hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ＰＩＸＥ法を用いた乳歯硬組織および唾液中微量元素分析と子どもの環境リスク評価

様々な基礎疾患を有する小児から得られた乳歯を試料として、エナメル質内の微量電素の種類と濃度、分布様式についてPXE法を用いて分析した。主たる構成元素のカルシウムとリンの他に亜鉛、銅、ストロンチウムなどが一定の濃度で検出された。新産線を境界として出生前後の各元素濃度を比較したところ、亜鉛では出生前後で変化のないものがある一方で、出生後では出生前より高濃度を示すものが多くみられ、元素の種類、試料ごとに異なる変動を示した。乳歯の元素分布状態が小児の出生前後の健康状態を反映している可能性が示唆された。胎児期および乳児期の暴露物質を蓄積していると考えられる乳歯を試料として、エナメル質および象牙質内の微量元素の種類と量、分布様式についてPIXE法を用いて分析した。検出された微量元素データと児の生活環境背景要素との関連を検索して、乳歯硬組織に含まれる微量元素分析が、子どもの環境リスクを評価するための一方法として有用であるかを検討することを目的に、研究を進めてきた。胎児期および乳児期の比較を行うための基準となる新産線をPIXE分析のカルシウムマッピング像中に検出することに成功した低出生体重児の症例における検討から、新産線をより多くのマッピング像中に表出させるためには、試料の表面の滑沢さが必要であることが考えられた。そのため、試料切片を作成するために従来用いていた器械をミクロトームから、切断面の位置を正確に設定でき、かつ滑沢な切断面が得られるスライサー(新規購入)に変更して、試料の厚さと表面処理法に改良を加え、安定した条件にてPIXE分析ができるよう方法を確立した。しかしながら、本調整法による試料においてもマッピング像中の新産線の表出は必ずしもすべての試料において可能とはならなかった。本年度の分析に用いた乳歯は健康上のエピソードを有しない児から得られたものであることが理由として考えられたが、実体顕微鏡像による新産線の位置をマッピング像に重ね合わせることによりこれらのマッピング像においても胎児期と乳児期を判別することは可能であった。今後PIXE分析に供していく脳性麻痺、ダウン症、自閉症などを有する児の乳歯試料におけるマッピング像では、出生前後の差や疾患による差が明らかになると期待できる。唾液中の微量元素分析については、適正なPIXE法による分析法の確立に向けて、検討を継続しているところである。PIXE法を用いて胎児期および乳児期の暴露物質を蓄積している乳歯エナメル質内の微量元素を分析するために、脱落乳歯の収集とその乳歯を有する児の健康背景に関する情報収集を進めた。マイクロPIXE分析に供するための乳歯試料の調整法については先行研究においてほぼ確立したが、よりクリアな分析のために保有する抜去乳歯を用いて検討を行い、試料の厚さと表面処理方法について改良を加えた。本年度は脳性麻痺、ダウン症、自閉症などを有する児の乳歯の収集が進んだ。収集した個々の乳歯におけるエナメル質含有微量元素の分析(検出微量元素の種類、量、新産線前後での比較)のデータは蓄積されてきたが、提供された乳歯を有する児の健康背景は多種多様であり、健康背景との関連を検索するには今後限定した背景因子に着目して比較検討を進める必要がある。震災後の瓦礫による土壌汚染や大陸から飛来する化学物質の存在が子どもの健康に及ぼす影響が懸念される現在において、乳歯エナメル質含有微量元素のデータは、子どもを取り巻く環境汚染のリスクを評価する際の基礎データとなりうる有用なものであるといえる。一方、安静時混合唾液にはリアルタイムの暴露物質が溶出していると考え、エナメル質における分析法と同様にPIXE法を用いての微量元素分析を試みようと検討したが、必ずしも均質でない混合唾液の1滴をマイクロPIXE法で分析することの妥当性について再考する必要性が明らかとなり、唾液中の微量元素分析の方法について再検討中である。検出された微量元素データと児の生活環境背景因子との関連を検索して、乳歯硬組織に含まれる微量元素分析が子どもの環境リスクを評価するための一方法として有用であるかを検討することを目的に研究を進めてきた。前年度の研究により乳歯試料の作成法を、より簡便でかつ滑沢な表面が得られるよう改良したが、本年度はさらに効率よく元素分析が行えるための試料台の改良と試料台への試料の装着法の工夫を行った。その結果、一度に分析が可能となる試料数を増やすことができ収集した乳歯のうち約20本の元素分析を終え、マッピング像の画像解析やデータ解析を進め、胎児期形成エナメル質と乳児期形成エナメル質における各微量元素の比較を行った。これにより微量元素の種類による分布状況の差などが明らかとなってきた。しかしながら、生活環境背景因子との関連を検討するには、試料を採取した児の健康背景には大きなばらつきがあり、統計学的な解析は困難な状況であった。そのため、現時点では個々の症例別に健康背景を丁寧に見ていくことで、健康背景と含有元素量(分布)の変動との関連を考察し、一定の傾向を読みとることができた。この結果は、乳歯硬組織に含まれる微量元素の分析が子どもの環境リスクを評価するための有用な方法であることを示唆した。

