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人工知能ベ-ス加工および組立工程設計システムに関する研究

人工知能ベ-ス加工および組立工程設計システムに関する研究において得られた成果をまとめると以下のようになる。1.生産工程設計システムの基本構成の検討機械製品の生産工程を設計する際の意志決定手順を検討し、生産工程設計システム全体の基本構成を明確にした。すなわち、部品展開、素形材の設計、組立の工程設計、機械加工の工程設計、成形加工の工程設計および検査の工程設計からなるシステム構成を提案した。2.生産工程設計における知識の表現方法の評価主に機械加工工程の設計に必要なノウハウや経験則などの知識の内容を分析、整理し、これらの知識を従来の知識表現方法により記述できるか否かを評価した。すなわち、設計者に対するインタビュ-および文献から抽出した知識を、プロダクションル-ル、述語論理、フレ-ムおよびセマンティックネットワ-クを用いて記述し、各記述法の有効性を検討した。この結果、すべての知識を統一的に記述するには従来の記述法では不十分なことが明らかになった。3.人工知能ベ-ス組立工程設計システムの開発機械製品の組立状態を表わすプロダクトモデルに基づき、その組立順序を設計する知能化システムの開発を行った。すなわち、プロダクトモデルより部品間の接続部の情報を抽出し、これらの接続部を組み立てる適切な順序を設計するシステムを作成した。4.加工および組立工程設計における解折用知識に関する検討従来生産工程設計で用いられてきた知識は、設計者のもつノウハウや経験則などのような表面的なものがほとんどであった。そこで、ここでは、機械製品の生産プロセス、特に機械加工プロセスに関連する解析的知識を取り扱う手法を検討した。本研究では、生産工程設計の自動化ならびに知能化を目的として、機械製品の加工および組立工程設計を行う人工知能ベースシステムの基本構成ならびに方法論について研究を行った。本年度の研究成果をまとめると以下のようになる。1.工程設計に必要な知識や経験の獲得機械加工ならびに組立技術に関する知識やノウハウを収集するとともに、これからの知識情報が機械加工および組立工程設計ではどのように利用されているかを分析した。この結果、生産工程設計では、生産対象製品、生産技術、生産工程設計の意志決定基準に関する知識が必要なことが明らかとなった。2.加工および組立技術に関する知識の表現方法の検討1.で得られた知識の表現方法について検討した。すなわち、従来提案されてきている代表的な知識表現方法を用いて収集した知識の記述を試み、各表現方法の限界、および適否を判定した。この結果、生産技術に関する深い知識を表現する手法が不十分なことが明確になった。3.システムの基本設計人工知能ベース加工および組立工程設計システムの基本構成について検討した。すなわち、加工工程設計および組立工程設計における情報処理プロセスを分析し、これらの意志決定基準およびそこで必要な知識とその利用形態を整理した。また、生産工程設計システムとCADシステムとを統合化するためのプロダクトモデルの内容とそのデータ構造を明らかにした。以上のように、本年度の研究によりシステムの基本設計がほぼ終了しており、本研究は、当初の研究計画にしたがって順調に進展していると判断できる。人工知能ベ-ス加工および組立工程設計システムに関する研究において、平成元年度に行った研究の成果をまとめると以下のようになる。1.人工知能ベ-ス組立工程設計システムの開発。機械製品の組立状態を表わすプロダクトモデルに基づき、その組立順序を設計する知能化システムの開発を行った。これらの組立順序には、組立精度が大きく影響するため、まず、組立精度と組立順序の関係をル-ルの形式で記述し、これらのル-ルを含む組立工程設計用知識ベ-スを作成した。次に、この知識ベ-スを用いて、組立順序に関する優先関係を決定する手法を開発した。さらに、この優先関係を制約条件として、適切な組立順序を決定する手法を提案し、ケ-ススタディにより本手法の有効性を検証した。

この結果、ここで提案した手法により適切な組立順序を設計することが可能となった。2.加工および組立工程設計における解析用知識に関する検討従来生産工程設計で用いられてきた知識は、設計者のもつノウハウや経験則などのような表面的なものがほとんどであった。しかし、生産工程設計においては、生産プロセスに関する解析的な知識が必要になる。そこで、ここでは、機械製品の生産プロセス、特に機械加工プロセスに関連する解析的知識、例えば各種の理論式、実験式、実験デ-タあるいはシミュレ-ションプログラムなどを知識として取り扱う手法を検討した。また、この知識の記述に必要な情報を分析、整理し、これらを項目間の関係として記述する手法を開発した。
プラズマ溶射と低温プラズマ窒化処理の複合化による高機能ステンレス皮膜の開発

