.更には中脳における立ち直り反応とパラシュート反応が生起されれば運動学習は一応成功とみることができる。これは首すわりの成立と三次元世界の成立を意味する。重障児においてはこの脳幹-脊髄系レベルの完成が反射学習の根度にあることは間違いないと考えてよい。しかし認知学習が極わめてむつかしい。それは脳内の変化をおう場合、MEG、MRI、CTスキャン、PET等の研究機器がどうしても必要となる。最近50-3等のNorでの研究プロセスでは明らかにされた部分がかなりあるが、重障児においては未だなされていない。この度、筆者は観察によって事実をみることから始めなければならなかった。VTRと観察において事実、父母まわりの兄弟姉妹、家、自分のきている衣類、つまり、自己と自分の周囲の環境は認知してゆくことが首すわりとともに学習されてゆくことがわかった。これらは、明らかに学習というまわりのものの注意をもって行われるもので、y=f(x)という一番大切な公式を人間が人間として育んでゆくことの大切さを表わしているものと思われる。それ故、認知学習はノードノという自己が無意識のうちに日常生活の中に幼き大きく経験という学習が存在していることを忘れてはならぬであろう。このことは、固有系、前庭系、触覚系、小脳、基底核が脳幹-脊髄系レベルに機能活動化され、ひいては、大脳辺線系おも賦活するものと考えられる。重障児といえども教科学習は大脳の新々皮質に通じ大きな新しい学習を可能とするという発見をしたのである。重度・重複障害児の首すわりにおける反射学習と認知学習のノード階層性の体系化においてまず始めに考察されたことは反射学習(運動学習)のノード階層性についてゞある。それは、重度・重複障害児においては、脳幹部が大脳皮質活性化のメインスイッチであることが、触覚系並びに“うつ伏せ"によって明確に考察された。それ故認知学習を含めて次の如き仮説モデルをたてゝ現在検討している。即ち、図1のように考察した。これは、約延べ3000名の重障児のCPとあるける重障児をDTR、あるいはVMA、更にMacで検討してみるとき、彼等の反射学習と認知学習は脳幹部によって始めて、明らかに大脳皮質が活性化することを自発性瞬目でとらえることが可能である。何故ならば、脳幹部が活性化すればするほど瞬目(自発性)は始めはふえるが、それが対称を認知し始め注意の集中が始まると、瞬目が1/(10)の値に示めし、対称を脳でしっかりと認知していることが明らかになった。このことは養護訓練において“うつ伏せ"と触覚系の刺激を重要視するとともに、リハビリだけでなく、学習が可能であることを明確に示唆しているものと考えてよいであろう。以上の点から、今後、自発性瞬目と重障児の学習がノード階層性によって体系化づけられることを念頭におき、反射学習の脳幹部での活性化がどのように認知学習に影響を及ぼすのか、あるいは、脳幹部そのものの活性化が大脳皮質の認知学習とどのように関係しているのか、むつかしい問題ではあるが、モデルを中心に、検討考察を加えてゆきたいと考えている。

一般に重度・重複障害児はいわゆる反射学習においては、脳幹-脊髄レベルの中脳を中心とした姿勢反射の学習成立が重要である。即ち、それにはAクルR、SクルR、TLRの反射の同化つまり、随意性の調和と独立性、原子反射の随意性との調和がもっとも重要であることが分かった。更に、パラシュート反応(四つ)と、中脳における四つの立ち直り反射の完成が両側性を、活性化し、大脳皮質の本来の活動をはやめる。このためには固有系、前庭系、触感系、並びに小脳、基底挽との連携が重要となる。又、認知学習においては、日常生活の自己と自己の周囲の知識の獲得がアプリオティに存在するものとする。即ち、そのプロセスを学習してゆくものであると考えてよいであろう。やはり、認知と反射運動の学習は小脳と基底挽を中心として、触角系問有質等、前庭覚等を柱として同時に並行して遂行されてゆくものであると考えて良い。その点、MRI、MEG、PET、CTスキャン等で確認してゆくことが重要であろう。なぜならば、脳の中でのPROCESSはこの利巌なくしては、みることが不可能に近いし、又この利巌によって、重度重複障害児の養訓が学習と結びつくと考えるからである。
超微細塑性加工と相分離現象を融合した高アスペクト比ナノ微細加工プロセスの創成