本研究では様々な基礎疾患をもつ小児から得られた乳歯を試料として用いた。PIXE分析により、主たる構成要素のカルシウムとリンのほかに亜鉛、銅、ストロンチウムなどが一定の濃度で検出された。元素によってエナメル質と象牙質での分布状態が異なること、また亜鉛においてはエナメル質の表層部で集積がみられる特徴的な分布状態を示すことをマップ像で視覚的に捉えることができた。さらに暴露時期による比較を試みるために新産線に注目し、新産線を含むエナメル質領域を特定して出生前形成領域と出生後形成領域を判別した。試料ごとに検出された元素の出生前形成領域と出生後形成領域における相対濃度を比較すると、元素、試料ごとに出生前後の相対濃度の変動は様々であった。分析した11試料の結果では、カルシウムは前後で有意差を示したものが5例あり、うち4例では出生後のほうが高く、ストロンチウムでは7例が有意差を示しうち5例は出生前のほうが高く、亜鉛においては有意差がみられた5例とも出生後のほうが高かった。出生前後の各元素濃度変動と乳歯の提供を受けた児の出生時体重や基礎疾患との関連を検討したが対象数が少ないこともあり関連を見出すことはできなかった。しかしながら、出生前後で相対濃度に違いのある試料が存在したことは、乳歯の元素分布が基礎疾患を有する小児の出生前後の健康状態を反映している可能性を示すものであり、出生前後の元素分析を行う上で、PIXE法を用いた本研究の分析法が有効な方法であることが明らかとなった。様々な基礎疾患を有する小児から得られた乳歯を試料として、エナメル質内の微量電素の種類と濃度、分布様式についてPXE法を用いて分析した。主たる構成元素のカルシウムとリンの他に亜鉛、銅、ストロンチウムなどが一定の濃度で検出された。新産線を境界として出生前後の各元素濃度を比較したところ、亜鉛では出生前後で変化のないものがある一方で、出生後では出生前より高濃度を示すものが多くみられ、元素の種類、試料ごとに異なる変動を示した。乳歯の元素分布状態が小児の出生前後の健康状態を反映している可能性が示唆された。PIXE分析を行う加速器の使用時間の確保が難しい状況となり、分析を効率よく進めるための試料台や試料の装着法を改良したものの、元素分析に至らない乳歯試料が残ってしまった。このため、統計学的分析を行うに十分なデータ数を得ることができなかった。社会系歯学(障害者歯科学)研究期間の延長が認められたので、加速器の使用時間の確保に努め、収集している乳歯の元素分析を進めてデータを蓄積し、統計学的分析が可能となるようにする。今年度に行った試料台および試料装着法の改良が効率よい分析を行うために役立つと思われる。PIXE法による乳歯硬組織中の微量元素を胎児期と乳児期を比較して分析するために乳歯試料調整法の改良を試みたが、その方法を確立するためのトライアルに時間を要し、健康背景における様々なエピソードを有する児から得られた乳歯の分析まで進めることができなかった。乳歯エナメル質含有微量元素の分析については、得られた試料の分析がほぼ順調に進んでいるが、年度内に得られた試料数が今後健康背景との関連を分析していくには十分とは言えない状況である。
天然キレート剤である卵殻膜による有価金属の回収と有毒金属イオンの除去

卵殻膜を用いた有価金属の回収、および有害金属の濃縮と除去、貴金属の常温製錬やメタルロンダリング等の技術の開発と実用化を目指した研究を行い、次のような成果が得られた。1.貴金属;Au、Pd、PtおよびRdの吸蔵能を様々な条件設定を行って調べ、さらに鉱石からの製錬を目指し、バッチ法およびカラム法による回収と精製を行った。これらは、他の動物繊維状タンパク質の吸着能と比較した。Pd(II)とPt(II)は、卵殻膜重量のおよそ25%、Au(III)は同55%という、極めて高い吸蔵能を発揮した。シアン化金(I)の吸蔵は、pH依存的に最大同重量のおよそ12%吸蔵し、繰り返し脱着が可能であった。吸蔵には分子間隙や、ペプチド結合部分のリガンド、及び側鎖部分のリガンドが複合的に関与していると考えられた。2.有害金属;規制金属であるHg、Cd、Cr、Vおよびアクニチドを対象として実験を行った。HgおよびVがpH依存的に大量にかつ選択的に吸着、除去ができ、これらの金属の排液からの浄化が可能であることを明らかにした。Hgは酸性領域で、50mg70mg/g吸蔵され、Hgイオン除去の実用化が可能と考えられた。Vは多量に吸着し、火力発電所の電気集塵媒中のVの分離の可能性を示唆する、成果も得られた。アクニチドでは特にUに対する吸着性が優れており、pH5.0において20%の吸蔵能を示した。3.一般的な遷移金属;一般的な遷移金属は、錯体形成の能力に依存する吸蔵を示し、限られたものであった。Cu(II)の吸蔵量は、卵殻膜の酸化処理により40%、還元処理により約20%増加し、これらの処理はリガンドの種類、組成の変化、立体構造の変化が起こすと考えられた。重金属処理には、沈殿法、溶媒抽出法が主要技術であるが、卵殻膜の吸蔵能はキレート樹脂に勝り、選択性と希薄溶液からの吸蔵能力に優れているため、排液処理や金属の製錬の可能性も持ち合わせた優れた素材であることが明らかになった。一方、素材は廃棄されていたものであり、無毒、安価で枯渇しないことは、大きな特徴である。生物素材による金属イオンの吸蔵はバイオソ-プションと総称され、新しい技術として注目されている。本研究では、天然キレート剤である卵殻膜をバイオソルベントとして用いた。希薄な金属塩溶液からの有価金属の回収、および有害重金属の濃縮、除去による水の浄化を目指した環境修復、さらに貴金属の常温精錬やメタルンダリングなどの技術の開発と、実用化を、目指した研究を行い、次のような実績が得られた。1.卵殻膜を持つ貴金属バイオソルベントとしての機能:有価貴金属である金、および白金属金属であるパラジウム、白金およびロジユウムの吸蔵能を時間、温度、pH、濃度のパラメーターのもとに調べた。

