hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脳アストロサイトにおけるカリウム緩衝機構と薬理作用のin silico研究

生理学平成27年度は予定事項の残りであるアストロサイトモデルによるカリウム緩衝機構の検討を行う予定である。平成26年度に改良されたアストロサイトモデルを用いることで、カリウム緩衝機構の機序を明らかにする。このモデルを用いる検討の利点に、実験ではできない様々な条件での詳細な検討が簡単にできるという点がある。さらに、アストロサイトモデルに実際の形状を導入やさらなる実験的な手法の導入などを試みることで、過剰なカリウムの吸収および血管への輸送までの検討を行う予定である。当初予定していたアストロサイトモデルの各構成要素の構築と各構成要素の統合によるアストロサイトモデルの構築については、ほぼ予定通りに実行することができた。モデル構築という理論的な研究であるため、計画以上に成果が出にくい性質があるが、構築したモデルによる解析で興味深い結果が出てくることが今後期待される。当初の計画では、平成26年度においてはアストロサイトモデルによるカリウム緩衝機構の検討もしくは薬理効果の検討を行う予定であったが、実際には平成26年度においてより研究費の使用を抑えることができる薬理効果の検討を行うこととし、アストロサイトモデルによるカリウム緩衝機構の検討という研究費の負担が大きい部分は平成27年度に行うこととした。平成26年度以降は予定通りに、モデル構築から、アストロサイトモデルによるカリウム緩衝機構の検討とアストロサイトモデルによる薬理効果の検討に重点を移していく予定である。1アストロサイトモデルによるカリウム緩衝機構の検討平成25年度に構築されたアストロサイトモデルを用いることで、カリウム緩衝機構の機序を明らかにする。さらに、アストロサイトモデルに実際の細胞形状を導入することで、過剰なカリウムの吸収および血管への輸送の検討を行う予定である。2アストロサイトモデルによる薬理効果の検討脳卒中への新たな薬理的治療方法の可能性を探索するために、前年度に構築されたモデルを用いて、カリウム緩衝機能を増強する薬理作用及び細胞膨張を防ぐ薬理作用の検討を行う。この検討においては、どのような薬理作用が最終的に神経細胞の細胞死を防ぐ脳保護薬としての潜在能力を持っているかを、コンピュータ上でバーチャルに検討する。平成27年度においては、計算量の増大による必要性に応じてワークステーション等の計算機の購入を行う予定である。また、計算機関連消耗品及び学内計算機(PCクラスター等)維持・使用にかかる費用にも使う。さらに、コンピュータソフト及びライセンス代にも使用する予定である。また、計算結果で得られた結論の確認のために実験で使用する試薬などの購入を予定している。
特異な非線形光学特性を有する分子および分子集合体の理論設計

高い光収穫機能により注目されているフラクタルアンテナ構造を持つ分子の例としてフェニルアセチレンデンドリマーを取り上げ、その分極率αおよび第2超分極率γを密度汎関数法、ab initio分子軌道(MO)法、半経験的MO法により解析した。まず、Linear-leg領域(デンドロン)1本を取り出し、その鎖長方向成分のα、γの鎖長依存性を検討した。比較対象として、すべてがパラ接合している系およびメタ接合している系についても検討した。その結果、デンドリティックな系の鎖長依存性は、パラ接合系のものより小さく、メタ接合系のものより大きいことが判明した。また、デンドリティック系のγは、鎖長の短い領域では小さな増大率であったが、大きい領域では、検討した系の中で最大の増大率を維持することがわかった。このような特異な鎖長依存性は、その超分極率に対する電子の空間的寄与を解析できる超分極率密度解析法により解明された。すなわち、デンドリティック系のlinear-leg領域では、パラ接合型の、メタ接合部では、メタ接合型のオリゴマーの超分極率密度の特徴を持っており、このため、鎖長が長くなるにつれ、linear-leg領域(パラ接合型)の寄与が増大することが原因であることが判明した。さらに、平面型のフェニルアセチレン型デンドリマーD25のγの全成分の計算を行い、2つの平面成分が主な寄与であることを見い出した。これらの超分極率密度解析より、γは、inear-leg領域に局在化した寄与で記述でき、メタ接合分ではよく切れていることが判明した。一般に、このような系は、メタ接合部におけるπ電子共役の断絶が理論的に予想されているが、超分極率においてもその効果が重要であることがわかった。このような局在性を持つため、その機能単位を組み上げて自在にγの大きさや符号などを調節できる可能性があり、興味深い。最近、ある種の構造的な秩序を持ったアンテナ状分子がその高い光収穫機能により注目されている。例えばフェニル環とアセチレンユニットからなるフラクタル構造を持つCayley-tree型デンドリマーは、そのエキシトン状態が多段の構造をもち、外縁部で吸収した光エネルギーをコアに向かって効率よく伝達することがわかっている。これらのデンドリマーは、フェニルアセチレンユニットがつながったlinear-leg部分とフェニル環のメタ接合部からなっている。メタ接合部は、隣接したlinear-leg間のπ共役を破壊することが知られている。これは、linear-leg部分が電子的に独立しており、電子-ホール対(エキシトン)が各linear-leg部分に局在化していることを意味する。すなわち、各エキシトン状態は、各世代のlinear-leg部分に分布したエキシトンにより構成されている。本研究では、まず、Cayley-tree型デンドリマーのアセチレンユニットのある位置に2状態分子を配置したデンドリティック分子集合体モデルについて、分子間に双極子-双極子相互作用を仮定したエキシトンモデルによる取扱いから、エキシトンダイナミクスの特徴を解析した。エキシトン状態間に緩和効果を考慮した場合としなかった場合についてダイナミクスに与える効果を検討し、緩和効果が効率的なエネルギー移動に必須であることを明らかにした。次に、このようなデンドリティック分子集合体の光応答特性として、分極率(α)、第2超分極率(γ)について検討した。この際、1エキシトンおよび2エキシトン過程の空間的な寄与を可視化し、フラクタル的な配置構造の寄与を明らかにした。
GATA1関連白血病幹細胞を維持する遺伝子発現制御機構の解析