ナノスケールでの塑性加工による転位導入とそれによる相分離の制御の基礎研究を、hcp基相からのfcc基相への拡散-変位型析出が発現するTi-Al合金を用いて行った。析出相の核生成サイトの一つ一つの位置の制御を目指して、Al過飽和Ti3Al単結晶に超微細塑性加工により導入した転位組織を詳細に調べ、その変形組織からのTiAl相の析出挙動を解明した。将来の大面積での加工も見据えて、多結晶体の熱間鍛造で形成される加工組織と、その熱処理で得られるナノ層状組織を観察し、TiAl相を選択溶解することで高アスペクト板状ポアを有す多孔体を創製した。加えて陽極酸化することで階層的ナノラメラ多孔体創製にも成功した。光学素子等として重要なナノサイズの周期立体構造体の製造はリソグラフィーで行われているが、大がかりな真空プロセスが不可欠であり、作製できる構造体のアスペクト比にも限界がある。一方、合金の相分離現象には高アスペクト比のナノ構造を自発的に形成するものが多い。但し、通常の熱処理で生じる相分離の起点は偶発的なため、得られる構造は大小の乱れを伴う。本研究では、大気中での超微細塑性加工を活用して相分離の起点を一定間隔に制御し、相分離後の選択溶解と組み合わせて高アスペクト比の周期的立体構造を製造する新しい加工技術の開発に挑戦している。平成25年度は、これまでの層状組織制御の研究において局所塑性加工領域での優先析出も確認されているTi-Al合金に注目し、超微細塑性加工によるγ-TiAl相析出サイトの制御を試みた。(A)Al過飽和α2相単結晶の作製:アーク溶解よりγ相とα2相が交互に積層した層状組織をもつTi-41at%Al母合金を作製した。光学式浮遊帯域溶融法による単結晶育成後、板状結晶を切り出した。板面は、γ-TiAl相が析出する(0001)面と垂直な、{1-100}面と{11-20}面を選択した.溶体化処理、真空封入後、α単相となる1473 Kにて溶体化した後に氷水中に焼き入れることでAl過飽和α2単結晶を得た。(B)超微細塑性加工と相分離によるγ相分布制御: (A)で得た結晶表面に、ダイヤモンドナイフを(0001)底面トレースに平行に押し当てて超微細塑性加工装置を用い、一定間隔で塑性変形領域を形成した。その内部組織を透過電子顕微鏡(TEM)にて観察したところ、変形部の下にのみ(0001)底面に沿って高密度な転位の帯が形成された。それに二相化焼鈍を施すと、変形部にのみγ相が析出した。すなわち超微細加工により析出物の位置を制御することに成功した。平成26年度の研究では、初年度の結果を理解するため、フェーズフィールドシミュレーションを用いて塑性変形で導入されるひずみエネルギーの組織形成に対する寄与を調べた。Alか飽和なα2単相の状態で局所的にひずみを導入してからγ相が析出する条件に保持するシミュレーションを行ったところ、ひずみを導入した箇所から優先的にγ相が成長する実験結果を再現することができた。このことから、局所塑性ひずみの導入によるγ相の生成位置の制御が原子レベルの積層の変化だけでなくサブミクロンオーダーのひずみ場の存在によっても影響されることが示された。また本手法をTi-Al系以外の合金系でも展開すべく、Ti-Al系と類似のHCP-FCC相変態が発現するAl-Ag系での実験を行った。しかしながらAl-Ag合金単結晶育成が困難であったため、Al-Ag合金の超微細加工と光学特性評価の代わりに、Ti-Al合金で得られるナノフィンアレイをテンプレートとしたAgの微細構造制御とその光学特性評価を行うこととした。なお、これまでの成果をまとめた論文がActa Materialia誌に掲載されるとともに、日本金属学会優秀ポスター賞を受賞するなど高く評価されている。上述のとおり、Ti-Al合金を用いた研究は順調に進んだが、Al-Ag合金の単結晶化が困難であったために、その光学特性評価にまでは行うことができなかった。材料組織層状組織をもつTi-Al結晶の製造、溶体化熱処理、超微細加工による転位導入、その熱処理によるγ相析出の分布の制御、すべてに予定どおり進展している。選択溶解の実験が遅れているが、多結晶での予備実験には成功しており、早急に挽回できる。

平成26年10月に研究分担者の所有する電子線描画装置のトラブルが発生し、同年内に実施する予定であったモールド作製ができない状況が続き、SiCモールドによるナノインプリント実験を行うことができなかった。そのため、その後の断面TEM試料作製、熱処理、組織観察に使用する予定であった費用が未使用となった。少し遅れていいる単結晶の選択溶解の実験を行い、Al-Ag合金系への展開、その光学特性を評価を進めるとともに、フェーズフィールドシミュレーションを行い、ひずみ導入による析出促進の速度論を構築する。平成27年2月になり同装置の修理が完了したので、これからモールドの作製ならびにナノインプリントを行う予定であるが、年度内に完了するのは困難である。従って未使用額分費用については、次年度に、ナノインプリント実験、TEM試料作製、熱処理、組織観察実験の費用として使用する。また、実験の予定を変更し、Ti-Al製テンプレートを用いてAgあるいはAuの微細構造の作製とその光学測定を行うので、その費用に充てる。当初、当該年度に米国材料学会(TMS)での発表を小泉が渡航して行う予定であったが、国内での他の重要な会議に出席する必要が生じたため渡航をキャンセルした。また、選択溶解実験のために装置を改良する必要も生じたが、その装置再設計製造の年度内実施が不可能であった。従って、これらを次年度に行うため、次年度使用額が生じた。米国学会渡航参加費用:400,000円実験装置改良参加費用:197,370円
血液透析の血管像とシャント音の自動計測とウェアラブル穿刺支援デバイスの開発

血液透析患者が来院した際のシャント血管の状態を可視化して、穿刺する前にシャント血管画像とシャント音データから、狭窄や穿刺困難な血管であると予想され、超音波診断装置での診断を勧める血管の位置情報を提示して、看護師、臨床工学技士の経験不足による穿刺失敗を減らすことを目的とした、「血管可視化装置」と「シャント音の自動計測分析装置」、さらには拡張現実感の得られる「ウェアラブル穿刺支援デバイス」を新規に開発する。
遺伝子改変マウスを用いたアストロサイトの機能の解明

本研究は、Cre/loxPシステムを利用してアストロサイト特異的にコネキシン43を欠損したマウスを作製・解析することにより、成体の脳のアストロサイトにおけるギャップ結合の役割を明らかにすることを目的として行った。1.アストロサイト特異的CReマウスラインの作製と解析S100b遺伝子のプロモーターを利用して、アストロサイト特異的にCre recombinaseを発現するトランスジェニックマウス(s100b-Cre Tg)を5系統作製し、それらを用いて、脳の部を除き、アストロサイト特異的な組み換えが起きることを確認した。2.コネキシン43遺伝子のfloxed alleleを持つマウスラインの作製ES細胞を用いたgene targetingを行い、Cx43 floxed alleleを作製した。解析の結果、このalleleは機能的に不完全でfloxed alleleとして用いることはできないことが明らかになった。しかし、組み換え後にコネキシン43のプロモーターの制御下でGFPが発現する様にデザインしたことで、コネキシン43発現領域でGFPを発現するCx43 KO alleleを得ることができた。このGFPの発現を利用して、脳におけるCx43の発現を細胞レベルで詳細に観察することが可能となった。3.コネキシン43遺伝子をアストロサイト特異的に欠損するマウスの作製作製したアストロサイト特異的Creマウスと共同研究者から入手したコネキシン43遺伝子のfloxed alleleを持つマウスを交配し、アストロサイトで特異的にコネキシン43遺伝子を欠損したマウスを得た。4.組織学的・電気生理学的解析ギャップ結合を介したアストロサイトの成体の脳における機能、とくに神経細胞に与える影響を明らかにするために、現在上記のマウスを用いて組織学的解析を行うと同時に、電気生理学的な実験を進めている。平成13年度では、コネキシン43遺伝子をアスロサイト特異的にノックアウトする系を構築した。1.アストロサイト特異的Creマウスラインの作製と解析アストロサイト特異的にCre recombinaseを発現するマウスを得るために、アストロサイト特異的な発現を示すS100b遺伝子のプロモーターを利用して、五系統のトランスジェニックマウス(s100b-Cre Tg)を作製した。次に、それらをCre recombinaseのレポーターマウスと交配し、組み換えがアストロサイトに特異的かどうかを検討したところ、脳の一部を除いては、アストロサイト特異的な組み換えが起きることが分かり、本実験の目的に使用できることが明らかになった。2.コネキシン43遺伝子のfloxed alleleを持つマウスラインの作製コネキシン43遺伝子のcoding regionを2つのloxP siteで挟み込んだ状態のallele (Cx43 floxed allele)を作製するために、ES細胞を用いたgene targetingを行い、目的のES細胞クローンを得、それらのクローンを用いてキメラを作製してgermline transmissionを得た。次に、得られたCx43 floxed alleleでCre recombinaseによる組み換えが起こることをgeneral deletor mouse (CAG-Cre)との交配で確認した。また、Cx43 floxed alleleが正常に機能していることを、Cx43 null alleleとCx43 floxed alleleを共に持つマウスがCx43 nullの表現型を示さないことから確認した。さらに、Cx43 floxed mouse lineと1.のs100b-Cre Tglinesの交配により、成体の脳でアストロサイ卜特異的にCx43遺伝子の欠失が起きることを明らかにした。
4成分Dirac型電子相関理論:励起状態と磁気化学への展開