プラズマ溶射したオーステナイト系ステンレス(SUS316L)溶射皮膜の耐摩耗性を改善するため,低温プラズマ窒化処理により窒素を過飽和に固溶した拡張オーステナイト(S相)について検討した.溶射粉末の粒径,プラズマトーチへの投入電力などプラズマ溶射条件を最適化することで,ステンレス鋼材の場合と同程度の膜厚を有するS相をSUS316L溶射皮膜に形成する技術を開発して,飛躍的な耐摩耗性の向上を達成した.さらに,低温プラズマ浸炭処理および浸炭処理と窒化処理の複合化処理に関しても検討を行い,S相の厚膜化および硬さ分布の改善などを達成した.プラズマ溶射したオーステナイト系ステンレス(SUS316L)溶射皮膜の耐摩耗性を改善するため,低温プラズマ窒化処理により窒素を過飽和に固溶した拡張オーステナイト(S相)について検討した.溶射粉末の粒径,プラズマトーチへの投入電力などプラズマ溶射条件を最適化することで,ステンレス鋼材の場合と同程度の膜厚を有するS相をSUS316L溶射皮膜に形成する技術を開発して,飛躍的な耐摩耗性の向上を達成した.さらに,低温プラズマ浸炭処理および浸炭処理と窒化処理の複合化処理に関しても検討を行い,S相の厚膜化および硬さ分布の改善などを達成した.SUS316Lのプラズマ溶射皮膜の耐摩耗性を向上させるために,低温プラズマ窒化処理を行い窒素過飽和固溶体である拡張オーステナイト(S相)の形成,およびS相の生成機構の解明を行った.はじめに,プラズマ溶射の条件であるSUS316L溶射粉末の粒径,プラズマトーチへの投入電力,プラズマガス流量および溶射距離が溶射皮膜中の酸化物および気孔へ与える影響について検討した.次に,1つの溶射条件を選定してSUS316L溶射皮膜を作製し,低温プラズマ窒化処理を623Kから773Kの温度範囲で行った.窒化処理温度673Kおよび723KにおいてS相の生成がX線回折により確認された.この処理温度はSUS316L鋼材においてS相が生成する温度と同じであった.しかし,溶射皮膜中の酸化物が窒素拡散の障壁となり,組織観察によるS相の厚さはSUS316L鋼材より薄かった.そこで,溶射粉末の粒径およびプラズマトーチへの投入電力の異なる溶射皮膜を低温プラズマ窒化処理することで,S相の厚膜化を試みた.その結果,SUS316L鋼材よりもS相を厚くすることに成功した.S相は窒素の固相拡散により形成するが,窒素の拡散機構がSUS316L溶射皮膜とSUS316L鋼材では異なることが認められた.鋼材は従来報告されているように鋼中の固溶Crにより窒素がトラップされるため,窒素の深さ方向分布はFickの第二法則に適合しない.一方,溶射皮膜は鋼材よりもトラップの程度が弱く,そのため窒素が溶射皮膜の内部までより深く拡散することが明らかとなった.これらにより,SUS316L溶射皮膜に十分な厚さを有するS相の形成を達成した.オーステナイト系ステンレス(SUS316L)のプラズマ溶射皮膜の耐摩耗性を向上させるために,低温プラズマ浸炭処理を行い過飽和炭素固溶体である拡張オーステナイト(S相)を形成して,生成機構の解明,耐摩耗性の評価および低温プラズマ窒化処理との比較を行った.低温プラズマ浸炭処理は,623K773Kの浸炭温度範囲でS相の形成が認められた,浸炭層の膜厚はSUS316L鋼板に浸炭処理をしたものとほぼ同じであったが,GDSによる炭素の深さ方向分布により溶射皮膜の方が固溶炭素量は少ないことが認められた.これは,溶射皮膜中の酸化物により炭素の拡散が抑制されたためと考えられる.また,耐摩耗性をボールオンディスク摩擦摩耗試験で評価したところ,比摩耗量は未処理のSUS316L溶射皮膜と比較して,約1/100減少することが確認された.すなわち,低温プラズマ浸炭処理によるS相の形成はSUS316L溶射皮膜の耐摩耗性の向上に有効であることが明らかとなった.窒化処理との比較では,処理温度673Kおよび723Kの場合,窒化層と浸炭層で膜厚に差異はほとんど認められなかった.一方,マイクロビッカースで測定した表面硬さは,浸炭層が約1050HV,窒化層が約1300HVで,窒化層の方が表面硬度は高かった.X線回折によるピークシフトから計算した炭素および窒素の固溶量は,浸炭層が約15at%程度のCを固溶しているが,窒化層は約35at%程度のNを固溶しており,この固溶量の差が表面硬さに影響していると推察された.オーステナイト系ステンレス(SUS316L)のプラズマ溶射皮膜に低温プラズマ浸炭処理と低温プラズマ窒化処理の複合化処理を温度673Kおよび723Kで行い,拡張オーステナイト(S相)に及ぼす効果を検討した.なお,複合化低温プラズマ処理は次に示す4種類の方法で行った.1浸炭処理を2時間した後に窒化処理を2時間.2浸炭処理を0.5時間した後に窒化処理を3.5時間.3浸炭処理を4時間した後に窒化処理を4時間.

4浸炭処理と窒化処理を同時に4時間.処理1の場合,処理温度723KのS相の平均膜厚は9.5μmであり,単独処理である浸炭処理4時間および窒化処理4時間と比較して膜厚は減少した.これはGDOESによる元素の深さ方向分布から,炭素が後から拡散してきた窒素により内部方向へ押し込まれることで,炭素濃度の高い部分が形成されて,窒素の拡散障壁になったためと推察される.そこで,浸炭処理時間を0.5時間に短縮して処理2をしたところ,処理温度673 Kでは単独処理の場合よりS相の厚膜化が認められた.また,処理4の浸炭と窒化処理を同時処理した場合も,処理温度723KにおいてS相の厚膜化が認められた.S相のビッカース硬さは723Kで複合化処理をすると約1200HVになり,浸炭と窒化の単独処理による硬さの中間的な値であった.また,アルミナボールを用いた往復摺動摩擦摩耗試験において,S相の比摩耗量は未処理皮膜と比較して約1/100に低下しており,浸炭および窒化の単独処理とほぼ同じ効果が得られた.723Kの温度で処理3によるS相は,断面のヌープ硬さ分布が表面から内部にかけて緩やかに低下しており,窒化処理で顕著に認められた硬さの急激な低下が改善されていた.耐腐食性に関しては,電気化学測定によるアノード分極曲線により,窒化処理単独の場合と類似した挙動をしていることが確認された.オーステナイト系ステンレス(SUS316L)溶射皮膜に低温プラズマ浸炭処理をすることで,SUS316L鋼材の場合と同等のS相の膜厚が得られ,さらに低温プラズマ浸炭処理により耐摩耗性の向上が認められるなど,当初の計画通り順調に進展している.24年度が最終年度であるため、記入しない。低温プラズマ窒化処理と低温プラズマ浸炭処理の複合化によるS相の形成を検討する.複合処理によるSUS316L溶射皮膜内における窒素および炭素の拡散の機構を調べ,さらに硬さの断面分布を傾斜化するなどS相の機械的特性の改善を進める.また,S相によるSUS316L溶射皮膜の耐腐食性の変化を評価する.24年度が最終年度であるため、記入しない。
音楽の認知過程と情動および聴取空間への影響に関する潜在記憶と注意の観点からの研究