白血病の性質解明や化学療法成績の向上のためには、自身を維持しながら白血病芽球を産生する白血病幹細胞の機能解明が求められている。本研究課題では、ダウン症随伴急性巨核芽球性白血病(DS-AMKL)を支える白血病幹細胞の同定と機能特性の解析を目的とした。ダウン症患者由来DS-AMKL細胞を超免疫不全マウスに異種移植することで、ヒト白血病細胞および健常ヒト造血幹細胞を安定的に増幅・解析することのできる解析系を樹立した。この解析系を用い、DS-AMKL幹細胞が存在する候補分画として、CD34陰性かつヘキスト高染色性分画にある細胞集団を同定し、幹細胞分画単離の指標を明らかにした。本研究では、ダウン症随伴急性巨核芽球性白血病(DS-AMKL)を支える白血病幹細胞において特異的な遺伝子発現プロファイルの解析を目的とした。白血病細胞を安定的に増幅・供給できる実験系を樹立するため、超免疫不全マウスを用いた、患者由来DS-AMKL細胞の異種移植系を立ち上げた。異種移植マウスにおいて、巨核球特異的CD41a表面形質を発現するAMKL様芽球の循環を確認し、また移植後10週目以降を至適解析時期と設定することができた。同マウスを用い、セルソーターによる白血病細胞の分画化・単離・移植実験を行うことで、白血病幹細胞濃縮分画の同定を試みた。造血幹細胞や従来から多くの報告があった白血病幹細胞に特異的な表面形質であるCD34の有無を第一の指標とした。その結果、CD34陰性分画移植群において白血病発症を認めたことから、同分画における白血病幹細胞の存在が示唆された。CD34陰性分画において、白血病幹細胞がより濃縮される細胞集団を単離するために、ヘキスト色素染色性の差異を利用した分画法を追加した。ヘキスト低染色性細胞集団および高染色性細胞集団をそれぞれ検出し、移植実験を行った結果、ヘキスト高染色性細胞集団移植群において白血病発症を認めた。以上の解析結果より、本DS-AMKLにおける白血病幹細胞は、CD34陰性分画中のヘキスト高染色性細胞集団に存在することが示唆された。骨髄性白血病を対象とした多くの先行研究では、CD34陽性分画に白血病幹細胞が濃縮されると報告されている。一方、本AMKLにおいては、CD34陰性分画に白血病幹細胞が存在するという点で非常に珍しい型の白血病であると予想される。本研究は、DS-AMKLの白血病幹細胞同定に迫る画期的アプローチであり、白血病幹細胞分類の新たな指標を提唱できるものと期待される。白血病細胞を安定的に増幅・供給できる実験系として、超免疫不全マウスへの、患者由来DS-AMKL細胞の異種移植系を立ち上げた。セルソーターによる白血病細胞の分画化・単離および移植実験により、CD34陰性分画および同分画中のヘキスト高染色性細胞集団を移植することで白血病発症を認めた。このことから、本DS-AMKLでは、CD34陰性分画中のヘキスト高染色性細胞集団における白血病幹細胞の存在が示唆される結果を得ることができた。白血病幹細胞の完全な同定までは至っていないが、今後の解析のための指標は得られたため、本研究は概ね進展していると判断する。本研究では、ダウン症随伴急性巨核芽球性白血病(DS-AMKL)を支える白血病幹細胞において特異的な遺伝子発現プロファイルの解析を目的としている。これまでに、白血病細胞を安定的に増幅・供給できる実験系を樹立するための、超免疫不全マウスにおける患者由来DS-AMKL細胞の異種移植系を立ち上げた。異種移植マウスにおいて、移植後10週目以降から、巨核球特異的CD41a表面形質を発現するAMKL様芽球の循環を確認することができた。CD34陰性分画移植群、またヘキスト高染色性細胞集団移植群において白血病発症を認めたことから、同分画における白血病幹細胞の存在が示唆された。当該年度においては、CD34陰性分画中から白血病幹細胞が真に濃縮される分画を探索するため、抗がん剤(5-FU)への抵抗性を有する細胞集団を検出・単離し、異種移植実験を行った。CD45RAとCD49fを用いた分画条件において、5-FUへの抵抗性を示す集団が検出された。この結果に基づき、CD45RAとCD49fの各陽性・陰性分画を単離し、超免疫不全マウスへの移植実験を行ったが、どの分画に属する細胞集団であっても、白血病形成能を有することがわかった。このことは、CD45RAおよびCD49fでは白血病幹細胞を単離できないことを示している。しかしながら、5-FU抵抗性を有する全細胞の中から、他の指標を用いることで白血病幹細胞を単離できる可能性は残されている。一方で、白血病幹細胞の性質を解析するうえでの対照群として、細胞バンク由来ヒトCD34陽性造血幹前駆細胞の異種移植マウスの樹立を試みた。本細胞はDS-AMKL細胞と同様に超免疫不全マウスに生着可能であるが、マウス体内では3世代以上の連続的な移植および幹前駆細胞分画の増幅は不可能であった。

そのため解析の際には、新規細胞ラインからの異種移植マウスを用意する必要があることがわかった。平成27年度までで、白血病細胞を安定的に増幅・供給できる実験系として、超免疫不全マウスへの、患者由来DS-AMKL細胞の異種移植系を立ち上げた。異種移植マウスにおいて、巨核球特異的CD41a表面形質を発現するAMKL様芽球の循環を確認し、また移植後10週目以降を至適解析時期と設定することができた。セルソーターによる白血病細胞の分画化・単離および移植実験により、CD34陰性分画および同分画中のヘキスト高染色性細胞集団を移植することで白血病発症を認めた。このことから、本DS-AMKLでは、CD34陰性分画中のヘキスト高染色性細胞集団における白血病幹細胞の存在が示唆される結果を得ることができた。平成28年度までで、白血病発症マウスへの抗がん剤(5-FU)投与実験により、CD45RAおよびCD49fを用いて展開した分画中に、抗がん剤耐性を持つ細胞集団を検出した。しかしながら、これらの細胞表面形質発現パターンでは、白血病幹細胞が濃縮される分画とそうでない分画とを区別できないことがわかった。抗がん剤耐性という白血病幹細胞を特徴づける重要な性質を見出すことができたものの、その中から真の白血病幹細胞集団を同定する指標としての細胞表面形質の情報はまだ不十分である。また、白血病幹細胞の性質を解析するうえでの対照群として使用するための、細胞バンク由来ヒトCD34陽性造血幹前駆細胞の異種移植マウスの樹立に成功した。DS-AMKL幹細胞の性質解明を行うには、幹細胞が濃縮される分画を同定し、効率よくサンプリングできるようにする必要がある。現段階ではそのための指標がまだ確立しておらず、当初の研究計画からは遅れていると判断される。しかしながら白血病細胞および正常ヒト造血細胞の異種移植系の樹立に成功しており、白血幹細胞分画同定のための指標となる情報を収集できる解析系が得られたことは成果のひとつである。本研究では、ダウン症随伴急性巨核芽球性白血病(DS-AMKL)を支える白血病幹細胞において特異的な遺伝子発現プロファイルの解析を目的とした。白血病細胞を安定的に増幅・供給できる実験系として、超免疫不全マウスにおける患者由来DS-AMKL細胞の異種移植系を立ち上げた。移植マウスにおいて、巨核球特異的CD41a表面形質を発現するAMKL様芽球を循環させることができた。同時に、白血病幹細胞の性質解析における対照群として、細胞バンク由来ヒトCD34陽性造血幹前駆細胞の異種移植マウスの樹立を試みた。本細胞もまた超免疫不全マウスに生着し、解析時の対照細胞を得られることがわかった。細胞表面形質解析と移植実験より、CD34陰性およびヘキスト高染色性分画移植群において白血病発症を認め、同分画における白血病幹細胞の存在が示唆された。さらにCD34陰性分画中から白血病幹細胞が真に濃縮される分画を探索するため、白血病発症マウスへの抗がん剤(5-FU)投与実験により、CD45RAおよびCD49fを用いて展開した分画中に抗がん剤耐性を持つ細胞集団を検出した。しかしCD45RA・CD49fの各陽性・陰性分画の移植実験では、どの分画に属する細胞集団であっても白血病形成能を有し、これらの分子を用いた指標では白血病幹細胞を単離できないことがわかった。抗がん剤耐性という白血病幹細胞を特徴づける
チタン酸金属塩生成反応を利用した超臨界水処理系での無機成分制御手法の開発

