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高次コホモロジー群の漸近的不変量とその複素幾何学への応用

代数幾何に自然に現れる高次コホモロジーの消滅定理を複素解析幾何の視点から研究し,より広いケーラー幾何の立場から特異計量付きの直線束に一般化した.具体的には,巨大な直線束の最小特異計量に対するNadel型のコホモロジー消滅定理を確立し,乗数イデアル層を用いて単射性定理を擬正な直線束に一般化した.また,固有なケーラー射に付随する高次順像を用いて,これらの結果を多様体の変形族にまで一般化した.その過程で,超越的な特異性を持つ特異計量/乗数イデアルを扱う技術,調和積分論/L2-理論の技術を発展させた.本研究の目的は,代数幾何の設定で自然に現れる概念(コホモロジー,豊富性など)を,複素幾何の立場(曲率,正値性など)から扱う枠組みの構築であった.今年度は,計画通り,直線束の冪に関するコホモロジー群の漸近的な挙動を研究した.数値的に半正(numerically effective)な直線束に対する漸近的な消滅定理を,特異計量と乗数イデアル層を用いて,擬正(pseudo-effective)な直線束に一般化した.その応用として,随伴束に対するNadel型(Kawamata-Viehweg型)の消滅定理を得た.特に,最小特異性を持つ計量に対してNadel型の定理を得ることができた.この成果を公開した後に,多重劣調和関数の乗数イデアル層についての予想が解かれ,この結果は他数学者の結果から従ってしまった.しかし,証明の手法は全く異なり他の応用もある点から価値があると思われる.証明のアイデアは,単射性定理を用いて曲率が半正な直線束を扱う点と, Nadel型の消滅定理を漸近的な消滅定理に帰着する点である.そこで,従来の単射性定理を特異計量と乗数イデアル層を用いて一般化した.その際には,調和積分論を用いてコホモロジー類を調和形式で代表する技術が重要となる.本研究の目的は,代数幾何の設定で自然に現れる概念(コホモロジー,豊富性など)を,複素幾何の立場(曲率,正値性など)から扱う枠組みの構築であった.今年度は随伴束に対するコホモロジーの消滅定理の一般化である単射性定理を主に研究した.結果として,単射性定理の特異計量と乗数イデアル層を用いた一般化を与えることができた.従来の単射性定理の複素幾何的な証明には調和積分論が用いられるが,非代数的な特異性を持つ特異計量を扱うために,調和積分論とd-bar方程式, L2-理論を組み合わせる点が証明の鍵になる.本研究の目的は,代数幾何の設定で自然に現れる概念(コホモロジー,豊富性など)を,複素幾何の立場(曲率,正値性など)から扱う枠組みの構築であった.前年度はコンパクトケーラー多様体上の擬正(pseudo-effective)な直線束とその曲率が半正な特異計量を考え,乗数イデアル層付きの随伴束やそのコホモロジーを研究した.2015年度は,複素多様体から解析空間への固有な正則写像による高次順像について研究した.直線束としては複素多様体上の半正な曲率を持つ直線束や底空間の方向に正な曲率を持つ直線束を考察した.これは前年度の研究の相対化を目指した試みのひとつである.結果として,多様体のケーラー性と弱擬凸性および直線束の曲率の適切な正値性の仮定の下で,高次コホモロジーに対する消滅定理を得た.この結果は最近与えられたFujinoの予想への解答であり, Ohsawaの結果の高次順像への一般化およびKollarの結果の複素幾何的な状況への一般化と見なせる.その証明の過程で, Takegoshiの正則凸多様体上の調和積分を応用することで,随伴束のコホモロジーのある種の分解定理を得た.また高次順像の高次コホモロジーの単射性定理も得ることでできた.代数幾何的な状況ではより強い導来圏内での分解定理が知られていたが,これはFujisawaによって複素幾何的な状況へ一般化された.当初の計画にはなかった高次順像にまで研究の範囲を広げられた.本研究の目的は,代数幾何の設定で自然に現れる概念(コホモロジー,豊富性など)を,複素幾何の立場(曲率,正値性など)から扱う枠組みの構築であった.前々年度は,特異エルミート幾何の立場からコホモロジー消滅定理の一般化である単射性定理を研究し,曲率が半正値な特異計量を許す直線束に一般化した.前年度は,複素解析的な視点から複素多様体上の解析空間への固有な正則写像と随伴束の高次順像を研究し, Lerayのスペクトル系列の退化やKollar, Ohsawaの消滅定理を一般化した.2016年度は,これまでの研究を踏まえ,特異計量の乗数イデアル層付きの随伴束の高次順像を研究した.結果として,単射性定理をこの高次順像に対しても一般化することができた.この結果はKollar, Takegoshiの結果の特異計量版であり,前々年度の成果のコンパクトケーラー多様体から正則凸多様体への一般化とも見なせる.応用として,複素構造の変形に関する擬正(pseudo-effective)な直線束の数値的小平次元の変動を調べることで, Nadel-Kawamata-Viehweg型の消滅定理の相対化も与えた.また, Fujinoとの共同研究により,非代数的な特異性を持つ(準)多重劣調和関数とその部分多様体への制限について研究し,基底点自由な線形系と乗数イデアル層に対するBertini型の定理を証明した.

この定理はいくつかの論文では証明なしに使われていたが,この研究で厳密な証明を与えることが出来た.この定理によって,乗数イデアル層を多様体の次元に関する帰納法で調べることが可能になる.応用としてFujinoと共同で, Kollarの捻れ不在定理,一様大域生成定理, GV層性, Generic vanishingなどの定理を擬正な直線束に一般化した.代数幾何に自然に現れる高次コホモロジーの消滅定理を複素解析幾何の視点から研究し,より広いケーラー幾何の立場から特異計量付きの直線束に一般化した.具体的には,巨大な直線束の最小特異計量に対するNadel型のコホモロジー消滅定理を確立し,乗数イデアル層を用いて単射性定理を擬正な直線束に一般化した.また,固有なケーラー射に付随する高次順像を用いて,これらの結果を多様体の変形族にまで一般化した.その過程で,超越的な特異性を持つ特異計量/乗数イデアルを扱う技術,調和積分論/L2-理論の技術を発展させた.去年度に得られた単射性定理の自然な一般化を得ることができた.その証明の過程で計量の族に関する調和形式を調べる技術を得られた.今年度に得られた知見をもとに,今までの結果の相対化を目指したい.具体的には,今までに得られた特異計量や乗数イデアル層を用いたコホモロジーの単射性定理や消滅定理の高次順像への一般化を与えたい.また,代数幾何への応用も考えていきたい.複素幾何学今年度の証明の過程で得られた技術の深化を目指したい.具体的には,以前から考えていた対数的標準特異点(log canonical singularities)を許した多様体への一般化を与えたい.また,多様体の変形族の高次順像への一般化も模索したい.直線束の冪に関するコホモロジー群の漸近的な挙動の研究から,随伴束に対するより精密な単射性定理や消滅定理に研究を広げることができた.また,その研究の過程で調和積分論などの技術を得ることができた.今年度の研究で得た知識や技術を活かし,今後は消滅定理の一般化である単射性定理の研究を推し進めていきたい.例えば,対数的標準特異点(log canonical singularity)を許した射影多様体の単射性定理のコンパクトケーラー多様体への一般化などを試みたい.
両生類甲状腺刺激ホルモン分泌調節機構に関する研究