昨年度迄において、4成分Dirac計算に必要な基底関数系の基礎的検討、Dirac理論と電子相関理論を組み合わせてた核磁気遮蔽定数などの物性計算を実施した。一方、4成分現実的な選択であるDirac理論と等価な相対論的2成分理論を展開した。また、相対論を必要とする各種物性や各種の分光スペクトルの解析を実施した。1.Dirac方程式の無限次変換による厳密な相対論的2成分法の開発:無限次FW変換法を実行するコンピュータープログラムを開発した。多電子原子におけるSCFエネルギーや軌道エネルギーの結果はDK2よりも良好にDirac-Coulomb法を再現することを確認した。この方法は原子番号118のような重原子でも破綻せず、適用範囲の広さが証明された。2.各種分子物性の計算方法の開発と応用:(1)円二色性及び磁気円二色性スペクトル円二色性(CD)、および磁気円二色性(MCD)スペクトルを計算するためのプログラムを開発した。MCDの相対論的効果が重原子を含む分子ほど重要となることを明らかにした。(2)核磁気共鳴スペクトルについて、(2-1)重原子核の磁気遮蔽定数-電子相関と相対論効果について研究した。(2-2)Dirac型電子相関理論に基づく核磁気遮蔽定数の計算を行った。(3)相対論項を考慮した分子磁化率の計算:SO相互作用を含む相対論補正(DK2)を施したTime-Dependent Generalized Unrestricted Hartree-Fock法を開発し、分子磁化率の計算を行った。TeH2などで有意な相対論効果があった。本年度は、以下の2つの研究テーマを実施した。これらの研究は、本研究課題の最終目標であるDirac型の電子相関理論の応用面を拡張するための試験的研究である。以下の研究成果から、本研究課題の重要性が確認された。Dirac型の電子相関理論の開発は現在進行中である。(1)重原子核の磁気遮蔽定数-電子相関と相対論効果X(-)とXO_4(-), (X=F,Cl,Br,I)のX核磁気遮蔽定数を計算し、相対論的効果と電子相関の効果、および両者がカップリングした効果について研究した。方法はMP2-DK2である。この系では、相対論効果が重原子で大きくなり、主としてフェルミ接触項に寄与するのに対して、電子相関の効果は、むしろ、軽ハロゲン分子で大きく、主としてpara項に寄与する。この傾向は、以前に研究したPb化合物とは異なっている。両者がカップリングする効果はIO_4(-)では有意な変化をもたらす。(2)Fe(III)-ポルフィリンの基底・励起状態と常磁性シフトFe(III)-porphyrin-biscyanide(-)の電子状態をSAC-CI法で計算し、基底状態が2Egであることを確定した。この結果は実験と一致した。また、基底状態のごく近傍に2B2gが存在し、置換基によって基底状態が2Egから2B2gに入れ替わるという実験的示唆を強く支持した。2Eg状態のCN基C-13常磁性化学シフトは-2787ppmと計算され、実験値-2516ppmと比較しうる値を得た。励起状態も含めて、常磁性化学シフトの挙動がスピン伝達機構により合理的に説明できることを示した。これらの研究は、Dirac型の電子相関理論の基礎となる基底関数形の開発と、応用面を拡張するために実施した相対論的効果に関連するNMR化学シフトの研究である。電子相関理論の基になるDirac-Fock法のエネルギーは特殊な基底関数依存性を示すため、この問題を解決する必要がある。小成分の基底関数が悪いとDirac-Fock-Roothaan法は変分崩壊を起こし、それを除々に改良するとエネルギーは上昇しながら厳密解エネルギーに接近する。