超臨界水中でのチタン酸金属塩生成に関する検討を行うための連続式実験装置を作製し、各種無機塩(陽イオン側:ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、陰イオン側:塩化物イオン、硫酸イオン、炭酸イオン、硝酸イオン、リン酸イオン)について検討した。温度400°C500°C、圧力25MPaにおける検討により、複数種の塩について、超臨界水条件下にてチタンと反応してチタン酸塩を生成することが示唆された。また、各種の無機塩について陰イオンの還元挙動など超臨界水条件での挙動を明らかにした。まず所定濃度の無機塩水溶液を高温高圧条件(超臨界水条件)のチタン充填反応器内に流通した後に反応器を常温常圧に戻して純水を流通させ、超臨界水条件で析出した塩を回収した。採取した液体・気体の分析によりマテリアルバランスを測定し、反応器内でチタンと反応した物質量を求めた。また、チタン粒子の顕微鏡観察によりチタン表面での物質生成について検討した。次に、実験装置に酸化剤の導入ラインを増設して超臨界水酸化に関する検討を行うための連続式実験装置を作製し、チタン酸塩の存在下におけるモデル有機物質(酢酸及びフェノール)の超臨界水酸化反応特性に関する検討を行った。まず所定濃度の無機塩水溶液を高温高圧条件(超臨界水条件)のチタン充填反応器内に所定時間流通して反応器内に所定のチタン酸塩を生成したのちに、所定濃度のモデル有機物質水溶液と過酸化水素(酸化剤)水溶液とを反応器内に圧送して超臨界水酸化反応に供し、流出する液体及び気体を捕集・分析し反応特性の測定を行った。温度400°C500°C、圧力25MPaにおける検討により、複数種の塩について、溶解度低下による以上の集積が反応器内で発生していることが確認された。また、顕微鏡観察によりチタン表面上での針状結晶の形成が確認され、エネルギー分散型X線分析による元素分析結果からチタン酸ナトリウム等のチタン酸塩であることが推定された。以上の結果から、複数種の塩について、超臨界水条件下にてチタンと反応してチタン酸塩を生成することが示唆された。超臨界水中でのチタン酸金属塩生成に関する検討を行うための連続式実験装置を作製し、各種無機塩(陽イオン側:ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、陰イオン側:塩化物イオン、硫酸イオン、炭酸イオン、硝酸イオン、リン酸イオン)について検討を行った。まず所定濃度の無機塩水溶液を高温高圧条件(超臨界水条件)のチタン充填反応器内に所定時間流通したのちに反応器を常温常圧に戻して内部に純水を流通させ、超臨界水条件で析出した塩を回収した。採取した流出液や流出ガスの分析により各種金属陽イオンや窒素・リン・硫黄等について反応器前後のマテリアルバランスを測定し、反応器内でチタンと反応した物質量を求めた。また、実験後のチタン粒子を顕微鏡により微視的に観察し、チタン表面での物質生成について検討を行った。温度400°C500°C、圧力25MPaにおける検討により、硝酸ナトリウムや炭酸カリウム等複数種の塩について、超臨界水条件での溶解度の低下による理論析出量以上の集積が反応器内で発生していることが確認された。また、走査型電子顕微鏡による観察によりチタン粒子表面上に針状の結晶が形成されていることが確認され、エネルギー分散型X線分析による元素分析結果からチタン酸ナトリウム等のチタン酸塩であることが推定された。また、各種硝酸塩については、超臨界水条件での流通に伴いチタン充填反応器内で硝酸イオンが還元され亜硝酸イオン、アンモニウムイオン、窒素ガスが生成することが確認された。各種無機塩水溶液を用いた実験検討について、概ね当初の実験計画通り進行している。平成24年度に明らかにした各種チタン酸塩の形成する条件において、まずチタン酸塩を生成させたのちにモデル有機物質(酢酸及びフェノール)を流通させ、超臨界水酸化分解反応特性の測定を行うが、これまでの検討により特にチタン酸塩の生成量が大きいと考えられる無機塩に絞って重点的に検討を行うことで研究の推進を図る。続く、触媒形成と触媒反応を同時に行わせる系での検討も、同様に触媒反応性の高いものに絞って重点的に検討を行う。超臨界水酸化の実験検討を行うにあたり、実験装置の配管を改造する必要があるため(具体的には、反応器内に酸化剤を導入するラインを増設する)、配管材料や継ぎ手などの消耗品の購入のために物品費を計上している。酸化剤やモデル有機物質等の試薬購入費も含まれている。
人口密度のポテンシャル分布に着目した東南アジア大陸部における地理的諸現象の分析