両生類甲状腺刺激ホルモン(TSH)は、最近まで高感度で特異的な測定法が開発されていなかったため、その放出制御機構が明らかにされていなかった。両生類TSHの放出制御機構を明らかにするために、筆者はこれまでにウシガエルTSHの放射免疫測定(RIA)法を開発し、またその後RIA法と同程度に高感度な酵素結合免疫測定(ELISA)を開発し、それらを用いて両生類下垂体からのTSH放出に影響を及ぼす因子について解析を進めてきた。その結果、哺乳類とは違って副腎刺激ホルモン放出因子(CRF)が強い両生類TSH放出活性をもつことを明らかにし、CRFによるTSH放出は2型CRF受容体を介して調節されることを受容体選択的な作動剤・拮抗剤を用いた実験により示した。本年度は、2型CRF受容体mRNAがウシガエル下垂体TSH産生細胞に発現していることをin situ RT-PCRと免疫組織化学の組み合わせにより明らかにした。このことは、CRFによるTSH放出が2型CRF受容体を介して調節されることを裏付けた。また、生体内で実際にTSH放出調節因子として機能している物質を明らかにするために、ウシガエル視床下部の抽出物からTSH放出に影響を及ぼす物質の単離を行った。視床下部抽出物を作製し、主に逆相カラムを用いた高速液体クロマトグラフィーにより分離し、各画分のTSH放出活性をウシガエル下垂体細胞培養とELISAによりしらべることで、TSH放出活性を示すいくつかの物質の単離に成功した。その中の一つはCRFであった。また、他の物質の一つはN末端アミノ酸配列解析により、ラナタキキニンAであると推定された。ラナタキキニンAを含む物質Pファミリーペプチドが両生類TSH放出調節活性を有することは、本研究で初めて明らかとなった。両生類の甲状腺刺激ホルモン(TSH)は、最近まで特異的で高感度な測定法が開発されていなかったため、その放出制御機構が明らかにされていなかった。筆者はウシガエルTSHの放射免疫測定(RIA)法を開発し、下垂体細胞からのTSH放出に及ぼす視床下部因子や甲状腺ホルモンの影響等を明らかにしてきた。本年度は、これまでにウシガエルTSHの主たる放出因子の一つであることが示された副腎皮質刺激ホルモン放出因子(CRF)によるTSH放出調節に関して受容体レベルでの解析を行った。CRF受容体アゴニストおよびアンタゴニストを用いた実験から、CRFによるTSH放出は2型CRF受容体を介することが明らかになった。また、CRF以外の視床下部因子によるTSH放出調節をしらべた結果、下垂体アデニル酸シクラーゼ活性化ポリペプチド(PACAP)および血管作動性腸管ポリペプチド(VIP)がウシガエル下垂体細胞からのTSH放出を促進することが明らかになった。これらのペプチドのアンタゴニストを用いた実験により、PACAPおよびVIPによるTSH放出は、PACAP/VIP共通受容体の一つであるVPAC2受容体および/またはPACAP特異的受容体PAC1受容体を介して調節されることがわかった。更に、生体内で実際にTSH放出調節因子として機能している物質を明らかにするために、ウシガエル視床下部の抽出物からTSH放出に影響を及ぼす物質の単離を行った。視床下部抽出物を主に逆相カラムを用いた高速液体クロマトグラフィーにより分離し、各画分のTSH放出活性を細胞培養とRIA法によりしらべた結果、TSH放出促進または抑制活性を持ついくつかの物質を得た。比較的強いTSH放出活性を持つ物質の一つは、内因性のCRFであることが確かめられた。今後その他の物質について構造解析を行い、物質を同定する予定である。筆者はウシガエルTSHの放射免疫測定法を開発し、下垂体細胞からのTSH放出に影響を及ぼす因子について明らかにしてきた。これまでに、視床下部に含まれる副腎刺激ホルモン放出因子(CRF)が主たるTSH放出因子である可能性を示した。本年度は、まず酵素免疫測定法(ELISA)によるウシガエルTSHの測定法を開発し、放射性同位元素を使用せずに培養液中のTSH量を高感度で測定することを可能とした。視床下部抽出物を主に逆相カラムを用いた高速液体クロマトグラフィーにより分離し、各画分のTSH放出活性をウシガエル下垂体細胞培養とELISAによりしらべた結果、TSH放出促進または抑制活性を持ついくつかのフラクションを得た。今後、CRF以外のTSH放出因子、および放出抑制因子について構造解析を行い、物質を同定する予定である。また、内分泌撹乱物質であるビスフェノールA(BPA)がTSH放出抑制作用を示すこと、その作用はこれまで知られているBPAの甲状腺ホルモンおよびエストロジェンのアンタゴニスト/アゴニストとしての作用ではないことを明らかにした。

両生類TSHの放出制御機構を明らかにするために、筆者はこれまでにウシガエルTSHの放射免疫測定(RIA)法を開発し、またその後RIA法と同程度に高感度な酵素結合免疫測定(ELISA)を開発し、それらを用いて両生類下垂体からのTSH放出に影響を及ぼす因子について解析を進めてきた。その結果、哺乳類とは違って副腎刺激ホルモン放出因子(CRF)が強い両生類TSH放出活性をもつことを明らかにし、CRFによるTSH放出は2型CRF受容体を介して調節されることを受容体選択的な作動剤・拮抗剤を用いた実験により示した。本年度は、2型CRF受容体mRNAがウシガエル下垂体TSH産生細胞に発現していることをin situ RT-PCRと免疫組織化学の組み合わせにより明らかにした。このことは、CRFによるTSH放出が2型CRF受容体を介して調節されることを裏付けた。また、生体内で実際にTSH放出調節因子として機能している物質を明らかにするために、ウシガエル視床下部の抽出物からTSH放出に影響を及ぼす物質の単離を行った。視床下部抽出物を作製し、主に逆相カラムを用いた高速液体クロマトグラフィーにより分離し、各画分のTSH放出活性をウシガエル下垂体細胞培養とELISAによりしらべることで、TSH放出活性を示すいくつかの物質の単離に成功した。その中の一つはCRFであった。また、他の物質の一つはN末端アミノ酸配列解析により、ラナタキキニンAであると推定された。ラナタキキニンAを含む物質Pファミリーペプチドが両生類TSH放出調節活性を有することは、本研究で初めて明らかとなった。
スウェーデン外交と国際連合、１９５３～１９６３―中立概念の多元性に関する考察