音楽聴取時の心理的反応について、認知過程と情動反応の2点を調べた。音楽の認知過程については、自身が継続して行ってきた拍節的体制化の過程について、特に潜在記憶の観点から実験的に検討した。一方、音楽による情動喚起について、特に聴取空間との関連において注意および生理的反応の観点から検討した。本研究の結果、人間の音楽認知過程には潜在記憶に支えられている要素があること、特に音楽(音列)の"拍節性"が大きな影響を与えていること、音楽と聴取空間との間には相互作用があり、同じ音楽でも聴取する空間が異なると、そこで感得される情動反応が異なるということが分かった。基礎分野と応用的分野の研究とを互いに関連づけながら、次年度以降の基盤となる知見を得るための研究を開始した。本年度は特に、「癒し」の感覚に注目し、その観点から音楽と聴取空間の相互作用についての基礎的な研究を行った。まず1つめの研究として、音楽情報の潜在記憶のうち、実験的な証明に初めて成功したリズムの潜在記憶についての研究をさらに発展させた。これまでに、音楽のリズム知覚に必須な"拍節的体制化"の処理と、顕在/潜在記憶との関わりについて研究を行ってきた結果、音価、音高及び音色の3種類の物理的特性が知覚的プライミングに関わる成分であることがわかっている。これをふまえて、18年度は"拍節性"という心理的特性を変数として実験を行う。拍節性については、拍節的体制化が可能な「拍節音列」と困難な「非拍節音列」を準備し、拍節構造の知覚がリズムの潜在記憶とどのように関わっているかについて調べた。"全体的処理を要する符号化"と"局所的処理による符号化"の2種類の符号化処理を課して実験を行った結果、両者間の密接な関わりを示唆する結果が得られた。次に、これをふまえて、いわゆる"癒し音楽(healing music)"をBGMとした場合に、癒しをコンセプトとした居住空間の評価にどのような影響を与えるのかについて実験的に検討した。「通常空間」と「癒し空間」をそれぞれ実際に設営して、様々な音楽をBGMとして用い、音楽が空間に適しているか、および空間そのものの印象評定を行った。この結果、癒し効果が高い音楽が,より癒し空間に適していると判断された。また、癒し効果が高い音楽がBGMの場合は、空間をより「癒される」と感じることがわかった。さらに、聴取空間の照明を変数として、照明と聴取空間の評価の関係について検討した。「癒し照明(白熱灯のフロアランプを間接的に使用したもの)と「通常照明」(蛍光灯で部屋全体を照らすものを準備し、被験者に印象評定をさせた結果、まず聴取空間の印象が大きく働き、照明はあくまでも補助的に作用することが明らかになった。先行研究によって抽出された「居心地」、「活動性」および「形式」の3因子に基づき空間を設営した。具体的には、「1.ゆったりとしたくつろぎのある空間」と「2.機能的で事務作業を目的とした空間」を実際に準備した。本実験に先立って行った予備調査からは、音楽による心理的影響を受けるのには6分程度が適切であることがわかった。そこで、実験群の被験者にその空間で6分間過ごさせ、自由な状態で音楽を聴取させた。音楽の種類として操作する主要な変数は、音楽から受ける"癒され感"であった。この感覚には、「音楽の拍節性」、「テンポ」および「音圧」が関係していることが分かっており、それらの基準に従って音楽を準備した。POMS(30項目)とGACL(20項目)を合わせたものから、両者において重複する項目を除いた計46項について、実験群と統制群の評価を比較した。実験の結果、「落ち着かない」や「活動的な」、「ゆったりした」、「くつろいだ」などといった項目について両者の間に有意差が確認された。これらの結果から、1)BGMは、聴取空間とは独立して聞き手に影響を及ぼす側面と、2)聴取空間と相互に作用しながら聞き手に影響を及ぼす側面の、2面があると考えられる。1)については、「落ち着かない」気持ちをやわらげ,「活動的な」,「そわそわした」といった高ぶる気持ちを静める傾向があった。また、2)については、音楽と聴取空間が互いに作用し合って「ゆったりした」気分が大きく,「どきどきした」気持ちが静められる,といった沈静的な効果を作り出しており、互いに相乗効果を生み出す可能性があることが明らかになった。研究の総括として、計算論的モデル構築・実装とシミュレーションによる妥当性の検証を行った。これまでの研究で、1)リズム知覚過程における潜在記憶の役割、2)音楽による情動の喚起の発生時点と変化時点に関する、生理的な変化と自身のメタ的認知との関係、3)音楽認知と、音楽聴取空間の相互作用、が明らかとなった。

情動の喚起に関するパラメータとしては、「暗意-実現モデル」の考え方を取り入れ、「先行音により後続音が期待され、具体化された後続音によって先行音の確認や見直しを図る連続的な過程」と捕らえた。予測が実現された場合は「満足感」などの快感情が、予測が不適切であったり実現が遅延したりする場合には「違和感」や「いらだち」などといった不快感情の感覚がひき起こされると仮定した。さらに、「楽曲の特徴及びその認知過程」と、「空間に対する注意の向けられ方の関係」との関係を系統的に分析し、聴取空間の違いによる音楽認知過程の特徴をパラメータとして組み込むことにより、既存のモデルでは対象外であった音楽の聴取環境との関わり方ついてもモデル化できた。こうしたモデル化の作業は、人間の基本的な音楽認知過程、そこで受ける「感興性」などの情動的側面、および、音楽聴取の環境との関わりについての強力な説明力をもつ、人間の音楽行動をより包括的に説明し得る仮説の提案を意味することとなった。
マクロファージにおけるリポ蛋白リパーゼが動脈硬化に及ぼす影響について

リポ蛋白中のトリグリセリドを水解するリポ蛋白リパーゼは、血清脂質代謝に重要な酵素である。さらにマクロファージにおけるリポ蛋白リパーゼは、動脈硬化形成にも関与しており、この作用は血清脂質を介さない直接的な作用と考えられている。今回の研究では、マクロファージ特異的なリポ蛋白リパーゼ欠損マウスを作成し動脈硬化について検討した。マクロファージリポ蛋白リパーゼ欠損マウスでは、血清脂質には変化を来たさないがコレステロール負荷に対するマクロファージの泡沫化が抑制された結果動脈硬化が抑制された。Flox LpLマウスとマクロファージ特異的Cre発現マウス(lysCre)の交配により、マクロファージ特異的LpL欠損マウスを作成した。マクロファージのLpLをreal time PCR法、Northern blot法により遺伝子発現レベルで検討したところ、flox/floxLpL-lyscreマウスではLpL mRNAの完全な欠損が確認された。さらにLpL活性を^<14>C-Trioleinを用いて測定したが、flox/floxLpL-lyscreマウスのマクロファージのLpL活性は消失していた。以上のことから、flox/floxLpL-lyscreマウスでは遺伝子レベルからマクロファージLpLが欠損しており、計画通り実験が進行していることが確認された。次にこのマウスにおける血清脂質を解析したところ、対照の野生型マウスと比較して血清脂質、リポ蛋白に差はなく、さらに食後の高脂血症なども認められなかった。以上のことからLpLは血清脂質代謝に重要であるが、マクロファージのLpLが大きな役割を担っていることはないと考えられる。さらにこのマクロファージを用いて、CD36、TNF-α、といった脂肪酸代謝、炎症に関連する遺伝子発現を検討したが、野生型との比較では差が認められなかった。以上、マクロファージのLpLを欠損させるだけでは大きな表現型が確認できないことから、よりストレス的な環境におく必要があると考え、LDL受容体欠損あるいはアポ蛋白E欠損マウスといった高脂血症、動脈硬化マウスとの交配を行い、ようやく少数ながら目的のマウスが得られ始めた状況である。マクロファージ特異的LpL欠損マウス(M-LpLKO)と高脂血症・動脈硬化モデルマウスのLDL受容体欠損マウス及びアポ蛋白E欠損マウス(apoEKO)を交配し,マクロファージ欠損LDL受容体欠損マウス,マクロファージLpL欠損アポ蛋白E欠損マウス(M-LpLKO/apoEKO)を作成した。実験の進行上,M-LpLKO/apoEKOマウスの解析を主に行った。血清脂質については通常食,3ヶ月間の高コレステロール食負荷後で,M-LpLKO/apoEKOマウス及び対照のapoEKOマウスの間に,血清コレステロール,トリグリセリドに差は認められなかった。またVLDL. LDL. HDLのりポ蛋白についても両群間で差は認められなかった。動脈硬化に関しては,3ヶ月間の高コレステロール食を負荷した後,上行大動脈腸骨動脈までの粥腫をoil red0染色で評価した。M-LpLKO/apoEKOマウス(n=4)では動脈硬化面積は大動脈の面積に対して13.0±1.1%(mean±S.E)であったが,対照のapoEKOマウス(n=7)では22.5±3.4%であり,M-LpLKO/apoEKOマウスで42%動脈硬化の抑制傾向(p=0.07)が認められた。現在評価数が十分ではないため両群の匹数を増加して検討している。血清脂質に差がない一方で,動脈硬化がM-LpLKO/apoEKOマウスで抑制傾向にあることから,マクロファージのLpL欠損が直接的に動脈硬化を抑制する機序が存在すると考えられる。マクロファージ特異的にリポ蛋白リパーゼ(LPL)を欠損させたマワス(MLPLKO)とアポ蛋白E欠損マウス(apoEKO)のダブル欠損マウス(MLPL/apoEKO)の動脈硬化を評価した。血清リポ蛋白は3ヶ月間の高コレステロール食負荷前後において、対照群のapoEKOとMLPL/apoEKOで差を認めなかった。一方動脈硬化については、大動脈全体での粥腫の割合で評価したところ、apoEKO(n=11):20.7±2.4%(mean±S.E.)に対しにMLPL/apoEKO(n=11):15.1±1.1%であり、MLPL/apoEKOの動脈硬化が27.1%(p<0.05)抑制された。さらに大動脈牟起支部の動脈硬化面積は、apoEKO(n=11):720000±50000μm^2に対しMLPL/apoEK:500000±30000μm^2であり、大動脈と同様に大動脈牟起支部の動脈硬化も約31%抑制された。