また、精錬過程で、不純物の多い鉱石からの精錬を目指し、カラムに充填した卵殻膜を吸着剤として、金属イオンのクロマトグラフィーによる回収と精製を行ない、これらは、他の動物繊維状タンパク質の吸着能と比較した。その結果、卵殻膜は最も優れたバイオソルベントであり、白金属については、卵殻膜重量のおよそ25%、Au(III)については同55%という,極めて高い吸蔵能をpH3-4で発揮することが認められた。また、精錬や鍍金に用いられるシアン化金(I)の吸着特性を調べた。シアン化金の吸着がpH依存的に同重量のおよそ12%起こることは、既知のバイオソルベントに無い特徴がであり、溶出もpHを変えることにより、容易に行うことができた。2.有害金属イオンの吸着;有害金属については、規制金属イオンである水銀、カドニウム、クロム、パナジウム、カドニウムを対象として実験を行い、水銀およびパナジウムがpH依存的に多量にかつ選択的に吸着、除去ができ、これらの金属の浄化が可能であることを明らかにした。吸着のリガンドとしてSH基およびカルボニル基が関与していた。卵殻膜を用いた有価金属の回収、および有害重金属の濃縮と除去、貴金属の常温製錬やメタルンダリング等の技術の開発と実用化を目指した研究を行い、次のような成果が得られた。1.貴金属;Au,Pd,PtおよびRdの吸蔵能を様々な条件設定を行って調べ、さらに鉱石からの製錬を目指し、バッチ法およびカラム法による回収と精製を行った。これらは、他の動物繊維状タンパク質の吸着能と比較した。Pd(II)とPt(II)は、卵殻膜重量のおよそ25%、Au(III)は同55%という、極めて高い吸蔵能を発揮した。シアン化金(I)の吸蔵は、pH依存的に最大同重量のおよそ12%吸蔵し、繰り返し脱着が可能であった。吸蔵には分子間隙や、ペプチド結合部分のリガンド、及び側鎖部分のリガンドが複合的に関与していると考えられた。2.有害金属;規則金属であるHg、Cr、Cr、Vおよびアクチニドを対象として実験を行った。HgおよびVがpH依存的に多量にかつ選択的に吸着、除去ができ、これらの金属の排液からの浄化が可能であることを明らかにした。Hgは酸性領域で、50mg70mg/g吸蔵され、Hgイオン除去の実用化が可能と考えられた。Vは多量に吸着し、火力発電所の電気集塵媒中のVの分離の可能性を示唆する、成果も得られた。アクチニドでは特にUに対する吸着能が優れており、pH5.0において20%の吸蔵能を示した。3.一般的な遷移金属;一般的な遷移金属は、錯体形成の能力に依存する吸蔵を示し、限られたものであった。Cu(II)の吸蔵量は、卵殻膜の酸化処理により約40%、還元処理により約20%増加し、これらの処理はリガンドの種類、組成の変化、立体構造の変化が起こすと考えられた。重金属処理には、沈殿法、溶媒抽出法が主要技術であるが、卵殻膜の吸蔵能はキレート樹脂に勝り、選択性と希薄溶液からの吸蔵能力に優れているため、排液処理や金属の製錬の可能性も持ち合わせた優れた素材であることが明らかになった。一方、素材は廃棄されていたものであり、無毒、安価で枯渇しないことは、大きな特徴である。
早産の病態解明ー羊水中病原微生物の迅速高感度検出システムの利用ー