これを回避するには大きな基底関数系が必要である。我々はatomic balanceを満たす基底関数系を使うことによって、変分崩壊を起こさない適正なサイズの基底関数系を開発する可能性を示した。(2)Fe(III)-ポルフィリンの基底・励起状態と常磁性シフト開発を進めてきた相対論効果を含めた2成分型の計算方法を使って、以下の2テーマについての研究が進展したので報告する。(1)のCDスペクトルは電場-磁場の関与する典型的な分子物性であり、(2)の金属NMRには相対論が重要である。4成分型相対論の方法に関する進展、及びその応用については来期に報告する予定です。(1)ジカルコゲン化合物のCDスペクトルの解析ジフェニルジカルコゲン,(C6H6)-Ch-Ch-(C6H6),Ch=S,Se,Te,は溶液中で直ちにラセミ化するが、結晶状態では旋光角度およびCDスペクトルが観測される。しかしながら、Ch=S,Se,Teに応じてCD強度(旋光強度)が増加する特徴的な低エネルギー側ピークの帰属を初めとして、殆どの旋光強度ピークの帰属が不明であった。そこで我々は、高精度な励起状態の波動関数とエネルギーを与えるSAC-CI法を用いて、これらの化合物の励起エネルギーとCDスペクトルを計算した。その結果、低エネルギー側の第1ピークはCh-Chのσ-σ*三重項状態、第2ピークが最低一重項状態であると帰属した。この結果は、Ch=S,Se,Teの順に第1ピークの旋光強度が増加するという観測結果を、スピン-軌道相互作用の観点から合理的に説明する。また、旋光強度の±符合も実験スペクトルを再現した。次に、これらの化合物の旋光角度を計算し、旋光角度が主としてカルコゲンのσ軌道とσ*のエネルギー差で決まることを示した。この結果は旋光角度のカルコゲン依存性の説明を与える。(2)生体酵素をモデルとした金属錯体のNMR化学シフトの解析生体酵素反応に関与する種々の金属錯体の配位子環境を観測するために、金属に配位したCOやO2などの小分子をNMRで観測する研究がなされている。本研究ではCr2+,Fe2+,Cu+,Zn2+を対象として金属カルボニルイミダゾール錯体におけるカルボニルのC-13NMR化学シフトを計算し、その金属依存性を検討した。カルボニル炭素の核磁気遮蔽は金属のd-d遷移によって発生する。即ち、金属とカルボニルにはd-π*の相互作用が存在しており、d-d遷移はこの結合性軌道を通して、炭素のp-軌道を回転させ、炭素核上の遮蔽を発生させる。炭素自身のπやσ軌道は炭素核の遮蔽の変化(化学シフト)に殆ど寄与していない。この知見によって、Cr2+,Fe2+,Cu+,Zn2+に配位したカルボニル炭素の化学シフトが合理的に説明できた。即ち、全てのd-軌道が占有されているCu+,Zn2+では上述の効果が小さいためC-13は高磁場シフトし、dπ-軌道のみが占有されているCr2+ではd-d遷移の寄与が大きいため、底磁場シフトする。この結果は実験の傾向をよく再現している。周波数依存磁化率の計算プログラムを開発し、重原子を含む分子および開殻系分子における磁化率を計算し、その相対論効果を検討した。
物理探査データによる浅層部解析システムの開発

近年、都市開発や地下空間の有効利用、地震防災など地表下数十m以浅における地下に対する関心が高まっている。本研究は、異なる種類の複数個の物理探査データを有機的に組み合わせた地下浅層部の構造の総合的な解釈を行うシステムを構築することを目的として、平成7年度から2ケ年計画で実施されたものである。・トンネル掘削時に切羽の前方を弾性波を用いて探査する手法を開発し、実データの解析の結果、地質構造とよく一致した結果が得られた。・従来の屈折法探査データを用いて、地下浅部の速度構造を精度よく求める屈折波トモグラフィを開発した。・直流電位法による電気探査比抵抗法データの2次元インバージョンにより地下不均質環境のモニタリングを行う方法を開発した。地盤の比抵抗再構成における電極配列効果について検討した。・短周期微動のアレイ観測により得られたデータをf-k法によって解析を行い、浅部地下構造の推定を精度よく行えることを明らかにした。・微動の水平動/上下動のスペクトルを用いて基盤深度及びS波構造を推定する方法を開発した。各種の物理探査手法の精度の向上が図られたともに、数個の異なる物性値を有機的に組み合わせ、総合的な解釈を行いうることが明らかになった。その結果、平野・盆地の基盤構造から表層に至る地盤の構造を解明することが可能になった。本研究は、異なる種類の複数個の物理探査データを有機的に組み合わせた地下浅層部の構造の総合的な解釈を行うシステムを構築することを目的として、平成7年度から2ヶ年計画で実施されているものである。本年度は、地震探査反射法、弾性波トモグラフィ法、電気探査比抵抗法及び常時微動観測について検討した。・地下の媒質の速度異方性をを考慮した弾性波速度トモグラフィにより、地下浅部の異方性構造を求める方法を開発した。また、他の物理探査の結果等の既知情報を用いて解析精度を向上させる方法を開発した。・地下の浅部の岩盤内の亀裂・破砕帯の高精度な探査方法として、亀裂内に気体を圧入して物性値を変化させる方法を新たに開発し、モデル実験によってその有効性を確認した。・電気探査比抵抗法データの2次元インバージョンにより地下の比抵抗分布を得ることが可能になった。また、地下構造異方性が立体電極配列比抵抗法の擬似断面に及ぼす影響について明らかにした。本年度の研究の結果、各種の物理探査手法の精度の向上が図られた。本年度は、これらの複数個の異なる物性値を有機的に組み合わせ、総合的な解釈を行う。本研究は、異なる種類の複数個の物理探査データを有機的に組み合わせた地下浅層部の構造の総合的な解釈を行うシステムを構築することを目的して、平成7年度から2ヶ年計画で実施されたのである。・トンネル堀削時に切羽の弾性波を用いて探査する手法を開発し、実データの解析の結果、地質構造とよく一致した結果が得られた。
AD患者の脳神経細胞に蓄積する酸化RNAに結合する蛋白のcDNAクローニング

酸化RNA(8oxoguanine-RNA)に特異的に、且つ強固に結合する蛋白を大腸菌およびマウス脳抽出液中に検出し、大腸菌についてはそのうちの1つがPolynucleotide phosphorylase(PNP蛋白)であることを同定、報告した。(Biochemistry 40,9977-9982 2001)。この遺伝子を欠損した変異株は、酸化ストレスを引き起こすパラコートに対して耐性となるが、遺伝子を導入すると感受性は元のレベルに回復した。このpnp遺伝子にホモロジーをもつ配列が、ESTデーターベース上に多数登録されていることが判ったので、pnp遺伝子情報を元に仮想配列を想定し、目的とするcDNAを決定し、そのDNAを入手した入手したものについて実際にDNA配列を決定したところ、ほぼ予想した配列に該当した。このcDNAからコードされると期待される蛋白の一次配列は大腸菌PNP蛋白と全域にわたってホモロジーがあった。これとは別に、直接結合活性を指標にヒト蛋白を生化学的に検索したところ、1ヶの蛋白を同定することができた。これは既知蛋白であるが、新たな結合活性を有することが明らかになった。
MRI-3次元再構築像による顎関節関節円板形態と臨床症状に関する基礎的臨床的研究