平成30年度における本研究では、従来から継続している東南アジアにおける人の移動の状況をふまえた、移動及び居住等に関する階層構造を仮定しての説明手法に関する明確化の考え方をベースとし、広域の階層を対象としている理論的な手法による研究と詳細領域において研究手法として対をなす現地調査等の実践的研究手法というこれまでの研究によって提唱する概念を基とし、その上で現所属研究機関における研究上の連携及び本務研究に関連する追加的なテーマに関する分析を実施した。人口の移動及び居住という視点に関連しては、学歴や産業構造等の要素を鑑みた場合の社会的な人の流動について、追加的要素として共同研究の形で取り込み、関連する研究発表を行った。また、東南アジアという要素に関しては、実践的な研修手法による活動は実質的な研究割合としては下がったものの過去の調査に係る分析を主として実施した。この要素に関しては、新規情報の取得によらず現有情報からわかる知見に関する分析となっている。研究要素の追加により、東南アジア地域における人の動きに関連した構造化というテーマに加えて、比較対象として、あるいは経済をはじめとする社会的関係等を媒介とした、次段階を見据えた研究と位置付けられる複合的な視点を持つこととなり、より実践的な分析に向けた布石を打つことができた。本務研究との共同研究の形として追加した部分は、その視点としては日本における産業界での人の分布や流動、または経歴やキャリアパスといった、社会的な意味での人の流動に関する要素であり、研究開始時点の発想をやや拡張している。具体的には、博士号取得者と社会的な移動の関連について分析するものとなった。所属機関における業務及び研究プロジェクト等への参画によるエフォートの状況により、本研究の実施はやや遅れている。当初想定していた研究のち、研究対象としている階層構造の中の詳細部分の階層に適用すべき調査等の実践的研究に代わり、日本における社会的な意味での流動、特に博士号取得者と言う条件での社会的移動等の分析及び関連する情報システムについての分析を変わって実施する必要があり、計画全体の中で本年度実施と見込んでいた部分について完遂できなかった。本務として遂行する業務・研究の状況による現在のエフォートを考慮の上、過去に実施した研究から、理論研究を主として用いるとした広域階層を対象として、論文や発表等の形式による取りまとめ及び公表を行う。昨年度以前から継続しているものも含めて、執筆等の情報公開に向けた活動、所属機関内での研究成果の共有などを通じて、成果の公開に資する活動の割合を増やす。また、考察対象に加えている日本国内における社会的な意味での人の動き、業種間の移動や学歴等の基礎的条件による移動の特徴などの新規要素について、東南アジアを対象とした研究との比較や、本研究計画終了後の次の研究への発展を見据えた情報分析等を実施する。本年度はまず、本研究課題に先行する研究プロジェクトにおいて創出された成果の中で、本研究課題と密接に関連し、基礎情報となる部分に関する精査を行った。また、総合的な研究課題の中で実践的調査によって取得したデータに基づくベトナム・ハノイ市の居住に関する分析と、分析の為の手法等に関する考察を先行する形で進めた。これは、本研究における興味の対象である、東南アジア大陸部を記述する為の地理情報及び特に人口密度分布等に関する階層構造を超えた総合的な定量的分析に関連した、広域スケールの数値計算に基づく定量分析に並ぶ、詳細スケールにおけるフィールド調査に基づいた定量分析的アプローチのひとつである。これまでに取得したハノイ市内紅河両岸地域における居住推計の為の基礎データについて、すべての調査地域についての集計と分析を進めた。その結果、中心河川両岸における居住状態の性質にいくつかの明確な差異が存在することを定量的に見出すことができた。それにより、研究方法論的な視点においても、ハノイ市の人口や居住等、人文・社会科学に関連した研究における、都市圏スケールの定量的手法の提案を行った。さらにこの成果と同等のフィールド調査と集計によって様々な都市の特徴を記述し都市間の比較を定量的に行う為の指標として、本研究での詳細域スケールで考案した手法を用いることが可能であることがわかった。以上について、情報処理学会人文科学とコンピュータ研究会での研究発表および論文執筆により、成果を公開した。やや遅れている理由として大きく2点を挙げることができる。第1に、本研究課題の先行研究に相当する研究課題において取得したデータとその分析結果を、本研究の基礎的情報とする予定でいたが、そちらのとりまとめおよび情報の分析に予定とは異なる部分が生じたことが挙げられる。具体的には、詳細域スケールにおける調査と、調査により得られた情報のとりまとめ及び分析に、当初予測を上回る時間がかかり、その作業が本研究課題開始以降にずれ込んだことによる。また第2に、主たる研究推進者である研究代表者の所属等の研究環境が変化したことがあげられる。新研究環境における研究推進と研究協力の体制を構築する為にいくばくかの研究資源を消費することとなり、その分本研究の推進の遅れ、および研究内容の見直し等を行う必要が生じた。本研究プロジェクトでは、大陸部東南アジア地域を対象として大局的な人の移動に関する新たなモデルを適用した研究と詳細地域における人の移動に関する分析を、地域の階層構造を意識して行うことで、総合的な分析の実施とその方法論的伸長を図ることを目標としている。従って本年度の研究においても具体的対象に関する成果の他、広域の分析に最適な手法である理論研究と詳細域を対象とする際に必要となる実践的研究の双方をいかにして連続的な分析体系として結びつけるかに関する、方法論的視点の議論もまた合わせて実施している。特に本年度においては、プロジェクト全体で標榜する理論研究および実践的研究のうち、理論研究での進捗を図った。

その際、対象地域における問題としての取り扱いから発展させ、一般化したモデルでの考察を行った。過去に行った論理研究の再確認の実施を行うと共に、理論モデルに関する詳細の検討を、昨年度および過去の関連する研究プロジェクトで得られた詳細域モデルについての調査等も含めた形で総合的に実施した。広域に対する理論研究のモデルとして、自己重力流体に関するポアッソン方程式を人口密度分布に適用したモデルを構築しているが、基本的な部分を再度考察し、これまでに実際のデータをもとにした数値計算を実施してきた結果を踏まえた分析を再度実施した上で、理論研究パート全体像を最終的に報告する為の論文を執筆中である。また現在の所属研究機関の特色を生かす共同研究として、社会的な力による人の流れという大枠との関連性に着目した応用研究に参画した。内容は人材の動向、特に博士号を取得した人材が博士後期課程在学からその後のキャリアパスに関してどのような経路をたどるか調査研究を行うものであり、追跡調査が行えるシステムの開発についての共同研究および、キャリアの実例に関するインタビューを交えた調査を実施した。平成28年度においては、研究代表者の所属が変わり、東南アジア研究が本務ではない機関の所属となった関係で、主として実践的研究の部分において遂行のエフォートが下がった。その結果大局的な水準における研究手法の考察に関連する研究計画を一部見直し、理論研究を中心として実施することおよび、現所属の本務として行われている研究の中で、本課題と関連のあるものについて知見を共有するなどの、研究交流をはじめとした活動を加えることとした。平成29年度については、研究対象の構成の中から主として理論研究の推進における基礎的概念の取りまとめを実施することとしていたが、研究環境・本研究以外の業務とのエフォート調整及び本研究に資する研究活動上の連携等を進めた結果、理論研究の基礎部分に関して出版等の形で成果を公開する準備作業、また本務である博士人材データベースプロジェクトとの協調による日本国内の高度人材の流動性研究に関する考察、及び研究分担者として参加するプロジェクトにおける歴史的な人の流れの解明に資する碑調査の分担等を通じて、本研究プロジェクトの目的である、東南アジア地域の人の分布と動きに関する、実践部分以外特に周辺事情を含む総合的考察を進めることができた。本研究の全体像における理論の部分は、主として広域の人の動きに関する社会的力学の定量化及び可視化等を実施するものである。過去の統計に基づく数値計算等はこれまでの研究で行ったが、本年は基礎理論に関する考察を元にした成果創出及びアウトプットの為の体系化を実施した。所属研究機関での本務である博士人材データベースのプロジェクトに関連して社会構造内での高度人材の動きに関する考察の準備を進め、データ活用等に関するプロジェクト内での議論に参加するなど、広く人の動きに関する分析という観点から、関連研究として協力を実施した。
レチナ-ルタンパク質のin vitroとin vivoのフォールディングの比較