日本における出生体重1000g未満の超低出生体重児の予後は、新生児死亡率約20%とされ、早産の予防と治療が大切である。我々が独自に開発した迅速高感度PCR法を用いて羊水中病原微生物の検出と治療を行った。未破水切迫早産例において、ウレアプラズマ、マイコプラズマと細菌重複陽性例では、病原微生物陰性例に比し有意に子宮内炎症が高度で、早期に早産に至っていた。また、病原微生物陰性例に抗菌薬投与を行うと有意に妊娠期間が短縮し、陽性例に適切な抗菌薬投与を行うと有意に妊娠期間が延長した。切迫早産の子宮内感染を迅速高感度PCR法により検出し、適切な抗菌薬治療を行うことが新たな治療戦略になると期待される。予後不良の在胎28週以前の早産の主要因として、子宮内感染に基づく絨毛膜羊膜炎(CAM)が知られている。また腸内細菌叢、腟内細菌叢のアンバランスがCAMの一因と考えられているが、直接的な証明は未だなされていない。1羊水ならびに胎盤、臍帯血の病原微生物の高感度遺伝子検査と現行の細菌検査法との比較評価:迅速高感度同定システムの運用は順調であり、実用的である。独自開発したTaq DNA Polymerase、masked Primer Dimer法、One Step nested PCR法を組合せ、細菌・真菌・マイコプラズマ・ウレアプラズマそれぞれのユニバーサル・プライマーを設計して、病原微生物それぞれを検出する高感度・高特異度な遺伝子検査法を構築した。2羊水中サイトカインと羊水中病原微生物との関連性、子宮内炎症の程度と羊水中の病原微生物の種類、菌体量との相関の検討:Ureaplasma/Mycoplasma感染例で、特に細菌感染も重複している例では、感染微生物陰性例に比べて有意に羊水中IL-8高値で、CAMII度以上が高率であり子宮内炎症が強いと示された。新生児予後についても重複感染例では、微生物陰性例に比べて有意にNICU入院率が高く、新生児重篤疾患罹病率も高かった(Yoneda N et al, Am J Reprod Immunol 2016;75(2):112-25)。適切な抗菌薬治療により妊娠期間の有意な延長を認めた(Yoneda S et al, Am J Reprod Immunol 2016;75(4):440-50)。3切迫早産例,早産例,正常妊婦より便,腟分泌物を採取しDNAを抽出後、T-RFLP法を行い、末梢血の制御性T細胞をフローサイトメトリーで検索する。4頸管無力症の感染微生物の検討と予後不良症例のリスク因子の検討。現在症例を蓄積中である。5Amniotic fluid sludge例での羊水中病原微生物の検討:AFSの有無により、羊水中病原微生物の検出率に差はなかったが、子宮内炎症と関連することがわかった。現在、論文作成中である。迅速高感度同定システムを運用し、早産では羊水中病原微生物のうちマイコプラズマ、ウレアプラズマと細菌の混合感染例が周産期予後不良で子宮内炎症が高いことについて、論文報告した(Yoneda N et al, Am J Reprod Immunol 2016;75(2):112-25)。また、迅速高感度PCR法により病原微生物を検出し、適切な抗菌薬治療を行なった場合、有意に妊娠期間を延長することを論文報告した(Yoneda S et al, Am J Reprod Immunol 2016;75(4):440-50)。その他の検討については、症例を順調に蓄積している。早産特に在胎28週未満の早産では子宮内感染や絨毛膜羊膜炎(CAM)の頻度は高率だが、これまで非破水例に対する抗菌薬の有効性は証明されていなかった。また、最近種々の炎症性疾患で腸内細菌叢の変化が明らかになってきている。子宮内感染は従来の菌体培養、薬剤感受性検査に約1週間要し、培養検査は培養後に増殖する菌種と減少する菌種が混在するため、本来の細菌叢を反映していないという問題点がある。この問題点を解決するために、分子生物学的にDNA配列から病原体を検出する方法を開発した。(真核生物をホスト細胞としてリコンビナントに作成した耐熱性DNA合成酵素)を用いて、切迫早産、pPROM(前期破水)の妊娠中または分娩時の羊水、胎盤、臍帯血の病原微生物の検出を行った。未破水切迫早産でUreaplasma, Mycoplasma属および細菌混合感染例では、病原微生物陰性例に比し有意に子宮内炎症が高率で、分娩週数が早く新生児重篤合併症が多いことを報告した(Am J Reprod Immnol 2016)。また、非破水切迫早産例の羊水感染例では抗菌薬使用により早産予後が改善したが、羊水非感染例では抗菌薬使用により逆に早産予後が悪くなった(Am J Reprod Immunol 2016)。この結果は起因菌が存在しない場合、腸内細菌叢を抗菌薬が乱し、早産になったと推察させる。切迫早産で迅速高感度PCR法にて羊水中病原微生物陽性だった5例に対し、適切な抗菌薬を投与し、終了後に再度羊水検査を行い、迅速高感度PCR法で治療効果を判定したところ、全例の病原微生物が陰性化していた。今後は定量化PCRをおこない、症例をさらに蓄積し治療効果を判定する。2腸内細菌叢のメタゲノム解析については、現在症例を蓄積中である。

日本における出生体重1000g未満の超低出生体重児の予後は、新生児死亡率約20%とされ、早産の予防と治療が大切である。我々が独自に開発した迅速高感度PCR法を用いて羊水中病原微生物の検出と治療を行った。未破水切迫早産例において、ウレアプラズマ、マイコプラズマと細菌重複陽性例では、病原微生物陰性例に比し有意に子宮内炎症が高度で、早期に早産に至っていた。また、病原微生物陰性例に抗菌薬投与を行うと有意に妊娠期間が短縮し、陽性例に適切な抗菌薬投与を行うと有意に妊娠期間が延長した。切迫早産の子宮内感染を迅速高感度PCR法により検出し、適切な抗菌薬治療を行うことが新たな治療戦略になると期待される。迅速高感度PCR法により病原微生物を検出し、適切な抗菌薬治療を行なった症例において、分娩時に羊水、胎盤、臍帯血の検体を採取し治療効果を判定する。予備実験では、適切な抗菌薬治療により50%の症例で胎盤の病原微生物が消失していた。今後は定量的PCRを行い、治療効果判定をしていく。早産例で、整腸剤投与による介入を従来のトコリーシスに加えて行い、妊娠延長期間を検討する。Probioticsは腸内細菌の正常化に効果を示し、安全性は高く倫理的なハードルはなく、すでに富山大学倫理委員会で承認を得ている。臨床症例を増やすことにより、腸内細菌叢の改善が早産予後(妊娠期間の延長と新生児予後)の改善につながるかを検討する。検査システムが軌道にのれば全国の周産期センターと連携し、羊水中や新生児の感染症の有無を当院で行い、臨床データを集積していく予定である。また腸内細菌叢に関しても全国の施設と連携し臨床データを集積する。周産期旅費が想定より少なかったため、次年度に繰り越しした。旅費として算出する。
低温・強磁場下測定用の4GPa級のミニ高圧セルの開発