関節円板のMRI-3次元再構築像と2次元画像との比較研究で、2次元画像による円板の形態分類では同じ範疇に分類されたものでも、3次元画像では円板内外側での形態が異なるものがあることが、これまでのわれわれの研究結果で明かとなっている。またこれまで当教室において蓄積されてきたMRIよりの3次元再構築像の作製には、スライス画像の関係からサーフェスモデルを用いるのが適切であることが検証された。3次元画像処理システムとしては、MRIデジタル情報をUniversal Gate Wayを通じてSilicon Graphics社製のgraphic computer,Indigo【○!R】に送る。ここでファイル形式を変換してMacintosh社製personal computerに送り画像処理を施したのちクボタ社製garaphic supercomputer TAITAN 1500【○!R】を使用してサーフェスモデルを用いて3次元再構築画像の作製を行なった。personal computerでの画像処理において、NIH image【○!R】を用いて2次元座標上の点の集合として、顎関節構成体を認識することにより、より精度の高い3次元再構築画像を得ることが可能となり、簡素化され完成度の高いシステムになった。関節円板穿孔あるいは断裂症例には、ボクセルモデルを用いたシステムを完成した。顎関節内障クローズドロック症例のうち資料の整っている症例を選別し、これらのシステムを用いて3次元再構築画像を作製するとともに、臨床症状ならびに臨床経過の資料整理を行なっている。これにより、顎関節内障における関節円板の変形ならびに位置異常に関してより詳細な情報の採取が可能となり、円板形態と臨床症状の関連を基礎として、顎関節内障のMRI診断において予後との関連という新たな視点が加えられることが期待できる。関節円板のMRI-3次元再構築像と2次元画像との比較研究において、2次元画像による円板の形態分類では同じ範疇に分類されたもので、3次元画像では円板内外側での形態が異なるものがあることが、われわれの研究結果で明かとなっている。また、これまで当教室において蓄積されてきたMRIよりの3次元再構築像の作製には、スライス画像の関係からサーフェスモデルを用いるのが適切であることが検証された。3次元画像処理システムとしては,MRIデジタル情報をUniversal Gate Wayを通じてSilicon Graphics社製のgraphic computer,Indigo^<【○!R】>に送る。ここでファイル形式を変換してMacintosh社製personal computerに送り画像処理を施したのちクボタ社製garaphic supercomputer TAITAN 1500^<【○!R】>を使用してサーフェスモデルを用いて3次元再構築画像の作製を行なった。personal computerでの画像処理において、NIH image^<【○!R】>を用いて2次元座標上の点の集合として顎関節構成体を認識することにより、より精度の高い3次元再構築画像を得ることが可能となり、簡素化され完成度の高いシステムになった。このシステムが対応できない関節円板穿孔あるいは断裂症例には、ボクセルモデルを用いたシステムを完成済である。顎関節内障クローズドロック症例のうち資料の整っている症例を選別し、上記のシステムを用いて3次元再構築画像を作製するとともに、臨床症状ならびに臨床経過の資料整理を行なっている。

またこれまで当教室において蓄積されてきたMRIよりの3次元再構築像の作製には、スライス画像の関係からサーフェスモデルを用いるのが適切であることが検証された。3次元画像処理システムとしては,MRIデジタル情報をUniversal Gate Wayを通じてSilicon Graphics社製のgraphic computer,Indigo【○!R】に送る。ここでファイル型式を変換してMacintosh社製personal computerに送り画像処理を施したのちクボタ社製garaphic supercomputer TAITAN 1500【○!R】を使用してサーフェスモデルを用いて3次元再構築画像の作製を行なった。personal computerでの画像処理において、NIH image【○!R】を用いて2次元座標上の点の集合として、顎関節構成体を認識することにより、より精度の高い3次元再構築画像を得ることが可能となり、簡素化され完成度の高いシステムになった。関節円板穿孔あるいは断裂症例には、ボクセルモデルを用いたシステムを完成した。顎関節内障クローズドロック症例のうち資料の整っている症例を選別し、これらのシステムを用いて3次元再構築画像を作製するとともに、臨床症状ならびに臨床経過の資料整理を行なっている。これにより、顎関節内障における関節円板の変形ならびに位置異常に関してより詳細な情報の採取が可能となり、円板形態と臨床症状の関連を基礎として、顎関節内障のMRI診断において予後との関連という新たな視点が加えられることが期待できる。
シュレーディンガー方程式のL＾p-L＾q評価