平成30年度は研究計画に沿って、論文の執筆と公刊及び学会発表を行った。さらに、海外への史料収集も行った。第一に研究課題の中核をなすスウェーデンの国連での外交政策について、1951年と1961年に同国が行った国連での提案に至る背景と動機、そしてその国内外における影響を実証的に分析した。その一つ目の成果は「スウェーデン外交における自立性の模索ー一九五一年のドイツ問題をめぐる国連提案」として査読誌『国際政治』に掲載されることが決定した。さらに二つ目の成果として、「スウェーデンの中立政策とウンデーン外相の非核クラブ構想、一九六一ー六二年ー核開発から核軍縮へ」として査読誌『法学政治学論究』に掲載した。これらの分析では、軍事的及び経済的に西側諸国と協力しながらも、国際的に中立の立場を模索するスウェーデン外交政策当局者の論理が描写された。軍事面での西側との協力を制限しつつ、当初の予定だった核兵器製造計画を道半ばで断念するに至った背景には、中立国としてソ連に安心を供与することで北欧地域に安定を生み出そうとする外交政策当局者、とりわけ外相ウステン・ウンデーンの論理が強く働いていた。他方、スウェーデン国内でもウンデーンの対ソ融和的な姿勢は批判を浴び続け、中立政策にも同国国内には多様な認識が存在したことも明らかとなった。第二に、本研究課題を達成すべくスウェーデンとイギリスで史料収集を行った。スウェーデンの国立公文書館では、外交文書のうち国連に関する文書を収集した。また、同国の王立図書館ではウンデーン外相の個人文書も収集し、特に中立政策と核兵器に関する彼が記した覚書や公文書を渉猟した。またイギリス国立公文書館では、研究の対象時期においての同国のスウェーデンに対する認識を記した文書を収集した。平成30年度は当初の計画で定めた通り、研究の成果を学会で発表し、さらに査読誌に掲載することができ、次年度の研究の土台となった。他方、史料収集は予定の半分程度に留まっており、本年度の重要な課題となるといえよう。次年度の活動では当初から予定している米国での史料収集だけでなく、再びスウェーデンの労働運動公文書館で史料収集を行い、さらに政策決定の深部に迫ることを計画している。また、研究の成果を発表も重視し、学会発表や論文の公刊を積極的に行っていく。
非線形化学反応の時空間構造をプローブとした動的微量計測法

本研究では、動的な微小計測法により巨視的なネットワーク形成機構を評価する。時空間情報を指標とした化学計測法の開発を主目的として、次の(a)-(c)を行った。(a)複数の非線形振動子間の結合強度・配列に対する、位相波の伝播、同調現象、変調の発生等ネットワークの時間的構造形成の機構の実験的解明。非線形振動子である塩水振動子の結合に関する実験を行い、結合強度に依存して、同調現象が逆相(180度位相差)→150度位相差→準周期振動→同調モード解除を見いだした。また、循環と振動モード間にヒステリシスがあり、溶液の粘性に依存することを見いだした。(b)膜・界面上の空間的発展現象における、光制御とベクトル的制御機構の解明。樟脳粒子の自発的運動を用いて回転-並進運動間のモードスイッチングや間欠運動を再現することに成功した。(c) (a)と(b)の系をあわせた、時空間軸情報の動的計測法の実験的開発と理論モデルの構築。(a)について、理論モデルを構築し、計算機シミュレーションを行ったところ、実験結果を再現させることができた。Ru(II)錯体を触媒としたBZ反応における化学波の光変調のメカニズムを明確し,光刺激に対する振動変調を時空間的情報として信号処理を行なった。この結果,Bz試薬の仕込み濃度により,光刺激に対する応答が異なることが分かり,動的モデル系の制御条件が明らかになった。
加法的コストを持つ生産スケジューリング問題に対する汎用最適解法の研究

本研究では,仕事に関する加法的コストを持つ一般的な生産スケジューリング問題に対して最適解法を提案した.なかでも,遊休時間禁止・および遊休時間を許した1機械スケジューリング問題,先行制約のある1機械スケジューリング問題に対する最適解法は,現時点でもっとも効率のよい解法となっている.これら解法のプログラムはオープンソースのソフトウェアとして公開する.本研究の目的は,仕事に関する加法的コストを持つ生産スケジューリング問題に対し,高速な汎用最適解法を構成することである.研究代表者らはすでに,Lagrange緩和と動的計画法を組み合わせた最適解法を提案しているが,適用可能な問題のクラスが限定されていた.そこで本研究では,本解法の枠組をもとに,より広範な生産スケジューリング問題に適用可能な汎用最適解法の構成を目指す.具体的には(1)機械に遊休時間が存在する場合(2)仕事間に処理順序の先行制約が存在する場合(3)複数の機械が並列されている場合,を扱える解法を構成する.そして,研究成果をソースコードの閲覧が可能なオープンソースのソフトウェアとして公開することを目指す.本研究では,仕事に関する加法的コストを持つ一般的な生産スケジューリング問題に対して最適解法を提案した.なかでも,遊休時間禁止・および遊休時間を許した1機械スケジューリング問題,先行制約のある1機械スケジューリング問題に対する最適解法は,現時点でもっとも効率のよい解法となっている.これら解法のプログラムはオープンソースのソフトウェアとして公開する.平成19年度は,加法的コストを持つ生産スケジューリング問題に対する解法の研究として,遊休時間がない場合の1機械スケジューリング問題に対して提案している解法を,遊休時間の存在する問題へ拡張した.また,解法の基本的な枠組自体の改善もあわせて行った.遊休時間の存在する問題に対する拡張の際に問題となるのは,下界値の計算方法の拡張,上界値計算方法の拡張、およびスケジュール対象となる期間(計画期間)の計算方法である.まず,下界値計算方法の拡張については,遊休時間に対応するダミーの仕事(仮想仕事)を導入することで行った.また,Lagrange緩和問題におけるLagrange乗数の探索を行うために劣勾配法を適用しているが,その際の更新ステップ幅の調整方法の改善を行った.つぎに,上界値計算方法の拡張についてであるが,遊休時間のない問題の場合,下界値計算時に得られた解をもとの問題の制約を満たすよう変換し,さらに局所探索の一種である(enhanced)dynasearchを適用して上界値を計算していた.このdynasearchを遊休時間の存在する問題へ拡張する際,コスト関数の区分線形性に注目することで,仮想仕事導入による速度低下の抑制を図った.また,この改善により計画期間の長さにそれほど大きな影響を受けない解法となったため,計画期間の計算方法としては,単純な見積もりを行うものとした.これらの拡張に加え,解法の枠組に関する複数の改善を行った.そして,コンピュータを用いた数値実験により,提案解法が既存の最適解法よりも大幅に高速な解法であることを示した.これらの成果について,国際会議1件,国内会議2件の発表を行った.平成20年度は仕事に関する加法的なコストを持つ1機械スケジューリング問題に対する最適解法の研究として,すでに提案している解法を,仕事の処理順序に先行制約が存在する問題を扱えるよう拡張した.また,解法の枠組自体の改善も行った.まず,先行制約をLagrange緩和して緩和問題を生成することにより,先行制約が存在する問題に対しても計算量を増加させることなく動的計画法で下界値を計算できることを示した.また,上界値の計算方法においては,先行制約を満たすとは限らない緩和問題の解を,先行制約を満たす実行可能解へ変換するヒューリスティクスを構成した.そして,得られた解をさらに改善するために,局所探索法の一種であるenhanced dynasearchを先行制約が存在する問題へ適用できるよう拡張した.これらの結果をもとに,先行制約が存在する問題に対する基本的な解法を構成した.続いて,解法の効率化を行うために, Lagrange乗数の探索に単純な劣勾配法ではなく共役劣勾配法を用いる,制約伝播の考え方に基づいて不要な動的計画法の状態を削除する,など解法の枠組自体の改善も行った.そして,コンピュータを用いた数値実験を行って,先行制約が存在する1機械スケジューリング問題について,従来の解法では最適解を得ることのできなかった規模の問題でも効率よく最適解を求められることを示した.これらの研究成果およびこれまでの研究成果について,国際会議1件,国内会議2件の発表を行った.また,英文論文誌に論文の掲載が決定している.平成21年度は,仕事に関する加法的なコストを持つスケジューリング問題に対する最適解法の研究として,同じ性能の機械が複数台存在するという等価並列機械型の問題を対象とした.本問題に対しては,本研究と同様の考え方に基づいて,平成20年に海外の研究グループが効率のよい最適解法を提案している.この解法では,一段階目に列生成およびカット生成に基づく下界値計算,二段階目に分枝切除法および分枝切除価格法に基づく解探索を用いている.本研究では,この解法における二段階目の部分に汎用の整数計画問題ソルバを用いることで,アルゴリズム実装の困難さを回避すると同時に,計算の効率化を目指した.さらに,一段階目のカット生成において,新たなカットの導入するとともに,貧欲法によりカットを探索するアルゴリズムを構成した.