本研究は、45Tesla級の超強磁場中、0.5Kelvinクラスの定温下で、従来のBeCuだけを用いた高圧セルより高い静水圧力を発生し、かつ回転することのできるピストンシリンダー型のミニ高圧セルを開発することを目標とした。目標の外径、全長は米国Tallahasseeでの強磁場施設での適合性を考えて12mmφ、39mmとした。目標圧力は4GPaとした。回転などを考えるとき圧力よりまず、サイズが重要であった。次に高圧力を目指して、2重円筒方式を採用し、内筒にはNiCrAl、外筒にはBeCuを用いた。NiCrAlは物質材料機構の松本武彦氏から鍛造品の提供を受け、熱処理を試行しながら行った。熱処理温度は最初は真空中700°Cであったが、その後のテストで720°C、2時間、炉冷がよりよい硬化処理と判明した。この2重円筒がどの圧力から変形を開始するかを調べるために、内径ゲージによるサブミクロン精度での膨らみのチェックを行い、3GPaで一部の内径の膨張を検出した。また、従来のBeCuの圧力セルでは問題にならなかった常温での加圧中に媒体が固化する問題が生じ、従来から村田惠三が開発してきたDaphne7373の固化圧力の測定が必要になり、2GPaを少し超える圧力から固化が開始することがストレインゲージを用いた測定で判明した。これらの成果を第5版、実験化学講座7(丸善)に記述した。さらに高圧ハンドブック(丸善)、Jpn.J.Appl.Phys.に報告、記述する予定である。[報告]1.村田惠三、"有機伝導体での圧力制御法"物性研短期研究会、「圧力誘起量子相転移」2004年2月5日、6日。本年はミニ高圧セルの予備研究として、内径6mmm外径25mmでのクランプ型の2重円筒のセルでの到達可能圧力を調べた。円筒はNiCrAlを内筒に、CuBeを外筒に用いて行った。材料のNiCrAlは熱処理が必要である。今回は700°Cで2時間行った。その結果、約3 GPaで内筒が膨らみ始めることが分った。この圧力測定には今迄のNH_4Fの体積圧縮率の特異点NH_4F(I-II)0.363 GPaだけでは不十分であった。そのため、そのほかの圧力定点として、NH_4F(II-III)1.08 GPa、とBiの電気抵抗の特異点Bi(I-II)2.54 GPa, Bi(II-III)2.70 GPa.で校正した。この測定には圧力媒体としてDaphne 7373を用いた。静水圧力性を保つには、加圧過程で固化することは望ましくない。Daphne 7373の加圧過程での固化点を調べることも、目的のひとつとした。その結果、室温では、約2 Gpaで固化することが判明した。これらの結果は、下記の物理学会で発表する。[報告]日本物理学会2002.春立命館大学25pXM-9発表予定本年はミニ高圧セルの予備研究として、内径6mm外径25mmでのクランプ型の2重円筒のセルでの到達可能圧力を調べた。円筒はNiCrAl製のフタを電気の信号線を20本を越えて信頼度高く通過させる技術の開発を試行錯誤的に行った。また、内径6mmセルで成功しているテフロンセルが5mmセルでは成功せず、テフロンの壁が破壊されてしまう。この技術的克服に努めている。また、完成道半ばであるが、それまでの技術を使って、下記の報告にあるごとく、物理の測定も開始した。[報告]2.輸送現象測定に向けての超高圧セルの耐圧試験と有機伝導体の測定横川敬一,村田惠三,中野一成,鴻池貴子,吉野治一,松本武彦、日本物理学会6pSD-12,中部大学2002.9.69.9。伊藤哲明、鹿野田一司、開康一、高橋利宏、横川敬一、村田惠三、松本武彦、日本物理学会28pZA-11,東北大学2002.3.28-3.31。

また、従来のBeCuの圧力セルでは問題にならなかった常温での加圧中に媒体が固化する問題が生じ、従来から村田惠三が開発してきたDaphne7373の固化圧力の測定が必要になり、2GPaを少し超える圧力から固化が開始することがストレインゲージを用いた測定で判明した。これらの成果を第5版、実験化学講座7(丸善)に記述した。さらに高圧ハンドブック(丸善)、Jpn.J.Appl.Phys.に報告、記述する予定である。[報告]1.村田惠三、"有機伝導体での圧力制御法"物性研短期研究会、「圧力誘起量子相転移」2004年2月5日、6日。
地震動入力レベルに対応したクライテリアを満たす免震建物の変位制御設計の開発