前年度に引き続きシュレディンガー方程式の初期値問題に対する解の平滑化作用、特にストリッカーツ評価や分散型評価に関して研究を行った。まず、1次元で遠方で十分速く減衰するポテンシャルを摂動した場合の解の漸近展開の結果を論文としてまとめ、発表した。次に、ユークリッド空間の極座標表示を一般化した非コンパクト多様体(いわゆる散乱多様体)の場合に研究を行い、測地流に対する非捕捉的条件の下で解の超局所的なパラメトリックスを構成し、それを用いて超局所的な分散型評価を証明した。また「解の超局所的な性質から空間大域的な性質であるストリッカーツ評価を導く」という視点から、この超局所分散型評価とproperly supportedな擬微分作用素を用いた相空間のリトルウッド-ペイリー分解を組み合わせることで空間大域的なストリッカーツ評価を端点評価を含めて証明した。このように解の超局所的な性質を本質的に用いるストリッカーツ評価の証明はこの結果が初めてであると思われる。さらに空間を遠方に制限すれば非捕捉的条件は必要ない、即ち(時間局所的評価に限れば)測地流の局所的挙動は遠方でのストリッカーツ評価には影響を及ぼさないということも示した。従って、この結果はHassell等の先行研究(Amer.J.Math 2006)の拡張というだけでなく、解の局所的性質と大域的性質との関係、あるいは多様体の幾何学的構造と解の平滑化作用との関係性を明らかにしたという点で新規性があると考えている。この結果は現在投稿中である。また、遠方で劣一次的に発散するポテンシャルを摂動した変数係数シュレディンガー方程式の場合を考察した。この場合は初期値が少しでも可微分性をもてば上記と同様の手法でストリッカーツ評価を示すことが出来た。現在、その微分のロスを回復するために加藤型局所平滑化作用を用いる証明方法を検討している。本研究の目的はシュレーディンガー方程式の広い意味で平滑化効果、具体的には解の時間減衰を表す分散型評価(L^p-L^q評価)や時空間での有界性を示すStrichartz型評価などを証明し、解の時間大域的な挙動をより精密に解析することであった。平成20年度は、解の時間減衰、特に一様ノルムの減衰について研究し、1次元ユークリッド空間上の時間依存シュレーディンガー方程式の散乱解の重み付き分散型評価を既存の結果よりも弱いポテンシャルに対する仮定の下で証明した。特に、ゼロエネルギーが共鳴状態でないときには、重み付き空間上で散乱解は通常よりも速く減衰することがわかった。これは物理的には、散乱解の分布がある速度で原点から離れていくことを示唆している。一般に、重み付き分散型評価やStrichartz型評価は、非線形シュレーディンガー方程式の定在波の漸近安定性を解析するのに有用であることが知られているが、今回証明した評価を使うことによって、これまでよりも広いクラスの非線形シュレーディンガー方程式を扱うことができるようになると期待される。さらに、系として散乱解の重み付き空間上での時間大域的漸近展開に関するポテンシャルの仮定を、これまでより大幅に改善することに成功した。また、ゼロエネルギーが共鳴状態でないときには、より広い空間で漸近展開が成り立つことも証明した。証明の鍵となるのは、レゾルベントの低エネルギーにおける挙動を精密に評価することである。私はすでに知られているレゾルベントのフーリエ変換に対する評価を改良し、より精密なレゾルベントの評価を証明した。これらの結果は論文としてまとめ、投稿準備中である。(1)散乱多様体上のStrichartz評価:近年、多様体上の非線形シュレーディンガー方程式(NLS)の研究が盛んになされているが、Strichartz評価はその基本的な道具である。また、これまでは主にコンパクト多様体上で研究がなされてきたが、これからは非コンパクトな場合が重要になってくると考えられる。そこで、今年度は散乱多様体上の線形シュレーディンガー方程式について研究し、測地流に対する非捕足条件の下で、端点を含む全ての許容対に対して時間局所的Strichartz評価を示した。散乱多様体は計量が遠方で漸近的に錐型構造をもつ滑らかな非コンパクト多様体の1クラスで、具体例としては漸近的ユークリッド空間など多くの非コンパクト多様体を含んでいる。証明の本質的な部分は準古典的パラメトリックスの構成、およびその時間局所的分散型評価(ある種の有界性)であり基本解の性質とも関連がある。したがって、今回の結果は多様体上のシュレーディンガー方程式の基本解の構成(あるいは、有界性の証明)への第一歩であると考えている。また、端点を除いた評価はすでにHassell-Tao-Wunsch(2006)によって証明されているが、端点での評価は、特に臨界指数の球き乗型非線形項を持つNLSの研究、例えば可微分性の低い空間における時間局所適切性や解の平滑化効果、定在波の漸近安定性の解析などに応用が期待される。(2)1次元シュレーディンガー方程式に対する分散型評価:前年度に引き続き、1次元シュレーディンガー方程式に対する散乱解の時間大域的な漸近展開について研究した。これまでは(分散型評価としての漸近展開は)2次のオーダーまでしか得られていなかったが、今回は任意のオーダーで出来ることを証明した。この結果は論文としてまとめ、投稿中である。

次に、ユークリッド空間の極座標表示を一般化した非コンパクト多様体(いわゆる散乱多様体)の場合に研究を行い、測地流に対する非捕捉的条件の下で解の超局所的なパラメトリックスを構成し、それを用いて超局所的な分散型評価を証明した。また「解の超局所的な性質から空間大域的な性質であるストリッカーツ評価を導く」という視点から、この超局所分散型評価とproperly supportedな擬微分作用素を用いた相空間のリトルウッド-ペイリー分解を組み合わせることで空間大域的なストリッカーツ評価を端点評価を含めて証明した。このように解の超局所的な性質を本質的に用いるストリッカーツ評価の証明はこの結果が初めてであると思われる。さらに空間を遠方に制限すれば非捕捉的条件は必要ない、即ち(時間局所的評価に限れば)測地流の局所的挙動は遠方でのストリッカーツ評価には影響を及ぼさないということも示した。従って、この結果はHassell等の先行研究(Amer.J.Math 2006)の拡張というだけでなく、解の局所的性質と大域的性質との関係、あるいは多様体の幾何学的構造と解の平滑化作用との関係性を明らかにしたという点で新規性があると考えている。この結果は現在投稿中である。また、遠方で劣一次的に発散するポテンシャルを摂動した変数係数シュレディンガー方程式の場合を考察した。この場合は初期値が少しでも可微分性をもてば上記と同様の手法でストリッカーツ評価を示すことが出来た。現在、その微分のロスを回復するために加藤型局所平滑化作用を用いる証明方法を検討している。
Ｌｏｎｇ－ｌｉｖｅｄ　ｍＲＮＡに着目した種子の寿命維持に関する生化学的解析