この解法により,従来の解法では最適解を求めることができなかったベンチマーク問題に対して最適解を求めることに成功した.また,この研究と並行して,1機械スケジューリング問題に対してこれまでに提案した解法の改善を行った.以上の研究成果について,国際会議1件,国内会議1件の発表を行った.また,これまでに作成したプログラムを整理するとともに,研究成果に関するホームページを整備し,参考文献やベンチマーク問題に対する実験結果などを公開した.最終的には,このページを通じて,本研究で提案した解法のプログラムをオープンソースのソフトウェアとして公開する予定である.本研究の目的は,加法的コストを持つ生産スケジューリング問題に対する汎用最適解法を構成するとともに,その成果をオープンソースのソフトウェアとして公開することである.研究最終年度となる平成22年度は,これまでに構成した解法の中で中心的な役割を果たす,遊休時間禁止および遊休時間を許した1機械スケジューリング問題に対する解法のプログラム(ソルバ)を公開するための取り組みを行った.まず,統一的なユーザインタフェースを設計し.ソルバをC言語のライブラリ形式のプログラムとして整理した.その際,Linux・Windowsいずれでも利用可能となるよう工夫した.つづいて,ソルバのマニュアルやサンプルプログラム・サンプルデータを整備した.また,簡単なフロントエンドプログラムも用意した.さらに,本ソルバ開発に関する学会発表を通じて意見交換を行って,ソルバの利便性・機能性向上をはかった.本ソルバはすでに完成しているが,解法アルゴリズムに関する論文(英文論文誌Journal of Scheduling誌に採録予定)が掲載され次第,ソルバのホームページからオープンソースのソフトウェアとして公開する予定である.本研究の成果により,1機械スケジューリング問題に対する現時点で最も効率のよい汎用最適解法を,具体的なアルゴリズムや実装に関する深い知識なしに誰でも簡単に利用できるようになる.よって,スケジューリング分野における研究の発展や実応用などに貢献するだけでなく,より幅広い分野への展開が促進されるものと期待される.
時空間的な構造が異なる生息地破壊による希少種の存続への影響

申請課題について,2年間にわたり受けた助成金によっておこなった研究の成果は,2つの論文にまとめられた.名古屋市立大学の清水昭信教授との共同研究では,環境収容力が十分大きい場合について,メタ個体群が絶滅するまでに要する時間の平均値を数学的に厳密に求めた.いままで知られている公式は,環境収容力がある程度大きくなると計算が煩雑で実用上は使い物にならない.そこで,われわれが得た公式によって,見通しのよい結果を与えることができる.また,環境収容力が極端に小さくない限りよい値を与えることもわかった.一方,ヘルシンキ大学のIlkka Hanski教授のグループとの共同研究では,格子モデルを用いたメタ個体群動態を解析した.全体的な生息地破壊の大きさが同じ場合に,密集しているときとばらばらなときについて,最終的に維持される個体群密度を比較した.その結果,いままで行われている計算機シミュレーションによるいくつかの研究報告と同じように,生息地破壊は固まって生じる方が個体群密度は高く維持されることがわかった.われわれの結論は,ペア近似とメタ個体群収容力の2つの方法によって定性的に得られたところに特徴がある.これらの研究成果は,保全生態学的な観点から,希少種の存続を考えるための基礎的なモデル解析として,今後の発展に結びつくものであると信じている.本研究費の助成を受けておこなう研究は,希少種のように生物集団の個体数が有限であることに大きく影響を受けながら,さまざまな時空間パターンによって生じる生息地破壊が,生物集団の絶滅と存続にどのような影響を与えるかについて調べることである.初年度の平成12年度では,空間的離散システムを解析するための数理モデルとしてよく用いられる格子モデルを用いて,各々の生息地破壊の大きさが大きい場合と小さい場合とでは平衡状態として存続する個体群密度の大きさはどのように違うのか,それらの生息地破壊が動的である場合にはどうなるのか,また,生息地破壊が空間的に相関がある場合にはどうなるのか,ということについて調べた.さらに,個体数が有限である集団の絶滅確率と絶滅待ち時間の評価をおこなった.これらの数理モデルから得られた知見は,生息地破壊の大きさと平衡個体群密度の大きさの関係については,合計で同じ大きさであれば各々の生息地破壊は大きいほど個体群密度は大きく維持できることや,生息地破壊は動的である場合と静的である場合とではダイナミクスの結果が異なることなどが明らかになった.また,有限個体数の絶滅待ち時間の漸近的挙動に関する定量的な評価を与えることに成功した.これらの結果の一部については,現在投稿中の論文の中にまとめている.今後の課題としては,有限サイズ集団のダイナミクスに,生息地破壊の空間構造の違いを導入したモデルについての数理的な解析を発展させるとともに,これらのモデルの妥当性を評価するために,論文や学会等で発表されている野外調査のデータとの比較検討をおこなうことが挙げられる.申請課題について,2年間にわたり受けた助成金によっておこなった研究の成果は,2つの論文にまとめられた.名古屋市立大学の清水昭信教授との共同研究では,環境収容力が十分大きい場合について,メタ個体群が絶滅するまでに要する時間の平均値を数学的に厳密に求めた.いままで知られている公式は,環境収容力がある程度大きくなると計算が煩雑で実用上は使い物にならない.そこで,われわれが得た公式によって,見通しのよい結果を与えることができる.また,環境収容力が極端に小さくない限りよい値を与えることもわかった.一方,ヘルシンキ大学のIlkka Hanski教授のグループとの共同研究では,格子モデルを用いたメタ個体群動態を解析した.全体的な生息地破壊の大きさが同じ場合に,密集しているときとばらばらなときについて,最終的に維持される個体群密度を比較した.その結果,いままで行われている計算機シミュレーションによるいくつかの研究報告と同じように,生息地破壊は固まって生じる方が個体群密度は高く維持されることがわかった.われわれの結論は,ペア近似とメタ個体群収容力の2つの方法によって定性的に得られたところに特徴がある.これらの研究成果は,保全生態学的な観点から,希少種の存続を考えるための基礎的なモデル解析として,今後の発展に結びつくものであると信じている.
白血球のスーパーオキシド産生系の分子機構