より性能の高い免震建物を設計するためには、頻繁に発生する小さな地震から一般的な設計レベルを超える巨大地震までを対象として、地震入力レベルに対応した設計目標を満たす設計法が必要であり、本研究では応答変位に応じて特性を変化させることのできるダンパーを開発し、それを用いた「変位制御設計」を提案した。これにより、各地震レベルに対して、上部建物の応答加速度をあまり大きくしないで、免震層の応答変位を効果的に抑制できることを明らかにした。本年度は4項目に関する解析的、実験的検討を予定していた。以下に項目別の研究成果を示す。1.最適設計手法による地震動入力レベルに対応した変位制御設計の予備的検討転がり支承免震建物を対象に、地震動入力レベルをレベル1、2、3の3つに分け、それぞれのレベルに対して設計クライテリアを設けて、その設計クライテリアを満たすような免震層用ダンパーを設計するための手法として、逐次二次計画法に基づく最適設計手法を利用した。ダンパーとしては、提案している磁気粘性流体ダンパー、性能可変オイルダンパー、連結機構摩擦ダンパーについてそれぞれ検討し、その結果それぞれのダンパーにおいて、設計クライテリアを満たすことができる設計が可能であることを示した。2.ダンパーの設計と制作磁気粘性流体ダンパーによる、新しい変位制御設計用の履歴制御則を数値解析で検討した。その結果、理想的な変位制御のための履歴制御則を明らかにした。ただし、リアルタイムでのセミアクティブ制御における実用上の問題点が未だ残されており、今後この問題を解決するための手法を検討・開発し、振動実験で明らかにする。3.ダンパーの単体加振実験新たに制作した大ストロークに対応した性能可変オイルダンパーの性能確認実験を実施した。その結果、所定の性能を有すること、性能可変における挙動を数値解析で追跡できることを明らかにした。4.転がり支承を有する1層免震建物の挙動把握本年度新たに製作した、転がり支承免震層の特性把握実験を実施した。静的加力実験による免震層剛性の確認と、振動実験による動的挙動、固有周期等の確認の結果、所定の性能を試験体が有すること、また数値解析結果と実験結果とが一致することを明らかにした。最終年度として、実施してきた研究を総合的にまとめて評価を行った。本研究では、免震層の応答変位に対応してダンパーの減衰特性を可変させ、地震入力レベルに応じてきめ細かな免震設計ができることを明らかにし、「免震建物の変位制御設計」の妥当性を示すことが出来た。さらに、この考え方を実現するために、いくつかのダンパーを開発・改良し、振動実験によりダンパー特性を明らかにするとともに、鉄骨造縮小免震試験体に設置して、免震構造物への適用の効果を示した。さらに、実大の建物にこれらのダンパーを設置して、上部建物の応答加速度をあまり大きくせずに免震層変位を小さく抑えることが出来ることを示した。設計に当たっては、最適設計手法を用いて最適なダンパー定数を定めることにより、地震動入力レベルごとに設定する各種目標応答値を満足することが出来ることを示した。特に、連結機構摩擦ダンパーを用いた免震構造物の制御に関しては、既往の単連結機構に加えて、多段連結機構を提案した。多段連結の内、二段連結の場合については、二段階設計法を新に提案している。提案設計法では、レベル2地震動時において、免震層変形に関する制約を満足しながら最大の免震効果を発揮するようにダンパーを設計する。レベル2を超える地震動時において、隣接構造物への衝突を避けることを目的として、第一段階の解を前提に免震層残留変形にも留意しながら免震層変形を免震層クリアランス内に抑える解を探索する。提案設計法については、住宅免震を例として有効な設計例を示すと共に、実験的にもその解の有効性を提示した。本年度は、3項目の検討を予定していた。いかに項目別の研究成果を示す。1. 1層免震試験体による振動台加振実験とその評価:転がり支承を有する1層免震試験体および2層免震試験体に、性能可変オイルダンパーと連結機構摩擦ダンパーを設置して、その振動台実験を実施した。その結果、各ダンパーが免震層変位を効果的に低減することができること、またシミュレーション解析結果と実験結果の良い対応から、解析手法の妥当性を明らかにした。また実験的には、各ダンパーでの性能変化時における、免震層変位および上部床応答加速度の挙動についても考察し、性能変化時にも急峻な応答変化は見られず、数値解析結果と同様に適切な変位制御設計が実現可能であることを示した。2. 3層免震試験体による振動台加振実験のための予備解析:上記振動実験を受けて、平成25年度製作予定の3層の鉄骨造縮小試験体に性能可変オイルダンパーと連結機構摩擦ダンパーを設置した条件に対して、事前に数値解析によってその挙動を検討しつつ試験体諸元の確認、改良を検討した。数値解析結果から、振動台実験でダンパーによる変位制御効果が明確に検討できる試験体諸元を明らかにした。

また、入力レベルごとに免震層変位を制御しつつ、応答加速度についても制御して免震効果を保持することが可能であることを示し、それらの制御効果について考察した。3.連結機構摩擦ダンパーの製作と単体加振実験:上記3層免震試験体に対して用いる、新たに制作した大ストロークに対応した連結機構摩擦ダンパーの性能確認実験を実施した。その結果、摩擦ダンパーの挙動が安定しており、所定の性能を有すること、連結における挙動を数値解析で追跡できることを明らかにした。ダンパー製作において検討項目が想定よりも増えたため、ダンパー製作時期が若干遅れているものの、予定している数値解析による検討は順調に進んでおり、平成24年度に実験的検討を進めることが可能である。また、数値解析による検討において、想定通りの変位制御設計における良好な結果が得られつつあり、以上を考慮した結果、概ね良好に進展していると判断した。25年度が最終年度であるため、記入しない。ダンパー製作とその性能把握実験はほぼ完了しており、3層鉄骨造試験体についても製作中であり概ね予定している実験関連の日程を消化しつつある。数値解析による検討も順調に進んでおり、平成25年度にはまず振動台実験結果と解析結果との比較をすみやかにを進めることが可能である。また、変位制御設計んお設計法に関する数値解析による検討は、想定通りの変位制御設計における良好な結果が得られつつあり、以上を考慮した結果、概ね良好に進展していると判断した。平成24年度には、各種ダンパーの製作とその振動実験を計画しており、ダンパーについては既に一部発注済みである。ダンパーが完成し次第、順次振動実験を行い、その性能把握および変位制御効果を検討し、ダンパー性能の修正が必要な場合には早急にダンパーの改造を検討していく。また、振動実験と並行して、数値解析による変位制御設計の設計手法の検討を進めていく。平成25年度には、振動実験結果をまとめるとともに、実験結果と数値解析結果を併せて検討し、変位制御設計の実現性、またその具体的な設計手法を確立していく。平成25年度には、完成した各種ダンパーと製作中の3層鉄骨造試験体を用いた振動実験を計画している。3層鉄骨造試験体が完成し次第、順次振動実験を行い、その性能把握および変位制御効果を検討する。また振動実験と並行して、数値解析による変位制御設計の設計手法の検討を、実建物への適用を想定した上での検討を進めていく。
多能性幹細胞からの誘導腸管を用いた、生体内長期培養による腸管移植への試み