また、14C-oleateを用いてVLDLによるマクロファージ泡沫化能を検討したところ、MLPL/apoEKOマクロファージはapoEKOマクロファージに比べ、泡沫化が52.2%抑制された。この結果から、マクロファージLPLが血清脂質の変化ではなく、直接的に動脈硬化を促進させる作用があり、マクロファージLPLを欠損させることにより、動脈硬化が抑制されることが明らかとなった。しかしながら1年間の通常食飼育下で、より進行した大動脈病変を評価したところ、apoEKO:42.7±4.7%vs. MLPL/apoEKO:38.3±2.8%であり、MLPL/apoEKOマウスの動脈硬化抑制效果は消失していた。この原因として、より進行した動脈硬化病変ではマクロファージの関与が低下すること、あるいは動脈硬化病変の進行が一定の飽和状態となり両群とも差がなくなった可能性がある。
血行力学的ストレスの観点からの脳動脈瘤の病態生理の解明

本研究では82個の未破裂脳動脈瘤を三次元回転脳血管撮影およびMRアンギオグラフィーで経過観察をした。平均10.1ヶ月の経過観察期間のなかで、4動脈瘤にブレブ形成が認められた。うち3動脈瘤を血流解析して、ブレブ形成に関連する血行力学的ストレスの特徴を明らかにすることができた。ブレブは低壁面せん断応力領域のなかで壁面せん断応力値の勾配が高いところに形成されていた。本研究から得られた所見は動脈瘤の進行に関わる血行力学的ストレスの特徴を明らかにしたことに加えて、血流変向術による脳動脈瘤治療の基礎的知見としても意義がある。脳動脈瘤に作用する血行力学的ストレスが、脳動脈瘤の成長・破裂に至る過程にどのように関与するかを明らかにするために研究を行った。本年度は以下のような成果を得た。・未破裂脳動脈瘤を外来で経過観察している過程で、破裂に至った症例1例と、増大した症例2例の動脈瘤画像データを採取した。・経過観察中に破裂にいたった脳動脈瘤症例1例に関して、血流解析を行った。破裂部位における壁面せん断応力が低いことを確認した。この結果は、私が従来から提唱している仮説「低壁面せん断応力が動脈瘤壁に退行変性をともなうリモデリングを惹起して動脈瘤が破裂・増大する」を支持するものであった。研究結果は第23回日本脳神経血管内治療学会総会にて発表した。また、論文発表を英文で行うべく準備をおこなった。現在、投稿を行って査読を受けている最中である。・未破裂動脈瘤が経過観察中に増大・破裂に至る症例は少なくないが、血流解析に耐えうるレベルの高画質の三次元画像が得られる症例はほとんどない。解析症例を増やすべく、三次元画像再構築ソフト(Zedview)を導入して、その使用方法に関してトレーニングをおこなった。・増大した動脈瘤症例2例に関しては血流解析を行うための前準備を行った。脳動脈瘤が増大・破裂に至る過程において血行力学的ストレスが如何に関与するかを明らかにすべく研究を継続している。このため、未破裂脳動脈瘤を詳細な三次元画像(三次元回転脳血管撮影)を撮りながらフォローをした。脳底動脈先端部動脈瘤1例、中大脳動脈分岐部動脈瘤1例、前交通動脈瘤2例の合計4例で経過観察中に増大が認められた。これらの症例を対象として、「将来、破裂する部位」ではどのような血行力学的ストレスが作用しているかを明らかにすべく、解析を行った。うち1例では画像のQualityが不十分であることが判明し、3例に対して三次元画像処理を継続することができた。血流シミュレーションを行うと、経過観察中に脳動脈瘤の増大した部位では、壁面せん断応力が周囲より低値となっており、その大きさは0.5Pa程度であった。つまり、「将来、増大する部位」では壁面せん断応力が周囲に比べて局所的に小さくなっていることが判明した。本研究結果はプロスペクティブに蓄積されたデータを用いた解析であり、その価値は高いと思われたが、その結果を複数の雑誌に投稿したが、残念ながら、アクセプトされていない。アクセプトされない1つの理由として、増大が起こった部位の明示が不十分であるとのことであり、3次元画像データをCoregistrationして、増大部位を明示する手法に関して知識を集め、なんとか論文掲載を目指しているところである。また、もう一つの理由として症例数が未だ少ないことがあげられる。さらに症例数を蓄積すべく、自院において綿密に脳動脈瘤の経過観察を継続することと、関連病院における症例を解析に加えることを計画している。脳動脈瘤が発生してから成長・破裂へ至る過程に血行力学的ストレスが如何に関与しているかを明らかにすべく研究を行った。特に成長=増大する過程に注目した研究を行い、成果をえた。未破裂脳動脈瘤が経過観察中に破裂した症例の蓄積を続けた。そのうち3症例3動脈瘤で破裂前後の詳細な三次元画像が得られていたので本研究の対象とすることができた。これは長期間の経過観察と関係協力機関との連絡を続けることで可能となった。脳動脈瘤の三次元形状を経時的に観察する方法は従来までは確立されていなかったが、本研究ではMutual information法を導入することで解決することができた。増大前後の動脈瘤三次元画像をMutual information法を用いてOverlayさせ、形状変化部位を明示できた。画期的な可視化と思われる。治療前に撮像されていた三次元画像を元に脳動脈瘤内の血流解析を行い、動脈瘤壁に作用するせん断応力分布を可視化した。動脈瘤増大部位と、壁面せん断応力を比較することにより、脳動脈瘤の増大は1.低壁面せん断応力部位に生じること、2.せん断応力値の勾配(Shear gradient)が大きなところに生じることの2つが明らかにされた。