食細胞のスーパーオキシド(O_2^-)産生は、形質膜に存在するシトクロムb_<558>に、細胞質の分子量47Kおよび65Kの蛋白質が刺激によって会合した、活性型O_2^-産生系によって触媒される。O_2^-産生系の活性化には、プロテインキナーゼC(PKC)による47K蛋白質のリン酸化が関与していると考えられているが、リン酸化部位を含めその詳細は明らかでない。今回は、ヒト好中球無細胞系でのドデシル硫酸ナトリウム(SDS)によって誘導されるO_2^-産生においてもPKCが関与している可能性があること、47K蛋白質のカルボキシル末端に近い部分にリン酸化がかかわる機能領域があることを明らかにした。1.種々のプロテインキナーゼの擬基質領域(pseudosubstrate region)のペプチドを化学合成し、SDSで刺激したヒト好中球無細胞系に加えると、PKCのβ分子種の擬基質領域が、PKCの活性を抑えるとともに、O_2^-産生を阻害した。この擬基質領域ペプチドは、PKCのα、β、およびγ分子種に作用するが、好中球にはPKCβ、特にβII分子種が主要に発現しているので、PKCβIIがO_2^-産生系の活性化にかかわっている可能性が高いと考えられる。2.47K蛋白質の一次構造に基づいて、PKCによってリン酸化されうるアミノ酸残基を含む部分の種々のペプチドを化学合成し、同様にして無細胞系でのO_2^-産生に対する影響を調べた。Ser-323を中心においた11残基のペプチドがO_2^-産生を阻害した。このとき加えたペプチドは、リン酸化を受けた。そこでSer-323のリン酸化がペプチドによるO_2^-産生系の阻害に関係しているか否かを調べるために、Ser-323をアラニンに置換したペプチド、およびSer-323にリン酸基を導入したリン酸化ペプチドをそれぞれ合成し、O_2^-産生に対する阻害効果をみたが、どのペプチドも同程度にO_2^-産生を阻害した。したがって47K蛋白質のこの領域は、活性化の際に分子間あるいは分子内で未知の領域とアミノ酸配列特異的に相互作用し、O_2^-産生系が活性型になると考えられる。
電源コード短絡の現象解明と検出手法確立

電源コードの素線短絡による発火を再現し、現象を解明した。素線短絡時の電圧波形の歪みに着目し、歪みを特徴付ける検知時間と持続時間に基づく素線短絡判定条件を提案した。素線短絡判定回路とブレーカを有する壁付コンセント(検出器)を試作し、判定条件を満たせばほぼ100%の正解率で作動すること、過渡現象による誤作動はないことを明らかにした。提案手法は、素線短絡による電気機器火災の未然防止に有効と考えられる。電気設備火災の件数は年々微増しているが、その20%強が電線の導体同士が接触して発生する「電線の短絡」が原因とされている。100V電源コードを家具などの重重量物で踏みつけたり、繰返し曲げ伸ばししたりすると、導体(素線)が断線する可能性がある。断線した素線が接触すると短絡が生じ、大電流により素線が溶断して火災の引き金になる。市販のコード短絡防止用ブレーカでは素線短絡の検出が難しく、火災未然防止のための技術確立が社会的に強く要望されている。このような状況に鑑み、本研究では、(1)電源コード短絡検出に適切な特徴量の決定、(2)短絡検出法の考案と有効性評価、(3)提案手法に基づいた試作品作成と現場適用性の検討、を目標としている。今年度は特徴量の抽出、検出回路の試作を行った。成果を以下に示す。(1)素線短絡発生時の電圧および電流波形と高速度カメラで撮影した短絡現象を詳細に解析し、素線溶断直前に電圧波形が歪むことを明らかにした。この歪みを特徴付ける量として、所定の電圧幅内に電圧瞬時値が入る時間(検知時間)を導入した。(2)コンセントに接続した電気製品をON/OFFする際の過渡現象により電圧波形の歪みが生じる可能性を、種々の電気製品を用いて検討した。歪みは発生することがあるものの、素線短絡時に比べて検知時間が短く、持続時間が長いことを示した。(3)これらの結果を踏まえ、1検知時間が3ms以上であること、2電圧波形の歪みは1周期以内であること、を素線短絡検出条件と決めた。(4)素線短絡検出条件を判定する回路とブレーカを内蔵した壁付コンセントを試作した。実験室での性能評価途中であるが、これまでのところ、ほぼ設計通りにブレーカが動作して電力供給遮断に成功している。今後さらに種々の条件下で評価を進めるとともに、現場適用に向けて素線短絡検出条件の最適化と試作器の改良行う。電気設備火災の主要因のひとつに電線の短絡がある。100V電源コードを重量物で踏みつけたり、曲げ伸ばししたりすることにより断線した素線が接触すると、短絡電流により素線が溶断して火災に至る可能性がある。市販のブレーカでは素線短絡を検出できないため、火災の未然防止のために新たな検出技術を確立することが強く要請されている。昨年度、素線短絡時には電圧波形が歪むことを見出し、過渡現象など他の原因に起因する歪みと判別する方法(検知時間3ms以上、かつ、電圧波形の歪みの持続時間は1サイクル以内)を提案し、検出器とブレーカを内蔵した壁付コンセントを試作した。今年度は、種々の条件下で検出器の動作確認を行い、素線短絡判定法の妥当性を評価した。短絡素線本数を1本から6本とし、複数本の場合には各素線が分離した状態と撚り合わせた状態とで短絡を発生させた。検出器動作の正解率は、どの条件においても80-90%であり、検知時間が3msより短く判定条件を満足しない場合には素線短絡であっても検出器は動作しないことがわかった。一方、種々の家庭用電気製品のスイッチを入切した場合にも過渡現象により電圧波形の歪みが生じるが、このような場合には検出器は全く動作しないことを確認した。素線短絡時の動作正解率を向上させるひとつの方法として検知時間を短く設定することが挙げられるが、過渡現象発生時に誤動作する確率が高くなる。実用化時には検出器の誤動作があってはならないため、現時点では現状の判別条件が妥当と判断した。検出器を分電盤に設置することも想定し種々の条件下で実験を行ったが、判定条件設定に柔軟性がなく、壁付コンセントでの検出に優位性が認められた。今後、さらに種々の条件下で検出器の動作確認を行い、現場適用に向けて素線短絡判定条件の最適化を図る。試作した素線短絡検出器の動作を種々の条件下で評価した結果、負荷の入切に伴う過渡現象発生時には検出器は全く動作せず、素線短絡が発生した場合には80-90%の正解率で検出器は動作することを確認した。これにより、目標をほぼ達成できたため。電気設備火災の主要因のひとつである電線の短絡を検出し火災を未然に防止するため、昨年度までに短絡時の電圧波形の歪みなどに着目した判定条件を設定した素線短絡検出器を試作し、動作特性の評価を開始した。今年度は、種々の条件下で素線短絡検出器の動作の評価を行うとともに、動作特性向上方策の検討を行った。素線短絡判定条件を、電圧波形の歪みを特徴づける検知時間が3ms以上、かつ、電圧波形の歪みの持続時間は短絡発生時から1サイクル以内、とした。電源コードの長さ(4種類)と屋内配線を模擬した抵抗値(4種類)の全ての組合せにおいて、素線短絡を人為的に発生させて検出器の動作を調査した。