以前よりわれわれは、多能性幹細胞から臓器としての腸管分化誘導を行ってきた。分化誘導された腸管は蠕動運動能や腸管内容運搬能を有する臓器としての管腔状の腸管で、解剖学的に解析すると粘膜上皮細胞、平滑筋細胞、ICC、神経細胞などの腸管特異的な三胚葉系細胞で構成されている。一方で、血管やリンパ管といった脈管が存在せず、粘膜上皮も単層で陰窩も存在しない。分化誘導腸管は脈管新生がない影響もあり、誘導後比較的早期に蠕動運動が停止してしまう。体外の長期培養に向けて、血管新生能に着目し、検討を行ってきたが、長期培養系を確立することはできなかった。本研究はin vivoで移植用腸管の作成を目指すべく、腹腔内臓器に腸管を生着させ、長期培養が可能であるか否かを検討することにある。大網は、血管が結合組織内を走行し、その血管を中心に脂肪組織やリンパ球、形質細胞などが集まっている組織で、正常生体内に存在するため、腸間膜としての機能をこなすことが期待でき、大網を代用腸間膜とし腸管を生着させる場所として選択した。しかしながら、大網へ多能性幹細胞から分化誘導した腸管の付着を試みるが、大網は腹腔内での可動性を有しているため、移植後の支持が悪いためか、生着を確認できなかった。しかしながら本研究は、拒絶反応のない人工腸管の移植の可能性を秘めており、難治性腸管障害に対する新たな治療戦略となると判断している。iPS細胞からの分化誘導した腸管の移植時期、移植場所の設定に難渋している。iPS細胞からの誘導腸管をそのまま移植へと用い、完全な機能維持を行うことは困難なため、例えば粘膜などの部分的な移植なども合わせて検討している。腹腔内で腎被膜下など、支持されやすい場所に生着させて血管を有する腸管臓器を作成する。短腸症候群や炎症性腸疾患のモデルマウスに移植し、生着能の評価、栄養状態などの改善効果に関しても検討中である。新しい腸管移植研究の第一歩となるため、今後も本研究を継続する予定である。このままでは、移植用腸管としては使用が困難であるため、今回はin vivoで移植用腸管の作成を目指すべく、腹腔内の大網に注目し、大網を代用腸間膜とし腸管を生着させ、後に機能を有する腸管構造へと変える研究を計画した。大網は、血管が結合組織内を走行し、その血管を中心に脂肪組織やリンパ球、形質細胞などが集まっている組織で、正常生体内に存在するため、腸間膜としての機能をこなすことが期待できる。本研究は、最終的には、ドナー由来のiPS細胞を分化誘導して作成する腸管と、拒絶反応のない腸間膜、血管を有した人工腸管の移植の可能性を秘めており、難治性腸管障害に対する新たな治療戦略となると判断している。腹腔内の大網に移植することで、血管構築を有する腸間膜様の構造を作成し、血管を有する腸管臓器を作成する。

短腸症候群や炎症性腸疾患のモデルマウスに移植し、生着能の評価、栄養状態などの改善効果に関しても検討中である。iPS細胞からの誘導腸管をそのまま移植へと用い、完全な機能維持を行うことは困難なため、例えば粘膜などの部分的な移植なども合わせて検討している。本年度は物品費が低額に抑えられたために、次年度使用額が生じた。現在当該研究を進行中である。今年度も引き続き施行する予定である。本年度も物品費が低額に抑えられた。腹腔内で大網に生着させて血管を有する腸管臓器を作成する。新しい腸管移植研究の第一歩となるため、今後も本研究を継続する予定である。腹腔内で腎被膜下など、支持されやすい場所に生着させて血管を有する腸管臓器を作成する。
新規イノシトールリン脂質の代謝機構の解明

〈リン脂質測定法の改良〉脂質抽出、オープンカラムによるPIPs選択的な濃縮法、逆相クロマトグラフィーと三連四重極型質量分析計でのMRM(multiple reaction monitoring)による脂質解析法などを最適化した。その中で特に、脂質抽出法と逆相クロマトグラフィーの条件変更によって、より高感度でのLPIP3測定系を確立した。〈LPIP3産生機構の解明〉我々はlysophosphatidylinositol bisphosphate(LPIP2)が細胞内に存在することを見出している。LPIP3がLPIP2のリン酸化によって生成される可能性を考え、リコンビナントPI3Kαタンパク質を調製し、in vitro kinase assayを行い、質量分析による産物解析を行った。その結果、PI3KαがLPIP2を直接リン酸化することでLPIP3を生成することが明らかとなった。この結果によって約50種類に及ぶPhosphoinositide代謝酵素が直接LPIP2をリン酸化/LPIP3を脱リン酸化する可能性が示唆された。LPIP3代謝経路の解明は国内外通じて初めてで、非常に意義のあるものとなった。〈細胞内膜コンパートメントにおけるPIPs定量〉密度勾配遠心法で分画した細胞内オルガネラごとのPIPs量を測定した。これまでのPIPs動態解析は、タンパク質性脂質プローブの局在解析が世界的に主流となっている。プローブによる解析結果から、細胞内のほとんどのPI(4,5)P2は形質膜に限局するとされているが、今回の質量分析計による定量解析で、PI(4,5)P2はその他のオルガネラにも十分量存在しており、PIPsの分布が通説通りではないことが明らかとなった。脂質解析法の最適化によって、より高感度でのPhosphoinositide/LPIP3測定系の確立に成功した。この成果は自身の研究だけでなく研究室全体の安定した解析に寄与しており、大きな進歩であると言える。リコンビナントPI3Kαタンパク質を用いて、これまで明らかになっていなかったLPIP2からLPIP3の産生経路について明らかにした。これによって他のPhosphoinositide代謝酵素が直接LPIP3を脱リン酸化する可能性が示唆された。LPIP3の代謝経路を明らかにしたことは、LPIP3の生理機能を解明することを目的とする本研究において重要な発見である。一方で研究室の移転と質量分析計の移設が重なったため、一時的にLPIP3の測定が不可能になった。そのためLPIP3とPIP3の相互変換を想定したスクリーニング研究に若干の遅れが見られる。以上の理由から進捗状況としては「やや遅れている」と評価する。第1年度における質量分析計の移設によって遅れているLPIP3とPIP3の相互変換を想定したPLA1/2及びLPLATについてのスクリーニング研究を引き続き遂行する。LPIP3の代謝経路が明らかになったならば、LPIP3が産生細胞内だけでなく周囲の細胞にも作用することを想定し、細胞内外への輸送経路を同定する。同時にLPIP3を介した細胞間のシグナル伝達経路を解明するため、オーファンGPCRスクリーニングシステムを用いてLPIP3受容体を同定する。その過程において微少量のリン脂質/リゾリン脂質の解析が求められる場合は、脂質抽出法についてさらなる検討を行う。