bR類(天然状態で大量発現;安定)とhR類(天然状態で少量発現;不安定)をモデルとして、膜タンパク質のin vitroとin vivoでの構造形成機構を比較解析した。SDSで変性させたバクテリオオプシン(bO)類の7本のヘリックスは適切な脂質環境では“自発的に"フォールディングする。一方、SDSで変性したハロオプシン(hO)は全くクロモホアを再生しなかった。bR類と異なり、hR類は菌から単離すると不安定で自然に変性し、低濃度のSDSはこの変性過程を促進した。従って、hR類はbR類と比べ膜外ループ領域の熱的なゆらぎが大きく、hOのヘリックスは“自発的に"フォールディングできないと思われた。今後、bO類とhO類のin vitroでのクロモホア再生の相違がアミノ酸配列のどのような違いによるのかを決める必要がある。in vitroで再生できないhOは異種細胞(分裂酵母)では膜に組み込まれ正常にフォールディングし、その発現量はbO類のそれとほぼ同じであった。また、細胞内発現場所はオルガネラ(ER、ゴルジ、液胞)膜であることが間接蛍光抗体法によって分かった。分裂酵母の膜画分から部分精製したレチナ-ルタンパク質は光化学反応を示したので、今後、オルガネラ膜のエネルギー変換に及ぼす光の影響を検討する予定である。レチナ-ルタンパク質のin vitro再生とin vivoでの構造形成の相違は膜タンパク質のpost-translationalとco-translationalフォールディング過程の相違に対応すると思われる。レチナ-ルタンパク質で得られた知見は、今後、少量しか存在しなかったり不安定な膜タンパク質を大量に発現させる方法、それらを天然状態のまま大量に調製する方法、あるいは、変性状態から天然状態へ再生させる方法を開発していく指針を与えるであろう。
宿主をコントロールする昆虫ウイルスの遺伝子解析.

バキュロウイルスは、それぞれ150程度の遺伝子を保持しているが、機能が推定できない遺伝子も多く、これらのうち宿主をコントロールするような遺伝子の解明を行う。昆虫はウイルスの増殖を阻止するため、細胞が自殺をし(アポトーシス)個体を守ることもある。そこで、種々の生物のICEプロテアーゼファミリーで誘導されるアポトーシスを阻止するバキュロウイルスのp35に関して、AcNPVとカイコNPV(BmNPV)を比較したところ,活性に最も重要と思われるプロテアーゼで切断される領域とC末端近くの領域のみがかなり異なっていることが明らかになった。そこで、BmNPVとAcNPVのp35遺伝子のキメラを作成し脊椎動物由来の細胞でICE(caspase-1)によって誘導されたアポトーシス阻害活性を調べたところ,活性に最も重要と思われるプロテアーゼで切断される領域がAcNPV由来であるp35のみがアポトーシスを強く阻止した。これらの結果より、それぞれの宿主-ウイルス系に適したアポトーシスが引き起こされることがバキュロウイルスの増殖や宿主域の決定に重要であることが示された。一方、Xestia c-nigrumという昆虫に感染する顆粒病ウイルスのゲノムの構造解析の結果、p35とは異なるiapと呼ばれるアポトーシスを阻止する遺伝子とホモロジーのある遺伝子を同定した。この遺伝子の機能をp35欠損AcNPVを用いて調べたところ、アポトシースの阻止効果はそれほど高くないことが明らかになった。
全能性幹細胞から破骨細胞増殖、分化機構の全過程の解析

すべての過程が試験管内で観察できることが約束されている胚性幹(ES)細胞を用いて破骨細胞の増殖、分化、維持機構を解析した。(1)1個のES細胞をストロマ細胞株ST2上にまいて、コロニー形成中に破骨細胞分化誘導を行う培養法を確立し、酒石酸抵抗性酸フォスファターゼ、c-Fms、β2インテグリン、c-Kit、CD31、VE-カドヘリン、Flk-1陽性細胞を検出することで、血液細胞系譜と血管内皮細胞系譜の誘導の時期、相互の位置関係を経時的に検討した。その結果、血液細胞と血管内皮細胞はコロニー中央にともに起源を同じく発生するが、その後、血液細胞は末梢へ分布後、最終分化を開始すること、一方、血管内皮は放射線状に増殖分化することを明らかにし、発生初期における血液細胞形成と血管形成の関係を試験管内で解析できるシステムであることを示した。この実験系を用いて今後様々な分子を添加するだけでそれぞれの分子の時間的、位置的な効果が解析できる。(2)血液細胞異常をもたらし、その個体は発生初期に致死となるtal-1(-/-),Gata-1(-/-),Gata-2(-/-),Fog(-/-)遺伝子破壊ES細胞株を用いて破骨細胞誘導を行い、GATA-1,FOGは影響しないこと、Tal-1は必須であること、Gata-2(-/-)は初期前駆細胞の頻度を減少させるが、後期の分化には関与しないことを明らかにした。さらに破骨細胞誘導にとってTal-1-->GATA-2-->M-CSF-->ODF/OPGLの順に分子の要求性が変化することも明らかにした。さらに、この実験系を改変することで色素細胞誘導も可能にした。この2細胞系譜をそれぞれ内部コントロールにすることで、実験はさらに精密なものとなった。1個の胚性幹(ES)細胞をストロマ細胞株ST2上にまいて、移しかえるといった操作無しに破骨細胞を誘導できるのですべての過程を1個のコロニーの中で継続的に観察できる。また培養条件を途中で変化させることで血液細胞系譜までの分化、未熟血液細胞の増殖、その後の成熟過程を分離して観察できる。この培養系を用いてtal-1,GATA-1,GATA-2,FOG遺伝子破壊ES細胞から破骨細胞誘導を行ったところ、GATA-1,FOG遺伝子破壊ES細胞は正常と同様に誘導が行えた。tal-1遺伝子破壊ES細胞からは破骨細胞を含む如何なる血液細胞系譜も誘導できなかった。GATA-2遺伝子破壊ES細胞からは頻度は激減していたが一旦、破骨細胞系譜にコミットした前駆細胞は正常と同じように増殖し分化した。このことはGATA-2がES細胞の血液細胞系譜への分化決定に関与していること、しかしながらその後の破骨細胞系譜の分化には関与していないことを示している。さらに抗M-CSF受容体阻害抗体、破骨細胞分化因子(ODF/OPGL)の阻害因子OCIFを培養に加えることでtal-1-->GATA・2-->M-CSF-->ODF/OPGLの順に破骨細胞分化に影響を与えることが明らかになった(投稿中)。現在、活性型Notch-1、不活化型SHP-1等をES細胞に導入しこれらの分子の破骨細胞分化に及ぼす影響を検討している。