素線短絡判定条件を満足する場合には、検出器の動作確率はほぼ100%であることを確認した。一方、家庭用電気製品の接続・遮断時の過渡現象によっても電圧波形の歪みが生じるが、種々の電気製品を用いて実験を行った結果、このような過渡現象では素線短絡検出器は全く動作せず、素線短絡判定条件の妥当性が確認された。しかしながら、検知時間が3ms未満であっても3msに近い場合には、素線短絡判定条件を満足しないにもかかわらず検出器が動作する場合が散見された。素線短絡が生じているため安全側の動作にはなるものの、性能向上のために判定条件の再検討を行った。より短い検知時間を閾値とするとこの問題は解決されるが、過渡現象により誤動作が生じる場合があることが判明した。得られた結果を総合的に検討し、現時点では素線短絡判定条件における検知時間の閾値を3msとすることが最善との結論に達した。3年間の研究で、電源コードの素線短絡現象を実験室で再現し短絡時に電圧波形が歪むことを明らかにし、歪みを特徴付ける検知時間および過渡現象との区別に必要な歪みの持続時間により素線短絡判定条件を設定し、設計通りの性能を有する素線短絡検出器を試作することができた。電源コードの素線短絡による発火を再現し、現象を解明した。素線短絡時の電圧波形の歪みに着目し、歪みを特徴付ける検知時間と持続時間に基づく素線短絡判定条件を提案した。素線短絡判定回路とブレーカを有する壁付コンセント(検出器)を試作し、判定条件を満たせばほぼ100%の正解率で作動すること、過渡現象による誤作動はないことを明らかにした。提案手法は、素線短絡による電気機器火災の未然防止に有効と考えられる。当初計画では、平成26年度には高速度カメラを用いて素線短絡現象を把握するとともに、素線短絡時の電圧および電流波形の解析を行い、素線短絡に特有の特徴量を抽出することを目標としていた。種々の条件における実験および結果の解析を鋭意行った結果、当初予定よりも早く特徴量を決定することができた。この成果を踏まえて、27年度に予定していた検出器の試作を行い、その動作特性の評価を開始した。このため、当初の計画以上に進展していると評価した。実用化を目指し、次の研究を進める。(1)引き続き、種々の短絡条件下で素線短絡検出器の動作を評価する。(2)素線短絡検出器が誤動作をしないことを最優先し、その制約の下で素線短絡判定条件の最適化を行い、検出器の動作を実験で確かめる。(3)素線短絡検出器の現場適用性を検討する。電気絶縁、故障診断、信頼性評価実用化を目指し、次の順序で研究を進める。(1)素線短絡条件(素線本数など)や回路抵抗を変え、平成26年度に試作した検出器の動作確認を行う。(2)結果を詳細に検討し、素線短絡条件の妥当性を評価する。必要に応じて素線短絡条件を変更し、その条件に基づいた検出器を試作して動作確認を行う。(3)現場適用性を検討する。誤動作をしないことを最優先し、素線短絡を確実に検出できる手法を考案する。
住血吸虫の異種宿主間移入による防御免疫回避機構の解析

私たちはこれまでの一連の研究で,1)中間宿主貝とマウスを用いて実験室内で維持されている住血吸虫の遺伝子が発育過程で著明な再構成(欠失と増幅)を示すこと,2)C型マウスレトロウイルスのenv領域の配列がマンソン住血吸虫雄虫の遺伝子中に明らかに存在すること,3)日本住血吸虫にはenv領域を除くC型マウスレトロウイルスの配列だけでなく,A型マウスレトロウイルス関連配列,マウスの高度反復配列B1及びB2,マウスの系統識別が可能なミニサテライトmo-2配列が存在し,しかもこのmo-2配列は感染した終宿主由来のものに速やかに変化すること,4)A型及びenv領域を除くC型マウスレトロウイルスの配列は日本住血吸虫雌雄成虫の外被下層に著明に局在するが,マンソン住血吸虫雌雄成虫ではそれが認められないこと,また,両種住血吸虫セルカリア体内にはこれらの配列が検出されないことを報告してきた.さらに,住血吸虫遺伝子中にはマウス第17染色体上に位置する主要組織適合抗原複合体領域(H-2)のN-terminalドメインやC_2ドメイン等の配列が存在することを私たちは最近明らかにした.本研究では,住血吸虫類の保有する宿主関連配列が宿主の防御免疫を回避する機構に関与しているのかどうかを異種宿主間移入実験で解明することを目的とした.これまでに得られた知見は次の通りである:1)マウスの高度反復配列(B2)のプライマーセットを用いたpolymerase chain reaction(PCR)では,この配列が日本住血吸虫及びマンソン住血吸虫ともに感染3週後の虫体には検出されなかった;2)マウスの主要組織適合遺伝子複合体(MHC)クラスIα_1領域の^<33>P標識プローブを用いたin situハイブリダイゼーションにより,そのシグナルが主として両種住血吸虫成虫の外被に沿って存在することがわかった;3)それ以外にも,MHCクラスIのα_2領域が日本住血吸虫雄成虫とマンソン住血吸虫雌雄成虫DNA中に,β_2ミクログロブリン領域が両種雌雄成虫,さらにMHCクラスIIのα_1領域が日本住血吸虫雄成虫とマンソン住血吸虫ミラシジウム,β_1領域が両種ミラシジウム,α_2及びβ_2領域が両種雌雄成虫とミラシジウムのDNA中にPCRにより検出された;4)免疫組織化学的検査により,MHCクラスI抗原の発現はマンソン住血吸虫雌雄成虫で,クラスII抗原の発現は日本住血吸虫の感染3週後の虫体で認められた;5)ジゴキシゲニン標識のB2配列をプローブとしたin situ PCRによる検索で,この配列は日本住血吸虫成虫の卵黄腺や間充織の核に局在することがわかった.しかし,マンソン住血吸虫成虫ではそのシグナルが認められなかった.これらの知見を基礎として,シリアンハムスター由来両種住血吸虫DNA中及びC57BL/6マウス由来両種住血吸虫のシリアンハムスターへ移入後のDNA中のマウス関連配列の検索と産卵状況の観察を現在進めている.私たちはこれまでの一連の研究で,1)中間宿主貝とマウスを用いて実験室内で維持されている住血吸虫の遺伝子が発育過程で著明な再構成(欠失と増幅)を示すこと,2)C型マウスレトロウイルスのenv領域の配列がマンソン住血吸虫雄虫の遺伝子中に明らかに存在すること,3)日本住血吸虫にはenv領域を除くC型マウスレトロウイルスの配列だけでなく,A型マウスレトロウイルス関連配列,マウスの高度反復配列B1及びB2,マウスの系統識別が可能なミニサテライトmo-2配列が存在し,しかもこのmo-2配列は感染した終宿主由来のものに速やかに変化すること,4)A型及びenv領域を除くC型マウスレトロウイルスの配列は日本住血吸虫雌雄成虫の外被下層に著明に局在するが,マンソン住血吸虫雌雄成虫ではそれが認められないこと,また,両種住血吸虫セルカリア体内にはこれらの配列が検出されないことを報告してきた.さらに,住血吸虫遺伝子中にはマウス第17染色体上に位置する主要組織適合抗原複合体領域(H-2)のN-terminalドメインやC_2ドメイン等の配列が存在することを私たちは最近明らかにした.
脊髄の興奮性伝達物質