本研究で動脈瘤の増大する部位が血流解析により予想しうることが示された。また、増大メカニズムには低せん断応力に関連する内皮細胞の機能障害が関与していることが示唆され、それらを抑制することで脳動脈瘤の増大を抑制できる可能性も示唆された。
電波波源の位置と広がりを検出する車載レーダ/センサ用高分解能波源推定技術

本研究では,車載レーダ(アレーアンテナ)において目標物の位置と広がりを検出するための高分解能波源推定技術について研究開発を行った.また波源が近傍にある場合,その位置を効率よく特定する手法についても検討した.その結果,簡易な方法で到来波の到来角と広がり角を推定することができることを確認した.また,近傍波源の位置推定では,波源が広帯域信号であっても推定ができるように改良を行い,その有効性を示した.本研究では,車載レーダ(アレーアンテナ)において目標物の位置と広がりを検出するための高分解能波源推定技術について研究開発を行った.また波源が近傍にある場合,その位置を効率よく特定する手法についても検討した.その結果,簡易な方法で到来波の到来角と広がり角を推定することができることを確認した.また,近傍波源の位置推定では,波源が広帯域信号であっても推定ができるように改良を行い,その有効性を示した.ミリ波レーダは対象物からの反射波を測定し,相対距離や速度等を検知する装置であり,高速かつ高機能信号処理技術の開発とミリ波送受信モジュールの小型・低コスト化が必須である.更に,衝突警告・衝突防止システムの実現のためには,瞬時に,前方を走る車の位置と大きさを推定することが不可欠となる.一方,車室内においても電波源が多くあるため,近傍の電波波源の位置推定を行う方法が求められている.本研究は,車載ミリ波レーダにおいて目標物の位置と広がりを検出するための高分解能波源推定技術を研究開発するものである.また波源が近傍にある場合,その位置を特定する手法についても検討をする.以下に本年度の成果を示す.1.角度広がりのある到来電波の到来角度と広がり角の推定従来の到来方向推定法であるCapon法に積分型モードベクトルを導入し,方向のみならず角度広がりも正確に推定する方法を提案した.計算機シミュレーションにより入力SNRが高い場合において非常に精度良く推定ができることを確認した.2.到来波数の推定現在ある有力な到来方向推定法は到来波数が既知であるという前提をおいている.しかしながら到来波数推定は電波環境次第では非常に困難となる.そこで本研究では従来から存在する幾つかの到来波数推定法の長所・短所を整理し,改善への糸口を探った.計算機シミュレーションを通して具体的な検討をし,重要な知見を得た.3.コヒーレント波の到来角および波源位置推定多重波環境ではコヒーレント波の推定が必要となる.本研究では最尤推定法の一つであるEM・SAGEアルゴリズムにビームスペース方式や非探索アルゴリズムを導入して改善を図った.計算機シミュレーションの結果,提案法が非常に高精度で高効率なアルゴリズムであることを示すことができた.ミリ波レーダは対象物からの反射波を測定し,相対距離や速度等を検知する装置であり,高速かつ高機能信号処理技術の開発とミリ波送受信モジュールの小型・低コスト化が必須である.更に,衝突警告・衝突防止システムの実現のためには,瞬時に,前方を走る車の位置と大きさを推定することが不可欠となる.一方,車室内においても電波源が多くあるため,近傍の電波波源の位置推定を行う方法が求められている.本研究は,車載ミリ波レーダにおいて目標物の位置と広がりを検出するための高分解能波源推定技術を研究開発するものである.また波源が近傍にある場合,その位置を特定する手法についても検討をする.以下に本年度の成果を示す.1.角度広がりのある到来電波の到来角度と広がり角の推定MUSICアルゴリズムを用いて簡易に到来波の到来角と広がり角を推定するアルゴリズムについて検討を行った.ビームスペース方式を導入することによって広がり角の推定精度はまだ十分に得られていないが,到来角については高い推定精度が得られることを確認した.2.複数の近傍波源の位置推定入力データからパラメータ探索をせずとも波原位置推定ができるDOA-Matrix法と最尤推定の一つであるSAGEアルゴリズムを組み合わせることにより,複数の近傍波源の位置を効率よく推定できる手法を提案した.計算機シミュレーションを通して提案法の有効性が確認できた.3.任意形状アレーを用いた高効率到来角推定円形アレーを含む任意形状アレーに高効率アルゴリズムを適用するためにアレー形状変換手法について検討をした.その結果,コヒーレント部分空間法に基づくアレー形状変換を任意形状アレーに施すと,リニアアレーに変換でき,ESPRITなどの高効率アルゴリズムの適用が可能になることを示した.ミリ波レーダは対象物からの反射波を測定し,相対距離や速度等を検知する装置であり,高速かつ高機能信号処理技術の開発とミリ波送受信モジュールの小型・低コスト化が必須である.更に,瞬時に,前方を走る車の位置と大きさを推定することが不可欠となる.一方,車室内においても電波源が多くあるため,近傍の電波波源の位置推定を行う方法が求められている.本研究は,車載ミリ波レーダにおいて目標物の位置と広がりを検出するための高分解能波源推定技術を研究開発するものである.また波源が近傍にある場合,その位置を特定する手法についても検討をする.以下に本年度の成果を示す.1.角度広がりのある到来電波の到来角度と広がり角の推定昨年度に引き続き,簡易に到来波の到来角と広がり角を推定するアルゴリズムについて検討を行った.積分型モードベクトルを用いる従来法と比較し,ほぼ同程度の特性が得られることを確認した.2.到来波数推定を含めた到来波の方向推定到来方向推定は到来波数を既知として検討することが多かったが,本研究では到来波数推定も処理に含めた総合的推定法の検討を行った.