平成25年度に得られた結果は,以下の通りである.1. LC-MS/MSを用いたショットガンプロテオーム解析により,吸水後1日目のイネ胚でlong-lived mRNAから翻訳されるタンパク質の同定・定量を行った.その結果,転写阻害剤で吸水後の新規の転写が阻害された胚でも増加する290種類のタンパク質を明らかにした.これらのタンパク質の合成は,吸水前の種子中に存在するlong-lived mRNAを鋳型として行われることが示唆された.さらにこれらのタンパク質のうち, 124種類のタンパク質は,阻害剤非存在下で吸水させた胚でも顕著に増加していた.したがってlong-livedm RNAから翻訳されるこれら124種類のタンパク質は,イネ種子の通常の発芽誘導において重要な役割を果たすと考えられる. Gene Ontology解析の結果,これら124種類のタンパク質には翻訳やエネルギー生産,輸送,ストレス応答などに関わるものが有意に多く含まれていることが明らかとなった.3.貯蔵期間中のイネ種子に含まれるRNAの安定性を評価した結果, RNAの分解には品種間差異があり,種子寿命の長い品種では,相対的にRNAが分解されにくいことを明らかにした.LC-MS/MSを用いたショットガンプロテオーム解析により,発芽誘導に必要なlong-lived mRNAを期待以上に同定することができた.またlong-lived mRNAの安定性に関わるRNA結合タンパク質については,その候補を特定することができた.一方でRNA結合タンパク質の詳細な機能の解明には至っていない.したがって総合的に判断すると,研究はおおむね順調に進展したといえる.今後は本研究で明らかにしたRNA結合タンパク質が, long-lived mRNAの安定性および種子の寿命に与える影響について明らかにしていく必要がある.またRNA免疫沈降法などを用いてRNA結合タンパク質が標的とするmRNAを明らかにし,それらのmRNAと本研究で特定した「発芽に必要なlong-lived mRNA」の関係性についても調査する必要がある.以上の解析でlong-lived mRNAを介した種子の寿命維持機構をより詳細に明らかにすることができると考えられる.乾燥種子中には種子形成時に蓄積されたlong-lived mRNAと呼ばれる転写産物があり,発芽初期のタンパク質合成では,このlong-lived mRNAが鋳型として用いられている.本研究は発芽に必要なlong-lived mRNAの安定性に着目し,種子の寿命維持機構を明らかにする解析を行った.平成24年度に得られた結果は以下の通りである.1,イネの種子形成において発芽に必要なlong-lived mRNAの蓄積が完了する時期は開花後約20日目であることを特定した.またその時期に蓄積する発芽に必要なlong-lived mRNAの候補として280種類の遺伝子を見出した.これらの中には最近報告された,植物ホルモンのアブシジン酸の輸送体の1種や,種子の活力に関わるボスファジルイノシトールキナーゼの1種など,発芽誘導の鍵となる遺伝子の候補が多く含まれていた.2,2次元電気泳動を用いたイネの発芽胚のプロテオーム解析により,long-lived mRNAから翻訳される20個のタンパク質を同定した.それらのタンパク質には解糖系などのエネルギー生産やアクチンなど細胞骨格に関与するものが多く含まれることを明らかにした.以上のように平成24年度は,発芽に必要なlong-lived mRNAおよびその安定性制御に関わる候補タンパク質のRZ-1Aを特定した.最終年度の平成25年度は,RZ-1Aが種子の寿命および発芽に必要なlong-lived mRNAの安定性に与える影響について明らかにする予定である.平成25年度に得られた結果は,以下の通りである.1. LC-MS/MSを用いたショットガンプロテオーム解析により,吸水後1日目のイネ胚でlong-lived mRNAから翻訳されるタンパク質の同定・定量を行った.その結果,転写阻害剤で吸水後の新規の転写が阻害された胚でも増加する290種類のタンパク質を明らかにした.これらのタンパク質の合成は,吸水前の種子中に存在するlong-lived mRNAを鋳型として行われることが示唆された.さらにこれらのタンパク質のうち, 124種類のタンパク質は,阻害剤非存在下で吸水させた胚でも顕著に増加していた.したがってlong-livedm RNAから翻訳されるこれら124種類のタンパク質は,イネ種子の通常の発芽誘導において重要な役割を果たすと考えられる. Gene Ontology解析の結果,これら124種類のタンパク質には翻訳やエネルギー生産,輸送,ストレス応答などに関わるものが有意に多く含まれていることが明らかとなった.3.貯蔵期間中のイネ種子に含まれるRNAの安定性を評価した結果, RNAの分解には品種間差異があり,種子寿命の長い品種では,相対的にRNAが分解されにくいことを明らかにした.平成24年度は計画した全ての実施項目について,目的とする結果を得ることができた.特に発芽に必要な10ng-lived mRNAの蓄積が完了する時期と,その安定性に関わるRNA結合タンパク質の候補の特定に成功したため,それぞれの成果について投稿論文を執筆中である.平成25年度には本研究計画の成果を掲載論文として報告したいと考えている.LC-MS/MSを用いたショットガンプロテオーム解析により,発芽誘導に必要なlong-lived mRNAを期待以上に同定することができた.またlong-lived mRNAの安定性に関わるRNA結合タンパク質については,その候補を特定することができた.一方でRNA結合タンパク質の詳細な機能の解明には至っていない.したがって総合的に判断すると,研究はおおむね順調に進展したといえる.平成25年度は,以下の項目を実施する.2,RZ-1Aが種子の寿命に与える影響を明らかにする.RZ-1AはGR-RBPの一種であり,GR-RBPはストレス応答に関与することが知られている.

そこでRZ-1A以外のGR-RBPについても種子の寿命に与える影響を明らかにする.3,GR-RBPが発芽に必要なlong-livedmRNAの安定性に与える影響を明らかにする.今後は本研究で明らかにしたRNA結合タンパク質が, long-lived mRNAの安定性および種子の寿命に与える影響について明らかにしていく必要がある.またRNA免疫沈降法などを用いてRNA結合タンパク質が標的とするmRNAを明らかにし,それらのmRNAと本研究で特定した「発芽に必要なlong-lived mRNA」の関係性についても調査する必要がある.以上の解析でlong-lived mRNAを介した種子の寿命維持機構をより詳細に明らかにすることができると考えられる.
感性工学手法を用いた街なみ景観の評価に関する研究