甲殻類神経筋接合部ではL-グルタミン酸が興奮性伝達物質として同定されている.一方脊椎動物の中枢神経系では,酸性アミノ酸が興奮性伝達物質の有力な候補であるが,まだ確定に至っていない.特にグルタミン酸とアスパラギン酸は作用,分布などがよく似ているので,どちらが実際に伝達物質として働いているか決定するのは困難である.この問題を解決するため昨年度の伝達物質放出実験に続いて次の実験を行った.新生ラットの脊髄から200μmのスライスを作り,スライドグラス上に固定して酸素で飽和した液で灌流する. 0.7MKClにLucifer Yellowを加えた液をつめた微小電極を細胞に刺入し,微小電極から電流を流し活動電位が発生するのを確かめたのち,色素を細胞内に注入しておく.二連微小電極にL-グルタミン酸とL-アスパラギン酸をつめ,これにもLucefer Yellowを加えておくと,神経細胞と電極を蛍光顕微鏡下で直視することができる.二連電極を直視下に細胞に近づけ,アミノ酸を電気泳動的に与えて膜電位の変化を記録し,また細胞と電極の位置を写真撮影する.グルタミン酸とアスパラギン酸を神経細胞に限局して与えると,多くの細胞でアスパラギン酸の脱分極はグルタミン酸の半分以下であった.灌流液中のMgを除くと脱分極は増強し,またはNMDAレセプターのアンタゴニストであるPPVを加えると,脱分極は減少した.いずれの場合にもグルタミン酸もアスパラギン酸も同じ程度の変化を示した.この結果はNMDAレセプターがグルタミン酸とアスパラギン酸とを特に区別しないことを示唆する.また直視下にグルタミン酸を細胞体と樹状突起に限局して与えると,脱分極の値は両者とも略同じであった.顕微鏡下で物質の拡散する範囲が推定出来るが,樹状突起の直径は細胞体に比べると格段に小さいので,グルタミン酸レセプターの濃度は樹状突起の方がかなり高いと推定される.甲殻類神経筋接合部ではL-グルタミン酸が興奮性伝達物質として同定されている.一方脊椎動物の中枢神経系では,酸性アミノ酸が興奮性伝達物質の有力な候補であるが,まだ確定に至っていない.特にグルタミン酸とアスパラギン酸は作用,分布などがよく似ているので,どちらが実際に伝達物質として働いているか決定するのは困難である.この問題を解決するため昨年度の伝達物質放出実験に続いて次の実験を行った.新生ラットの脊髄から200μmのスライスを作り,スライドグラス上に固定して酸素で飽和した液で灌流する. 0.7MKClにLucifer Yellowを加えた液をつめた微小電極を細胞に刺入し,微小電極から電流を流し活動電位が発生するのを確かめたのち,色素を細胞内に注入しておく.二連微小電極にL-グルタミン酸とL-アスパラギン酸をつめ,これにもLucefer Yellowを加えておくと,神経細胞と電極を蛍光顕微鏡下で直視することができる.二連電極を直視下に細胞に近づけ,アミノ酸を電気泳動的に与えて膜電位の変化を記録し,また細胞と電極の位置を写真撮影する.グルタミン酸とアスパラギン酸を神経細胞に限局して与えると,多くの細胞でアスパラギン酸の脱分極はグルタミン酸の半分以下であった.灌流液中のMgを除くと脱分極は増強し,またはNMDAレセプターのアンタゴニストであるPPVを加えると,脱分極は減少した.いずれの場合にもグルタミン酸もアスパラギン酸も同じ程度の変化を示した.この結果はNMDAレセプターがグルタミン酸とアスパラギン酸とを特に区別しないことを示唆する.また直視下にグルタミン酸を細胞体と樹状突起に限局して与えると,脱分極の値は両者とも略同じであった.顕微鏡下で物質の拡散する範囲が推定出来るが,樹状突起の直径は細胞体に比べると格段に小さいので,グルタミン酸レセプターの濃度は樹状突起の方がかなり高いと推定される.
骨格筋におけるＣａｓｐａｓｅの二大機能バランスを支える分子群とその機能解明