その結果,固有値展開を行わない計算負荷の小さい推定法の優位性を示すことができた.3.広帯域近傍波源の位置推定波原位置推定ができるDOA-Matrix法と最尤推定の一つであるSAGEアルゴリズムを組み合わせた推定法の改良を行った結果,波源が広帯域信号であっても推定ができるようになった.4.任意配列アレーを用いた到来方向推定のためのアレー校正法任意配列のアレーアンテナに高効率アルゴリズムを適用するためにアレー形状変換手法およびアレー校正法について検討した.その結果,コヒーレント部分空間法に基づくアレー形状変換を任意配列アレーに施し,フーリエ変換と補間法を新たに導入することによって,複数波の到来方向を高効率・高精度に推定することが可能となった.
新なんてん望遠鏡による観測システム及び解析システムの開発

名古屋大学のNANTEN2電波望遠鏡のチリアタカマ高地への設置作業を進めてきた。特に望遠鏡性能に重要な(1)主鏡面誤差の測定、測定ソフトウェアの開発、(2)ポインティングエラーの測定、測定ソフトウェア(3)望遠鏡能率の測定、測定ソフトウェアの開発を行った。また、昨年度までのミリ波によるテスト観測に続き、(4)ケルン大学の開発したサブミリ波受信機による本観測に成功した。(1)主鏡面誤差の測定(2)望遠鏡ポインティング補正(3)望遠鏡能率の測定NANTEN2望遠鏡では、高精度のサブミリ波観測を実施するため、主鏡面誤差の改善、ポインティング誤差の補正、望遠鏡能率の補正を行う必要がある。本年度、それらのパラメタを詳細に測定するためのソフトウェア開発及び測定を実施した。一連の測定によって、望遠鏡主鏡面性能を大幅に改善し、(1)については仕様の15μmを達成した。また、望遠鏡ポインティング誤差について補正可能な成分の切り分けに成功した。現在、補正のために必要な高精度水準器の搭載準備を進めている。(3)についても十分な精度で能率測定をし、(4)のサブミリ波による本観測を行うことに成功した。(4)ケルン大学サブミリ波受信機による観測ドイツケルン大学の開発する460GHz/810GHz帯同時受信可能なヘテロダイン受信機をNANTEN2望遠鏡に搭載した。同システムを含む観測系を立ち上げるにあたって、ケルン大学の開発するkosma_controlというKOSMA 3m電波望遠鏡で用いられる望遠鏡制御ソフトウェアと私の開発するNANTEN2制御ソフトウェアを連携させるため、インタフェースとなるソフトウェアn2kosmaを開発した。実際に、2006年9月から12月にかけて、同システムを用いて天文観測を実施し、受信機を含む全システムがとソフトウェアが問題なく連携動作することを確認した。現在行われている各種天文観測は、その多くのプロセスが共通のものであるにもかかわらず、ソフトウェアの標準化がなされていない。そのため、新しい観測手法を開発しても、他の観測装置でただちにそれを実現することができない。本研究の目的は、研究室の所有するなんてん望遠鏡を用いて(1)広域観測に最適な観測手法を開発すること、(2)さまざまな観測装置に対応できる共通の観測ソフトウェアの雛型を開発すること、(3)他の観測所のデータも含めて多彩なデータを統一的に扱うことのできるデータベースを作成すること、である。これら三つの課題を達成し、成果をなんてん望遠鏡移設計画(NANTEN2)における制御システム構築という形で検証する。本年度は、NANTEN2望遠鏡の立ち上げをめざし開発を進めて来た。これまでに望遠鏡の搬入、駆動制御系の第一次チューニングを実施し、OTF(On The Flymapping)高速駆動における追尾(要求精度0.8秒角)に成功した。さらに望遠鏡主鏡の鏡面精度を検証するためのソウル国立大学、ドイツケルン大学と共同でホログラフィ測定を行った。そのための、新たにホログラフィ計測を行うためソフトウェア開発、システム立ち上げも行った。送信/受信機システムの周波数安定性が得られず短期間で調整することができなかったものの、鏡面精度のマッピングに成功した。また、ソフトウェアの動作を確認し、NANTEN2において十分な精度でOTF駆動できていることを実証できた。ホログラフィの再試験、調整を来年度5月、ファーストライト観測を実施する予定である。現在、名古屋大学のNANTEN2電波望遠鏡のチリアタカマ高地への設置作業を進めている。特に望遠鏡性能に重要な(1)主鏡面誤差の測定、測定ソフトウェアの開発、(2)ポインティングエラーの測定、測定ソフトウェアの開発を行った。また、(3)搭載する光学素子の調整と望遠鏡観測システムの動作試験を実施し、2005年9月のファーストライト観測に成功している。(1)主鏡面誤差の測定NANTEN2の主鏡は、駆動可能な33枚のアルミパネルから構成されるが、サブミリ波観測ではそれらを15μmRMS以内に調整する必要がある。そのため、電波干渉を利用して測定するホログラフィ法と、光学写真を利用して三角測量を行うフォトグラメトリ法の二つの方法で検証する。現在までに、それぞれ25μmRMS程度の測定結果を得ている。一方、フォトグラメトリの解析結果から100μm程度の望遠鏡仰角に依存した補正必要なエラーを検出した。現在、測定結果の確証を得るために駆動アクチュエータとパネルを直接機械的に測定する準備を進めている。(2)望遠鏡ポインティング補正のための光学ポインティング調整用ソフトウェアの開発NANTEN2の高分解能観測では、2.2秒角RMS以上の精度で天体追尾する必要がある。このために、光学望遠鏡を利用した光学ポインティング調整と、電波観測によるポインティング調整を実施する必要がある。これらのうち、光学ポインティング調整に必要なソフトウェアを開発し、実際に測定を行った。これまでに2秒角RMSの測定に成功している。(3)光学系の調整、観測システム全体の動作試験観測に必要な光学素子の搭載と調整、駆動試験を行った。また、望遠鏡駆動に使用するコントローラの更新を行い、それぞれ動作確認を行った。ドーム、望遠鏡、受信器、分光系等の一連の動作を検証し、2005年9月にファーストライト観測に成功した。特に望遠鏡性能に重要な(1)主鏡面誤差の測定、測定ソフトウェアの開発、

(2)ポインティングエラーの測定、測定ソフトウェア(3)望遠鏡能率の測定、測定ソフトウェアの開発を行った。また、昨年度までのミリ波によるテスト観測に続き、(4)ケルン大学の開発したサブミリ波受信機による本観測に成功した。(1)主鏡面誤差の測定(2)望遠鏡ポインティング補正(3)望遠鏡能率の測定NANTEN2望遠鏡では、高精度のサブミリ波観測を実施するため、主鏡面誤差の改善、ポインティング誤差の補正、望遠鏡能率の補正を行う必要がある。本年度、それらのパラメタを詳細に測定するためのソフトウェア開発及び測定を実施した。一連の測定によって、望遠鏡主鏡面性能を大幅に改善し、(1)については仕様の15μmを達成した。また、望遠鏡ポインティング誤差について補正可能な成分の切り分けに成功した。現在、補正のために必要な高精度水準器の搭載準備を進めている。(3)についても十分な精度で能率測定をし、(4)のサブミリ波による本観測を行うことに成功した。(4)ケルン大学サブミリ波受信機による観測ドイツケルン大学の開発する460GHz/810GHz帯同時受信可能なヘテロダイン受信機をNANTEN2望遠鏡に搭載した。同システムを含む観測系を立ち上げるにあたって、ケルン大学の開発するkosma_controlというKOSMA 3m電波望遠鏡で用いられる望遠鏡制御ソフトウェアと私の開発するNANTEN2制御ソフトウェアを連携させるため、インタフェースとなるソフトウェアn2kosmaを開発した。実際に、2006年9月から12月にかけて、同システムを用いて天文観測を実施し、受信機を含む全システムがとソフトウェアが問題なく連携動作することを確認した。
スイッチトキャパシタコンバータを起源としたマルチポートコンバータの開発