(1)1個のES細胞をストロマ細胞株ST2上にまいて、コロニー形成中に破骨細胞分化誘導を行う培養法を確立し、酒石酸抵抗性酸フォスターゼ、c-Fms、β2インテグリン、c-Kit、CD31、VE-カドヘリン、Flk-1陽性細胞を検出することで、血液細胞系譜と血管内皮細胞系譜の誘導の時期、相互の位置関係を経時的に検討した。その結果、血液細胞と血管内皮細胞はコロニー中央にともに起源を同じく発生するが、その後、血管細胞は末梢へ分布後、最終分化を開始すること、一方、血管内皮は放射線状に増殖分化することを明らかにし、発生初期における血液細胞形成と血管形成の関係を試験管内で解析できるシステムであることを示した。この実験系を用いて今後様々な分子を添加するだけでそれぞれの分子の時間的、位置的な効果が解析できる。(2)血液細胞異常をもたらし、その個体は発生初期に致死となるtal-1(-/-)、Gata-1(-/-)、Gata-2(-/-)、Fog(-/-)遺伝子破壊ES細胞株を用いて破骨細胞誘導を行い、GATA-1、FOGは影響しないこと、Tal-1は必須であること、Gata-2(-/-)は初期前駆細胞の頻度を減少させるが、後期の分化には関与しないことを明らかにした。さらに破骨細胞誘導にとってTal-1-→GATA-2-→M-CSF-→ODF/OPGLの順に分子の要求性が変化することも明らかにした。さらに、この実験系を改変することで色素細胞誘導も可能にした。この2細胞系譜をそれぞれ内部コントロールにすることで、実験はさらに精密なものとなった。
人工心膜シートなどの被覆による左室容量負荷疾患における左室の拡張予防効果

1.基礎研究として、心拡張予防効果を得られかつ心拡張機能を障害しないNet状のデザインとすることを決定した。材料素材としてはゴアテックスを基本とし、厚さ1mmのゴアテックスシートで5mm幅のstripを作成し、3対のstripを放射状に縫合する。縫合部から2-3cm,4-6cm(,6-9cm)野位置に縫合部を中心とする同心円状にゴアテックスstripにて放射状となった3対のstripを固定する。心臓への被覆の仕方は、まずNetの中心部を心尖部に固定し,ついで左右房室問溝に対応する心膜部にNetを固定する。被覆の程度は、左室前負荷や左室圧-容量曲線の関係を見ながら至適な被覆程度を判定している。現時点でこの至適な被覆程度は確定していない。このような材料の強度や耐久性については、実験動物とヒトとの違いがあるため、判断は必ずしも容易ではないが、ゴアテックスstripは肺動脈バンディング手術などで、ゴアテックス糸は僧帽弁形成術に用いられ、その長期的な耐久性や強度が確認されているため、十分臨床応用が可能と判断しているが,臨床応用には更なる安全性と有効性の確認が必要と考えている。2.臨床では、特に左室拡大を来した僧帽弁閉鎖不全患者に対して、弁置換術に際し後尖をアコーディオンカーテン状に折り畳む事により、左室の容量減少効果(internal myosplint effect)を期待する術式を採用しているが、これまでに6例を経験し、今後も症例を重ねて左室のremodelingを心エコー図上で検討する予定である。3.狭小弁輪患者に対する各種の人工弁移植後の経時的な左室remodelingについて心エコー図を用いて評価検討中である。今回の研究目的は以下である。まず実験的研究としては各種拡張型心筋症に対する新たな治療戦略を目指して、紐あるいは網状の人工物を左室周囲に被覆する(myonet法と命名)ことにより左室のcomplianceを低下させることなく左室の拡張防止効果を計る新たな左室被覆法で補助循環効果の臨床応用への可能性を検討する。また臨床的には各種心疾患で術前・術後の左室・左房のremodelingの態様・違いなどを検討することである。本研究への補助は平成15年10月から開始された。このため、今年度の実験研究期間は半年であった。この間は、実験で用いる左室周囲に被覆する紐あるいは網状の人工物(myonetと命名)作成を行った。実験動物としてブタあるいはビーグル成犬を用いる予定であるため、その心臓に合わせた各種のmyonetを試作した。その結果として、材料としては耐久性と柔軟性の点からextended polytetrafluoroethylene (PTFE) sheetを数mm幅の柵状に加工し、PTFE糸を用いて星状のmyonetを使用する事とした。臨床研究としては、かねてより各種心疾患の術後左室や左房のremodelingの違いやDynamic Cardiomyoplastyの循環補助メカニズムなどについて、文部科学省科学研究費補助金の助成下で進めている。今年度は、大動脈弁閉鎖不全患者における術後の左室remodelingについて、およびDynamic Cardiomyoplastyによる心筋の酸素消費量の軽減について国際誌の誌上討論として発表した。また、僧帽弁手術などで生じる洞結節動脈離断に伴う心房の電気的remodelingについての誌上討論についても国際誌に発表予定である。実験研究分野においては、昨年度に引き続き、人工心膜シートの作成を中心とした。昨年度は秋に補助金交付が決定し、研究期間が十分でなかったため、今年度も継続的に人工心膜シートの作成を行った。今年度は実験動物を用いた慢性実験に備えて耐久性の点から素材を選択した。デザインは昨年度に決定しており、そのデザインで各種素材での材料縫合部などの張力の確認を行った。

その結果、シートおよび縫合糸ともに、現在臨床上で広く使用されている、polytetrafluoroethylene(ゴアテックス)が素材として優れていると判断した。心不全モデルの作成に用いるDDDペースメーカーを工夫し、心房出力と心室出力を合体(合成)させて、1本のリード線から、最高360/分のレートまでパルス出力を可能にした。DDDペースメーカー本体は通常の臨床で用いるものである。本システムを用いて動物(犬を予定)心不全モデルを作成する。臨床研究分野においては、左室容量負荷疾患のひとつである僧帽弁閉鎖不全症例に対する弁置換に際して、延長した後尖の腱索を短縮させる独自の術式を考案し、臨床応用を開始した。従来から僧帽弁置換術においては後尖の温存が術後の左心機能回復に有益であるとの論文が多く、また拡大した左室例においては、何らかの左室形成術をすべきとの意見もある。しかしながら、左室形成術は追加手技が必要などの煩雑な面もある。本法は後尖の温存術式の際の運針に一工夫を加えたものであり、何らの追加手技は不要である。本法による臨床症例を重ねて、弁置換術後の左室remodelingを心エコー図によって今後経時的に観察する予定である。その他臨床においては、開心術後の電気的remodelingについての紙上討論や弁膜症による心不全術後の臨床報告を行った。今年度は昨年度に引き続いて左室の拡張性疾患に関する基礎的並びに臨床的研究を重ねた。実験研究分野においては、昨年度に試作したpolytetrafluoroethylene(ゴアテックス製)の人工心膜シートおよび縫合糸が素材として優れていると判断した。今年度は動物実験前段階として、人工心膜シートの耐久性をex vivoで確認し、慢性移植実験の可能性を確認した。昨年度に心房出力と心室出力を合体(合成)させて、1本のリード線から、最高360のレートまでパルス出力を可能にしたDDDペースメーカーを作成したが、本年度は本システムを用いて心不全モデルを作成する期間や刺激方法について理解を深め、これまでの経験などから、200/分で刺激を開始し、実験動物の反応に応じて12週間毎に本システムによる刺激数を20/分づつ増加させることとした。実験動物としてはその順応性から成犬が適当であるとの結論に達した。臨床研究分野においては、昨年から開始した左室容量負荷疾患のひとつである僧帽弁閉鎖不全症例に対する弁置換に際して、延長した後尖の腱索を短縮させる独自の術式を積み重ねつつある。さらに本法による臨床症例を重ねて、弁置換術後の左室remodelingを心エコー図などによって経時的に観察している。その他臨床面においては、左室容量負荷疾患である大動脈弁閉鎖不全症例と僧帽弁閉鎖不全症例とで弁置換術後の左室remodelingについて、学内シンポジウムでその経過の違いから手術至適時期を論じた。さらに学術雑誌上で、僧帽弁手術時Superior Septal Approachにおいて生じる洞結節動脈血流の消失に伴う刺激伝導系のremodelingを論じた。1.昨年と一昨年に引き続く基礎研究として、心拡張予防効果を得られかっ心拡張機能を障害しないNetのデザインを決定した。
ドライ系バイオマスの多段熱分解を利用した選択的物質回収