本研究は、マウス胎子発生過程および骨格筋再生過程を精査することで、骨格筋リモデリング機構を担う候補分子群、並びにその発現動態を明らかにすることを目的としている。これまで我々は、マウス胎子骨格筋におけるCaspaseの発現動態を解析し、特にCaspase3, 9, 12のmRNA及び蛋白発現が胎齢によって変化することを報告してきた(Ikeda et al, J VetMed Sci, 2009)。当該年度は筋ジストロフィーモデル(mdx)マウスを用いて、骨格筋リモデリングの形態学的変化をより詳細に検討した。mdxマウスと対照群(C57BL/10(以下B10)マウス)の体重は3週齢までは差が認められなかったが、4週齢においてmdxマウスは有意に軽かった。6週齢以降は両者に差は認められなかった。4週齢におけるmdxマウスの骨格筋面積はB10マウスのものよりも小さかったが、6週齢では差は認められなかった。観察を行った全ての骨格筋において、3週齢以降のmdxマウスでは筋線維の崩壊や退行および再生像を含めた組織学的変化が認められたが、B10マウスでは認められなかった。病変は上腕三頭筋では多く、横隔膜では少なかった。筋衛星細胞(PAX7陽性細胞)は再生筋線維(embryonic myosin heavy chain陽性細胞)の周囲で多く観察され、両者の染色強度は筋再生の進行とともに減弱した。各骨格筋における炎症性細胞の分布はマクロファージ(Iba1陽性細胞)が最も多く、特に上腕三頭筋では4週齢で多い傾向にあった。マクロファージの数と再生筋線維の割合には正の相関が認められ、マクロファージによる食作用が骨格筋再生において重要な役割を果たしている事が示唆された。以上より、mdxマウスにおける骨格筋の退行性変化と再生の特徴は骨格筋の部位によって異なることが明らかとなった。これらのデータは今後、骨格筋のリモデリング機構を解析していく上で重要な基礎データとなり得る。27年度が最終年度であるため、記入しない。
衝撃吸収能を有するインプラント上部構造の研究

インプラントは上部構造への荷重が骨に直接的に伝達される。このことから歯冠材料に緩衝作用を与えてインプラントおよびその周囲組織に加わる衝撃力を減少させるため上部構造を検討することが重要と考え、衝撃吸収能を有するレジンの開発を試みながら、理工学的な性質、生物学的安全性、臨床に応用すべく準備のために有限要素法により応力解析を行った。理工学的には、エナメル・デンティン層用は、Isosit Nと比較して曲げ強度、曲げ弾性率、衝撃荷重試験、磨耗試験、歯ブラシ磨耗試験、重合収縮試験で優れていた。また、THERMORESINと比較すると磨耗試験、歯ブラシ磨耗試験で優れていた。中間層用レジンでは、圧縮強度、曲げ強度、硬度、衝撃荷重値、磨耗試験、重合収縮量において低い値を示した。理工学的な数値では十分となったが、歯科技工的な操作性の点でやや問題が残った。生物学的安全性試験では細胞毒性試験ではミリポアフィルター法を応用し陰性対照のガラスリングと同等の染色性でスコアーは0であった。感作性試験ではマキシミゼイションテストに準拠して行った結果、すべての試験例において、紅班、浮腫等の異常所見は認められなかった。頬粘膜刺激試験はANSI/ADA Documento No-41-1979に準じて行った。その結果、観察したすべての試験例について、炎症、潰瘍等の異常所見は認められず、周囲粘膜との差も認められなかった。これらのことから生物学的評価は問題がなかった。有限有素法による歯冠部の応力分布については荷重角度の変化による応力値の増加は金属冠と比べるとレジン冠のほうが大きくなっている。荷重方向がインプラント体の中央部に向うと応力集中部位が減少した。応力集中は歯冠の大きさに比例するものではなく荷重点の位置と荷重方向が影響することがわかった。以上のことから、新しく開発したレジンは衝撃吸収能を有し、インプラントの上部構造として有用であることがわかった。有限要素法による応力解析については,天然歯とインプラントモデルの力学的挙動に差があることがわかった。詳細については裏面の論文を参考にしていただく。また衝撃吸収能を有する材料ということで,いろいろな試験を試みた。吸水量試験では,サンプル3種で各5個の試験片を作成した結果,0.791.64mg/cm^2(S.D.0.010.04)であった。重合収縮率については,サンプル3種はイソシットーN,サ-モレジンとほぼ同様の結果(6.076.73%)となった。衝撃荷重試験については,直径9mm,高さ10mmの試料に45cmの高さから2.1gの鋼球を落下させ,加速度センサ-により伝達された衝撃をピックアップし,第一波形の振幅を測定した。その結果,PMMAを1.00にすると,サンプル3種は,0.560.99とイソシットーNやサ-モレジンよりも,吸収能があることが示唆された。衝撃荷重の吸水による影響では,PMMAを1.00にしたとき,吸水前で0.54,吸水後0.39,乾燥後0.41というように,口腔内の湿潤状態において吸収能が増すことがわかった。その他に,硬質レジンの物性比較を行った。圧縮強さでは,34.0kgf/mm^2,サ-モレジン8.00

kgf/mm^2に対して、3種のサンプルで17.336.0kgf/mm^2となり,とくに吸収能をもたせた材料でやや圧縮強さが弱くなる傾向がみられた。曲げ破壊強さにおいては,イソシット,サ-モレジンよりも強く出たのはエナメルレジンである。吸収能のある材料は測定不可であった。曲げ弾性率はエナメルレジンが343kgf/mm^2であるのに対して,吸収能を有したものでは14.219.5kgf/mm^2と容易に曲がることがわかった。ヤング率はエナメルレジンで119kgf/mm^2に対して,吸収能を有するレジンでは25.727.4kgf/mm^2という結果であり吸収能を有するレジンのインプラント上部構造への利用が適切であることが示唆された。インプラント上部構造としての歯冠部分の影響をみるために、金属冠やレジン冠といった単冠の場合には、形態による差と物性値いわゆるヤング率とポアッソン比によって応力分布が決まる。今回の有限要素法による応力解析では静圧荷重のためにレジンのサンドイッチ構造の場合には、応力分布状態はほぼ同様であった。また金属、レジン、金属でサンドイッチ構造を行うと金属部分に圧縮応力が集中する傾向になった。その応力は衝撃吸収能を有するレジンを破壊するまではいたらなかった。変位に関して金属冠の場合にはほとんど問題はなかった。しかしレジン冠の場合に荷重方向が人工歯根方向から大きくずれた場合にわずかに変位量が多くなるが、破壊を引き起こすような大きさではなかった。歯冠部咬合面中央部の負担荷重の場合には、90度より左右に15度以内であればまったく応力集中はみられなかった。頬側咬頭外斜面に負担荷重を行った場合には荷重方向がインプラント体の中心部に向うと応力集中部が減少した。応力集中は歯冠の大きさに比例するものではなく荷重点の位置と荷重方向が大きく影響することがわかった。生物学的試験の評価では細胞毒性試験ではミリポアフィルター法を応用し陰性対照のガラスリングと同等の染色性でスコアーは0であった。感作性試験ではマキシミゼイションテストに準拠して行った結果、すべての試験例において、紅班、浮腫等の異常所見は認められなかった。頬粘膜刺激試験はANSI/ADA Documento No-41-1979に準じて行った。その結果、観察したすべての試験例について、炎症、潰瘍等の異常所見は認められず、周囲粘膜との差も認められなかった。臨床応用するための完成度がやや低く、臨床での応用は今回控えさせて頂いた。今後研究を重ね、より安全性が確かめられた時点で、臨床試験を行いたい。