近年の電源システムでは蓄電池の導入等により多電源化が進むと共にシステム内で用いられる電力変換器の数は増加しており、システムは複雑化・大型化する傾向にある。本研究では、1つの変換器で複数電源の同時制御が可能であり、且つ、小型・高電力密度化を実現可能なスイッチトキャパシタコンバータ(SCC)を起源としたマルチポートコンバータの開発を行った。SC-MPCはSCCと直列共振型インバータとPWMコンバータの3つの電力変換回路をスイッチを共有させつつ統合することにより導出される。太陽光発電システム用途を想定した150 Wの試作器を用いた実機検証の結果、複数の入出力の独立制御が可能であることが示された。本研究では、1つの変換器で複数の電源の同時制御可能であり、且つ、小型・高電力密度化を実現可能なスイッチトキャパシタコンバータ(SCC)を起源としたマルチポートコンバータ(MPC)の開発を行う(以下、SC-MPCと呼ぶ)。本研究で取り組むSC-MPCはSCCの基本回路構成や制御手法等の組合せにより多数の方式が導出されるため、各種の方式を定量的に比較するための指標が必要となる。本研究では定量比較の指標として、1半導体デバイスのストレス総和TDPR(Total Device Power Rating)と2受動素子(LとC)の正規化エネルギー総和Eを用いた。1のTDPRは、単位電力あたりに必要となる全パワー半導体の電圧・電流積の総和であり、低い値ほど半導体デバイスのストレスが低くスイッチング損失を低減できることを示している。また、コンバータの中で大きな体積割合を占める受動素子のサイズは蓄積エネルギーに比例するため2のEを用いることで異なる変換器のサイズを定量的に比較することが可能になる。Ladder、Dickson、Fibonacci、Series-Parallelの4種のSCC基礎回路に基づき導出した4つのSC-MPCに対して定量比較を実施した結果、Ladder型のSC-MPCにおいてTDPRとEの両方の指標が低い値となることが示された。この定量比較結果に基づき、Ladder型のSC-MPCの実機を試作し評価を行った。本SC-MPCでは複数出力の同時制御を行うために2種の制御手法を同時に用いる。具体的にはバッテリ電圧はPWM制御で、負荷電圧はPFM制御で制御を行うが、それぞれの制御が相互に干渉するクロスレギュレーションによる悪影響が懸念される。実機評価の結果、クロスレギュレーションの影響はわずかであり、それぞれの出力を個別に制御可能であることが示された。当初より計画していた定量比較の進行は順調であり、定量比較の手法は確立できつつある。今後、新規の方式へと当研究のコンセプトを応用していく場合においても本定量比較手法を比較的容易に採用していくことができると感がられる。また実機評価についても計画通り進んでいる。スイッチトキャパシタコンバータ(SCC: Switched Capacitor Converter)をベースとした部分影補償器と降圧型PWMコンバータと直列共振型コンバータの3つの電力変換回路を統合したSCCマルチポートコンバータ(MPC: Multi-Port Converter)の開発を行った。まずは各回路に対して詳細な動作解析を実施した。その結果、MPCにおけるSCC部分影補償器部は従来のSCC補償器単体と同様で無制御下においても補償器として十分な特性を示すことが示された。PWMコンバータ部に関しても従来の単体回路と同じ入出力電圧比を実現可能であることが分かった。一方、直列共振型コンバータ部については従来の単体回路とは異なる特性を示すことが判明したが、詳細解析に基づき定式化を試みた結果、周波数制御(PFM)による出力電圧制御が可能であることが明らかとなった。MPCでは1つの回路で複数の入出力を同時制御するため、制御の相互干渉が懸念される。そこで動作波形解析に基づき、蓄電池電圧と出力電圧制御にそれぞれ用いるPWMとPFM制御の相互干渉を回避可能な動作条件を明らかにし定式化を行った。定格電力が150Wのプロトタイプを製作し、実機検証を行った。蓄電池電圧と出力電圧をそれぞれPWMとPFM制御で個別に制御することが可能であることが確認できた。また、詳細解析で導き出した動作条件を満足することでPWMとPFM制御の相互干渉を回避可能であることが実験により示された。ソーラーアレイシミュレータを用いて部分影発生状況を模擬しつつ実機評価を行った結果、SCC部の補償機能により太陽電池からの抽出電力が大幅に向上したことから、本MPCの有効性が示された。当初より計画していた3つの電力変換器の統合に関する解析ならびに実機評価を完了していることから、進捗状況について順調に進展している。スイッチトキャパシタコンバータ(SCC: Switched Capacitor Converter)を基礎構成としつつ双方向PWMコンバータと直列共振型コンバータを統合したSCCマルチポートコンバータ(MPC: Multi-Port Converter)の詳細動作解析ならびに実機検証を行った。SCC-MPCはPWMコンバータと共振型コンバータの両方の原理に基づき動作するため、回路中の各素子では矩形波電流成分と正弦波電流成分が混在することになる。SCC-MPCに対して、矩形波電流成分と正弦波電流成分を分離しつつ電荷移動解析に基づいた詳細解析を実施し、回路中の各素子に流れる電流の定式化を行った。これにより、回路素子の電流定格を適切に決定することが可能となった。