木質バイオマスの熱分解において、有効利用が容易なタール成分を選択的に生成することを目的として熱分解手法の検討を行った。その結果、熱分解操作を二段階に分けることにより、キシラン由来の成分としてフランを高選択率で回収することができ、リグニン由来の芳香環を含有するタールの生成量を減少させる一方でリグニンと同等のチャーとして固定することができた。また、リグニンは溶剤により抽出したうえで熱分解することで、そのタールが樹脂原料にできることが明らかになった。多糖類由来のタールは脂肪族性であり改質も容易でケミカルズへの転換も期待できる。一旦、構成成分に分離したのち熱分解することで生成物の選択性が高まると考えられるが分離法の多くは水溶液を使用し、消費エネルギーの観点から乾燥バイオマスには不適である。そこで本最終年度は、構成成分の分解温度域に着目し、熱分解を二段階で実施することでリグニン由来の重質タールの生成を抑え、有効利用しやすい軽質タールを回収する方法の検討を行った。まず、各構成成分のTGを用いた熱分解にともなう重量変化曲線を調べた。ヘミセルロースの主成分であるキシランは300°Cまでに熱分解が大きく進行した。それに対し、セルロースは350°Cから急激に熱分解が進行し、リグニンは比較的低温から熱分解が始まるが、熱分解速度は遅いことがわかった。これは、リグニンが複数の構成ユニットから成り、結合エネルギーに分布があるためと考えられる。よって、比較的低温での分解操作でキシラン由来のタール成分の選択性を高めることが可能と示唆されるので、以下ではヒノキの低温での熱分解生成物について調べた。タール生成量削減を目的として、構成成分からの揮発物の二次分解反応による変化を調べたところ、キシランの熱分解を常温から800°Cまで昇温、二次分解温度800°Cで行った場合、タール成分がフランと水のみになった。これは、キシランがキシラン単量体→フルフラール+2水→フラン+一酸化炭素+2水の反応式に従ってフルフラールを経てフランを生成したためと考えられる。このことより、キシランの主分解温度より少し高温の300°Cでヒノキを熱分解し、揮発物の二次分解反応を行うことでフランが選択的に回収できることがわかった。以上より、2年間の研究において、リグニンの熱分解では樹脂原料を製造し、バイオマスからは300°Cまでの低温でキシランをフランとして回収する多段熱分解法を開発した。近年、再生可能資源として木質バイオマスの活用が検討されている。しかしバイオマスの主要成分の1つであるリグニンは、フェニルプロパン誘導体を骨格とし三次元的に複雑に結合した化学構造ゆえに特定の有用物質への選択的な転換が困難とされ、現状ではエネルギー回収程度しか行われていない。経済的に成立する資源としてバイオマスを普及するには、利用用途のなかったリグニンのフェノール類構造を上手に利用して、付加価値の高い化学原料を収率よく回収することが鍵になる。本研究の本年度では、主としてリグニン樹脂の原料への転換を目的に、各種低分子化法を試みた。具体的には、多段熱分解のうちリグニン熱分解を実施した。その結果、溶剤による抽出リグニンを400°Cで急速熱分解したときに得られる低分子タールを用いて、熱硬化性樹脂を作製することができた。また、酸化分解法によって得られた低分子リグニンは、官能基の付加や芳香環の一部開環のため、有機酸の回収が適していることが明らかになった。以上より、分解法を選択することでリグニンから芳香族あるいは脂肪族ポリマーの原料へ転換できることが示唆された。低分子リグニン(熱分解タール)の性状としては、常温で軟化した。これをヘキサミンと混合し加熱した際のDTA分析した結果についても、低分子リグニンのみでは発熱は認められなかったが、ヘキサミンと混合したものは硬化による発熱が測定された。よって、抽出リグニンを熱分解して生成したタールは、低軟化点であり架橋剤により硬化反応を起こすことから、樹脂原料として適していることがわかった。研究の目的は、初年度としてはおおむね順調に進展している。学会での発表もできた。予想通りの結果が得られ、進捗状況も順調である。平成23年度はリグニン成分の熱分解を出発物質としたが、次年度はこれを木質バイオマスから多段熱分解し、最も高温の熱分解でリグニンリッチなタールから樹脂原料を製造することを試みる。また、揮発生成したヘミセルロース由来タールの気相反応特性を把握し、架橋構造と気相分解の関連性を定量的に記述できるモデルを構築する予定である。分析装置等は既存のものを利用していき、本研究で必要な試薬やガス、配管部品の購入に研究費を使用する。また、国際学会での研究成果を発表する予定である。その旅費、参加費にも充てる。
生体内における亜鉛イオンの役割を解明するための、機能性分子の開発と応用

前年度7月より引き続き、本年度8月まで、遺伝学的手法と化学的手法を組み合わせて優れた研究成果を挙げている、University of California, San FranciscoのKevan M. Shokat教授の下で、その研究手法を学ぶ為に渡米し、研究活動をしてきました。彼の研究室においては、亜鉛イオンの細胞内濃度変化にも深く関わっていることが報告されている、酸化還元酵素の阻害剤の開発および、基質の探索に関わるプロジェクトに携わりました。以下に当地における研究の成果をまとめます。1)酵素と阻害剤のコンプレックスのX線結晶構造解析から、私の開発した阻害剤HY-1が、補酵素であるNADPHの結合部位ではなく、基質の結合部位に位置することを見出しました。このことは、さらに有用な阻害剤の開発や、酵素反応のメカニズムを解析する上で重要な知見を与える結果であります。2)補酵素であるNADPH誘導体の合成ルートを確立し、様々な誘導体の合成に成功しました。また、それと共に、酵素の遺伝子変異体も作成しました。これらを組み合わせて用いることによって、酵素に対する基質の容易な探索が可能となると考えられます。また、本年度9月より東京医科歯科大学に助手として赴任し、これら酵素の活性を測定するために有用な蛍光物質の開発を行いました。現在までのところ、酵素活性を選択的に検出する蛍光物質の開発に成功していませんが、開発の途上で得られた、化学構造と蛍光特性の関係に関する知見は、今後の研究を進展させていく上で非常に有用なものとなると考えられます。本年度に得られた研究成果を以下に示す。1)脳虚血時における、海馬での亜鉛イオン濃度変化機構に関する検討私は前年度までに、自ら開発した亜鉛蛍光プローブZnAF-2DAを用いて、脳虚血時に海馬の一部の領域で、細胞内亜鉛イオン濃度の一時的な上昇が起こることを示した。今年度は、この濃度増大機構を明らかにするために、細胞外液に、亜鉛イオンのキレーター等の様々な化合物を添加し、同様の刺激に対する影響を、蛍光顕微鏡下で観察する実験を行った。その結果、細胞外からの亜鉛イオンの流入が、細胞内濃度増大の要因の一つであることが示された。2)高濃度領域の亜鉛イオン濃度測定が可能な蛍光プローブの開発細胞内の亜鉛イオン濃度は通常はnM以下であるが、近年、1)で行っている虚血刺激等により、濃度上昇が起こることが明らかになってきた。本研究で用いている亜鉛蛍光プローブ、ZnAF-2は、nMオーダーの変化を定量的に検出できるほど高感度であるが、高濃度領域の変化を測定するためには感度が強すぎ定量的な測定は難しい、という問題点があった。そのため、どのレベルまで濃度が上昇するかを明らかにすることはできなかった。そこで、私は蛍光プローブのキレーター構造に改良を加え、より広い範囲での濃度を定量的に測定することが可能な新規の蛍光プローブ群を開発した。開発に成功したプローブを使い分けることにより、nMからmMオーダーの広い範囲の濃度変化を、蛍光顕微鏡下で測定することが可能となった。
口腔内形態情報の一元管理システムの開発