本研究は、街なみ景観の評価に感性工学手法を適用し、景観の特徴量と街なみのイメージとの関係を分析することを目的としている。自己組織化マップによる土塀景観の感性評価手法を確立した。また、下関市長府地区の土塀の現地調査を行った。土塀景観の画像をデータベース化した。土塀のテクスチャと感性評価イメージを双方向に推論する手法を確立した。平成24年度に実施した、下関市長府地区の土塀の街なみの景観評価データおよび長府地区の土塀の色彩計測結果にもとづいて自己組織化マップによる分析を行った。OpenCVを用いて土塀のテクスチャをパラメータ化しSD評価値の関係を調査した。テクスチャの定量化にはOpenCVライブラリの画像ヒストグラムの距離を用いた。テクスチャの定量化手法の有効性を確認し、今後の課題としてテクスチャパラメータを使った感性予測システムについて検討した。下関市長府地区を対象に、土塀の街なみの景観評価を実施した。これまでに実施したワークショップやアンケート調査の結果を提示しつつ、対象地区の景観計画に関する地域住民の意見を集約した。調査地域コミュニティのミーティングに参加し、ヒアリング調査、ワークショップ形式での意見集約を行った。長府地区の土塀を対象に色彩計測を実施した。計測対象の土塀109サンプルについて、面積色彩計測システムを用いて色彩の計測を実施した。面積色彩計測システムの計測結果の妥当性について、分光測色計と比較しつつ、現地での目測による評価を実施した。さらに、土塀109サンプルのSD評価実験を実施した。評価対象は地元住民を中心にした25名、評価語は先行事例を参考にして15の形容詞を用い、5段階SD尺度法で評価した。得られたSD評価データを多変量解析により分析した。具体的には、クラスター分析、因子分析を用いた。分析結果をイメージマップとして表すとともに、評価語に影響するデザイン要素を抽出した。土塀のテクスチャとSD評価値の関係を調査するため、テクスチャの定量化を行った。2つの画像サンプル間のヒストグラムの距離を算出し、SD評価値とともにSOM_PAKを用いて分析を行った。結果として、土塀のテクスチャの評価に置ける画像ヒストグラムおよび自己組織化マップによる分析手法の有効性が確認できた。平成25年度までの研究において、自己組織化マップによる土塀景観の感性評価手法を確立した。また、下関市長府地区の土塀の現地調査を行い、約120箇所の土塀を対象に、構造を特定と画像データの収集を行った。平成26年度は、土塀景観の画像をデータベース化し、デスクトップ上において画像を表示できるよう整理した。土塀のテクスチャと感性評価イメージを双方向に推論可能な推論エンジンとして、感性データによって学習した自己組織化マップから、1対の土塀画像から評価結果の差異を推論する手法を確立した。感性工学OpenCVによるテクスチャパラメータの抽出法とSD評価値の分析からテクスチャと感性の非常に高い相関が確認できた。学習データとして用いていない未知のテクスチャデータから感性を予測する方法について検討しているところである。景観ガイドラインと景観協定の作成については、本研究の結果を参照しつつ実施した。街なみ景観の評価への感性工学手法の適用において、対象地区の特徴的な景観要素である土塀に着目し、色彩の調査およびテクスチャの特徴量の抽出を実施し、手法を確立した。得られた特徴量データとSD評価データの分析を自己組織化マップを用いて実施し、本手法の有効性を確認した。また、調査結果にもとづいて、土塀に関する景観ガイドラインを作成し、地域住民と協働してガイドラインの協定化を行っており、今年度の目的はおおむね達成したといえる。テクスチャから感性を予測するシステムを構築すること。写真の3D化によりまちなみのVRシステムを構築することが今後の研究課題である。前年度の研究で残された課題として、テクスチャのヒストグラムのスケーリングが挙げられる。[0,1]のスケールで距離を算出したが、距離の感度が低く、分析結果が荒くなるという問題点があった。今後の研究としては、スケーリングのアルゴリズムを改良し手法の確立をめざす。さらに、景観の実態把握と修景効果の確認のために、対象地区の街なみをVRシステム上にモデル化することが有効であると考えている。写真の3D化技術を用いつつ、対象エリアのモデル化を実施する予定である。一部の実験を次年度に繰り越したため。学会参加費を旅費ではなくその他の費用として執行したため。学会参加費として執行する。繰り越した実験を実施する。ソフトウエアとして3Dモデル化ツールを導入する。対象地区の写真撮影とモデル化の作業を行う。
大動物における滑膜幹細胞集合体移植による関節軟骨再生

滑膜幹細胞は関節軟骨再生の有用な細胞源になりうる。新たな移植方法として滑膜幹細胞集合体移植の有用性をヒトに近い大動物であるマイクロミニピッグで検討した。マイクロミニピッグ由来の滑膜幹細胞は良好なコロニー形成能、増殖能、多分化能を有した。作成した集合体は直径1mm程度で、鑷子で容易に骨軟骨欠損部に移植可能であった。移植後12週において、肉眼、組織スコアともに移植群が対照群よりも良好な軟骨再生が得られた。またMRIを用いて再生軟骨の質が対照群よりも移植群でより正常軟骨に近いことを確認した。この成果により、従来法より効率の良い滑膜幹細胞移植が可能で、成績向上に貢献できる可能性がある。滑膜間葉系幹細胞(滑膜幹細胞)は高い軟骨分化能により軟骨再生の有用な細胞源として期待される。限られた細胞数で効率よく移植するためには、三次元培養した集合体を用いることが有用となりうる。今回マイクロミニピッグを用いて、自家滑膜幹細胞集合体移植による効果を検討した。動物実験委員会の承認後、マイクロミニピッグの両膝の滑膜を採取し、酵素処理後に得られる有核細胞を培養した。25万個の滑膜幹細胞を35μlの培養液に懸濁し、hanging drop法で、3日間培養し、集合体を形成させた。両膝の膝蓋大腿関節の大腿骨側と大腿骨内顆に、直径6mm・深さ1.5mmの骨軟骨欠損を作製した。片側の膝に、それぞれ16個の自家滑膜幹細胞集合体を移植した。対側の膝は細胞移植をしない対照群とした。移植後4週・12週で、再生関節軟骨組織を肉眼(ICRSスコア)、組織(Modified Wakitaniスコア)、MRI(T1rho mapping)で評価した。さらに移植細胞の動態を、超常磁性酸化鉄粒子でラベルした滑膜幹細胞を使用してMRIで評価した。集合体は直径1mm程度で、攝子で容易に骨軟骨欠損部に移植することが可能であった。移植後12週の大腿骨内顆において、肉眼、組織スコアともに、集合体移植した群(肉眼スコア6.5±0.3、組織スコア11.0±0.6)が、移植しない対照群(4.8±0.3、6.0±1.8)よりも、良好な軟骨の再生が得られ(p<0.05、n=4)、T1rho mappingでは、正常軟骨の値に近かった。またMRIで術後1週時に、移植細胞が骨軟骨欠損部に残存することを確認した。滑膜幹細胞集合体は、移植操作が容易で、効率的に軟骨欠損部に接着させることが可能で対照群より良好な軟骨再生が得られた。移植後4週・12週で、再生関節軟骨組織を肉眼( ICRSスコア)、組織(Modified Wakitaniスコア)、MRI (T1rho mapping)で評価した。集合体は直径1mm程度で、鑷子で容易に骨軟骨欠損部に移植することが可能であった。移植後12週の大腿骨内顆において、肉眼、組織スコアともに、集合体移植した群(肉眼スコア6.7±1.6、組織スコア9.8±2.5)が、移植しない対照群(5.3±1.7、8.0±3.1)よりも、良好な軟骨の再生が得られた(p<0.05、n=6)。またT1rho mappingでは、集合体移植した群(71.6±5.5ms)が、移植しない対照群(85.5±11.3ms)よりも、正常軟骨の値に近かった。またMRIで術後1週後に、移植細胞が骨軟骨欠損部に残存することを確認した。関節軟骨欠損モデルを作成し、移植後12週で肉眼・組織スコアおよびMRIで評価した結果、滑膜幹細胞集合体投与側でより良好な軟骨再生が得られていることが示せた。滑膜間葉系幹細胞(滑膜幹細胞)は高い軟骨分化能により軟骨再生の有用な細胞減として期待されている。