SCC-MPCでは1つの回路で太陽電池パネルとバッテリの両方を同時制御するため、制御の相互干渉が懸念される。動作波形解析に基づき、バッテリ電圧と太陽電池パネルの制御にそれぞれPWMとPFM制御を用いて非干渉で制御可能な条件について定式化を行った。スタンドアロン太陽光発電システム用途を想定し、定格電力150Wのプロトタイプを製作した。定格出力時において97%の高効率の電力変換効率を達成できることを示した。また、バッテリ電圧と太陽電池パネル電圧をそれぞれPWMとPFM制御を用いつつ非干渉で制御可能であることを示した。ソーラーアレイシミュレータと最大電力点追尾制御(MPPT)を用いた実験では、太陽電池パネル出力の変動時においてもパネルを最大電力点で動作させつつ、負荷に対する過不足分の電力はバッテリが吸収可能であることを実験により示した。近年の電源システムでは蓄電池の導入等により多電源化が進むと共にシステム内で用いられる電力変換器の数は増加しており、システムは複雑化・大型化する傾向にある。本研究では、1つの変換器で複数電源の同時制御が可能であり、且つ、小型・高電力密度化を実現可能なスイッチトキャパシタコンバータ(SCC)を起源としたマルチポートコンバータの開発を行った。SC-MPCはSCCと直列共振型インバータとPWMコンバータの3つの電力変換回路をスイッチを共有させつつ統合することにより導出される。太陽光発電システム用途を想定した150 Wの試作器を用いた実機検証の結果、複数の入出力の独立制御が可能であることが示された。今後はフェーズシフト制御等の異なる制御手法を取り入れたSC-MPCの研究に取り組む予定であるが、回路の基本動作モードが変化するためこれまでに確立した定量比較手法に若干の工夫を加える必要がある。具体的には、フェーズシフト制御の導入により動作モード数が増加するため、増えた動作モードの分だけ多くの解析ステップを踏む必要がある。また、フェーズシフト制御導入時におけるクロスレギュレーションに関しても異なる解析手法を取り入れる必要がある。過去の文献で類似の解析を行った結果が報告されているため、文献を参考にしつつ解析を進めていく予定である。これまでの解析ならびに実機評価はPWM制御とPFM制御を併用したマルチポートコンバータについてのものを主な対象としていたが、今後はフェーズシフト制御の採用により大電力化に適した回路方式に重点を置く。制御の相互干渉については、ある動作条件を満たすことで回避可能であることが解析により示されており、更なる詳細解析に基づきその条件を導出する予定である。また、部分影補償器を用いた回路方式については実パネルを用いたフィールドテストも実施する予定である。パワーエレクトロニクス
レトロウイルス感染に対する遺伝子治療モデルの開発

レトロウイルス感染に対する遺伝子治療モデルの確立を目的として実験を行った。フレンド白血球ウイルス(FLV)に対して抵抗性を示す宿主遺伝子であるFv-4^r遺伝子の、発現様式、作用機構、遺伝子治療への応用をふまえた予備実験の順で解析を加えた。a)Fv-4^r遺伝子産物の発現様式について免疫沈降法及びウェスタンブロット法によって解析したところ、この遺伝子産物は細胞から遊離蛋白として分泌されること、その結果として血清中に遺伝子産物が存在することがわかった。また、この遺伝子産物はレトロウイルス(ecotropic MuLV)のレデプターに特異的に結合する事も明らかとなった。b)遺伝子産物の発現の臓器分布を調べると、造血系臓器及び一部の腺性臓器(膵、唾液腺)に発現していることがわかった。免疫電顕的に、遺伝子産物は細胞表面及びendoplasmic reticulumに認められた。c)遺伝子産物の造血細胞系における発現細胞をFACS解析したところ、赤芽球系、顆粒球系、T細胞、B細胞系何れにも発現されており、その強度にはあまり差のないことがわかった。a)Fv-4^r遺伝子産物が細胞表面のウイルスレセプター干渉作用を介してその細胞への同種のウイルス(ecotropic MuLV)の結合が阻止されることがわかった。3)遺伝子治療モデル作製への予備実験a)マウスの白血病細胞株にFv-4^r遺伝子を導入し、発現させることが可能であった。b)ウイルス感受性のマウスの骨髄細胞をとりだし、Fv-4^r遺伝子を導入した後、骨髄移植を行ったところ、血球系細胞には、ある程度のFv-4^r遺伝子産物の発現が認められることがわかった。レトロウイルス感染に対する治療モデルの確立を目指して実験を進めた。その経過で、フレンド白血病ウイルス(FLV)に対して抵抗性を示す宿主遺伝子の一つであるFv-4^r遺伝子産物は、細胞外へとreleaseされている、cell-freeの状態で存在するFv-4^r遺伝子産物は、ecotropic MuLV receptorを介して、細胞表面に結合しうる、Fv-4^r遺伝子産物がMuLV receptorに結合することによって、同じレセプターを介するウイルスの細胞への結合は阻害される、という非常にユニークな機構で作用していることを明らかにした。この様な機構で作用する遺伝子のを用いると、遺伝子治療を行う上で非常に有利である。1)Fv-4^r遺伝子の発現様式の解析:まず、Fv-4^r遺伝子をもつC4Wマウスにおいてこの遺伝子産物の臓器分布を免疫組織化学的にみると、造血細胞、腺組織の一部に発現を認めることがわかった。さらに、遺伝子産物に対するモノクローナル抗体で免疫電顕的に染色すると、胸腺ではほとんどの細胞で細胞表面に発現しており、また、唾液腺では、細胞表面のほか、endoplasmic reticulum(ER)にも分布していた。さらに、フローサイトメトリーを用いて、造血細胞における発現を詳しく検索すると、遺伝子産物は、赤芽球系細胞、顆粒球系細胞、Tリンパ球、Bリンパ球、何れにおいても強く発現していることがわかった。2)次に、遺伝子治療を行うための第一段階として、遺伝子導入のための準備実験を行った。パッケイジング細胞としてampli-GPEを用い、SFFVのLTRの間にFv-4r遺伝子を入れたコンストラクトを導入し、プロヂューサー細胞を得た。LE750というC3Hマウス由来の白血病細胞にEv-4r遺伝子を導入してきた13-1、13-13という細胞は、細胞表面に70-75kDのFv-4r遺伝子産物を発現した。さらに導入効率を上げ、in vivoで遺伝子産物を発現させる実験を進行中である。フレンド白血病ウイルス(FLV)に対して抵抗性を示す宿主遺伝子であるFv-4^r遺伝子の、発現様式、作用機構、遺伝子治療への応用をふまえた予備実験の順で解析を加えた。

a)Fv-4^r遺伝子産物の発現様式について免疫沈降法及びウェスタンブロット法によって解析したところ、この遺伝子産物は細胞から遊離蛋白として分泌されること、その結果として血清中に遺伝子産物が存在することがわかった。また、この遺伝子産物はレトロウイルス(ecotropic MuLV)のレセプターに特異的に結合する事も明らかとなった。b)遺伝子産物の発現の臓器分布を調べると、造血系臓器及び一部の腺性臓器(膵、唾液腺)に発現していることがわかった。免疫電顕的に、遺伝子産物は細胞表面及びendoplasmic reticulumに認められた。c)遺伝子産物の造血細胞系における発現細胞をFACS解析したところ、赤芽球系、顆粒球系、T細胞、B細胞系何れにも発現されており、その強度にはあまり差のないことがわかった。a)Fv-4^r遺伝子産物が細胞表面のウイルスレセプターに結合すると、レセプター干渉作用を介してその細胞への同種のウイルス(ecotropic MuLV)の結合が阻止されることがわかった。3)遺伝子治療モデル作製への予備実験a)マウスの白血病細胞株にFv-4^r遺伝子を導入し、発現させることが可能であった。b)ウイルス感受性のマウスの骨髄細胞をとりだし、Fv-4^r遺伝子を導入した後、骨髄移植を行ったところ、血球系細胞には、ある程度のFv-4^r遺伝子産物の発現が認められることがわかった。