平成26年4月より一般保険診療における修復物の一部にCAD/CAMシステムが取り入れられ,本研究の目的でもあるデジタルデータの一元管理が急務となってきた.そこで計測ヘッドが日本人の小さな口腔内でも容易に取り回しのできる口腔内計測器の試作を行い,その精度と課題について検討した.また,こうした口腔内から直接入手するデータの場合,従来からある石膏模型が無いことになる.そこで,様々なRP(Rapid Prototyping)の模型を製作し,その精度や実用性について検討を行った.さらに,市販の口腔内計測器を用いて,術者の熟練度が完成する修復物の精度に影響するポイントについての検討も行った.2006年1月厚生労働省IT戦略本部で策定された「IT新改革戦略」により,レセプトオンライン化が平成23年度より義務化された.しかし,現在発売されている電子カルテシステムは,年々増加する各種診療情報のデジタル化に対し,十分な対応ができているとは言えない.特に,近年目覚ましい発展を遂げているCAD/CAMシステムにおけるデジタルデータに関しては,現在日本で利用されているカルテとは独立した全く別の書式がとられている.また,診療情報として術前や術後の模型情報が非常に重要であることが分かっていても,保管場所の確保が困難であることから,次々と捨てられてしまうのが現状である.そのため,こうしたCAD/CAMシステムにおける計測データを蓄積しておき,そのまま患者固有のデータとして電子カルテシステムに統合させることができれば,単に指示書としての役目だけではなく,治療経過の観察や治療計画立案の役に立つと考えられる.そこで本研究では,口腔内計測が可能な計測装置を開発してきた。さらにこれまでに開発してきたCAD/CAMシステムで取り込んだデータを汎用性のあるデータ形式に統合して,修復物製作のみでなく口腔内のすべての形態情報を統合できるシステムを目指した改良を行った.2006年1月厚生労働省IT戦略本部で策定された「IT新改革戦略」により,レセプトオンライン化が平成23年度より義務化された.しかし,現在発売されている電子カルテシステムは,年々増加する各種診療情報のデジタル化に対し,十分な対応ができているとは言えない.特に,近年目覚ましい発展を遂げているCAD/CAMシステムにおけるデジタルデータに関しては,現在日本で利用されているカルテとは独立した全く別の書式がとられている.また,診療情報として術前や術後の模型情報が非常に重要であることが分かっていても,保管場所の確保が困難であることから,次々と捨てられてしまうのが現状である.そのため,こうしたCAD/CAMシステムにおける計測データを蓄積しておき,そのまま患者固有のデータとして電子カルテシステムに統合させることができれば,単に指示書としての役目だけではなく,治療経過の観察や治療計画立案の役に立つと考えられる.そこで本研究では,特に口腔内スキャナを用いたシステムの適合精度について検証し,患者口腔内の記録手法としての可能性について検討した.今回実験に用いたCEREC AC(sirona)は,光源に青色可視光を用いたアクティブ三角測量法と共焦点法を合わせた計測方法をとり,複数の画像を重ね合わせて3D形状を構成している.CEREC ACを使ったインレーの製作は,窩洞形態の影響,光学印象時のカメラの手ぶれや角度,3D画像上での修復物マージンの設定方法など,術者の熟練度に影響されるポイントが多数存在し,完成した修復物の適合に大きく左右することが考えられる.そこで今回我々は,光学印象時のカメラの角度が修復物の適合に与える影響について検討を行った.平成26年4月より一般保険診療における修復物の一部にCAD/CAMシステムが取り入れられ,本研究の目的でもあるデジタルデータの一元管理が急務となってきた.そこで計測ヘッドが日本人の小さな口腔内でも容易に取り回しのできる口腔内計測器の試作を行い,その精度と課題について検討した.また,こうした口腔内から直接入手するデータの場合,従来からある石膏模型が無いことになる.そこで,様々なRP(Rapid Prototyping)の模型を製作し,その精度や実用性について検討を行った.さらに,市販の口腔内計測器を用いて,術者の熟練度が完成する修復物の精度に影響するポイントについての検討も行った.本年度の研究により,口腔内から直接歯牙や歯肉の形状を収集することのできる計測システムの開発を行ってきた.そして,これまでに海外で発表されているものよりコンパクトで,特に計測ヘッドが日本人の小さな口腔内でも容易に取り回しのできる試作機が完成した.現在までに,石膏模型の計測において再現性の高い計測ができるようになったが,光パターン投影面の状況によっては,データの連続性(空間位相のつなぎ合わせ)に不具合が生じ,再現された三次元形状の一部がくずれている場合があった.今後,こうした空間位相のつなぎ合わせの改良と共に,複数のデータをつなぎ合わせるソフトウエアを開発し,歯列全体が計測できるように改良していく.また矯正用歯列模型シミュレーションソフトの開発において,歯の移動シミュレーションを行うために、3Dデジタル模型の歯冠を自動で分割するソフトウエアの開発を行った.3Dデジタル模型の歯冠部に平均的歯列を設定し,その後,手動でおおよその歯の位置を示した後,各歯の位置設定を自動で行い,さらに,その位置情報を元に歯冠の自動切り出しを行ってきた.その結果,片顎14本の歯の自動分割を2分程度で行う事ができた.しかし,1)ベースモデルが1種類であるため特殊な歯の形態では誤差が生じやすい,2)実際の歯とベースモデルの移行部に若干の段差が発生する,3)三次元的に叢生がある症例の場合,歯の位置決めに時間が掛る,などの課題も明らかとなった.