LPIP3の代謝経路を明らかにしたことは、LPIP3の生理機能を解明することを目的とする本研究において重要な発見である。一方で研究室の移転と質量分析計の移設が重なったため、一時的にLPIP3の測定が不可能になった。そのためLPIP3とPIP3の相互変換を想定したスクリーニング研究に若干の遅れが見られる。以上の理由から進捗状況としては「やや遅れている」と評価する。第1年度における質量分析計の移設によって遅れているLPIP3とPIP3の相互変換を想定したPLA1/2及びLPLATについてのスクリーニング研究を引き続き遂行する。LPIP3の代謝経路が明らかになったならば、LPIP3が産生細胞内だけでなく周囲の細胞にも作用することを想定し、細胞内外への輸送経路を同定する。同時にLPIP3を介した細胞間のシグナル伝達経路を解明するため、オーファンGPCRスクリーニングシステムを用いてLPIP3受容体を同定する。その過程において微少量のリン脂質/リゾリン脂質の解析が求められる場合は、脂質抽出法についてさらなる検討を行う。
多発性硬化症における臨床的・免疫学的多様性とその分子遺伝学的背景因子の検討

1.北海道十勝地区における疫学調査北海道十勝地区のMS有病率は10万人あたり8.56人であり,西洋の有病率と比べると低いものの他のアジア地域と比べると高かった.視神経脊髄型MSの頻度は16%であり,日本の他地域と比べると低い傾向が見られた.臨床的には視神経と小脳病変の頻度が低く,西洋人MSと似た臨床像を呈する傾向が見られた.2.MS疾患感受性遺伝子の検討および臨床表現型,免疫学的側面との関連3.MS臨床的多様性の解析とその遺伝的背景の検討MSの診断基準を満たす症例の内激しい増悪(急性横断生脊髄炎,初回増悪での高度の両側視力障害,呼吸不全や意識障害,痙攣発作,MRI上の破壊性病片など)を呈する症例を検討したところ,これらの患者の臨床像,髄液所見,遺伝的背景は比較的均一であることが判明した.このことから,特発生炎症性脱髄生疾患理解における従来の時間的多発,空間的多発という概念に加えてattack-related severityという第三の軸を提唱した.1.北海道十勝地区における疫学調査北海道十勝地区のMS有病率は10万人あたり8.56人であり,西洋の有病率と比べると低いものの他のアジア地域と比べると高かった.視神経脊髄型MSの頻度は16%であり,日本の他地域と比べると低い傾向が見られた.臨床的には視神経と小脳病変の頻度が低く,西洋人MSと似た臨床像を呈する傾向が見られた.2.MS疾患感受性遺伝子の検討および臨床表現型,免疫学的側面との関連3.MS臨床的多様性の解析とその遺伝的背景の検討MSの診断基準を満たす症例の内激しい増悪(急性横断生脊髄炎,初回増悪での高度の両側視力障害,呼吸不全や意識障害,痙攣発作,MRI上の破壊性病片など)を呈する症例を検討したところ,これらの患者の臨床像,髄液所見,遺伝的背景は比較的均一であることが判明した.このことから,特発生炎症性脱髄生疾患理解における従来の時間的多発,空間的多発という概念に加えてattack-related severityという第三の軸を提唱した.1)昨年度、osteopontin (OPN)の遺伝子多型が、MSの発症や、発症年齢に深く関与していることを報告したが、osteopontinのMSにおいて果たす役割を引き続き検討していく。臨床症状にともなう髄液、血清中のOPN濃度、もしくは発現の変化、脱髄病変におけるOPNの発現の検討などを行っていく。また、昨年度MSと創刊する可能性があると発表した多型がどのような働きないし影響を持っているのかも、引き続き検討していく。3)保存されているMS患者及び健常対照者のDNAを用い、INNO-LiPA HLA kit (INNOGENETICS)を用いてHLA typing (DRB1,DQB1,DRB3,4,5,DPB1)を行う。また、ヒトMSのgenome scanのデータおよびEAEの知見から、5p12-14付近に疾患感受性遺伝子のひとつが存在していることが推定される。同部位に存在し、免疫機構、髄鞘形成などとの関連が想定可能な以下の遺伝子の多型を検討し、MSの感受性あるいは経過、予後などとの相関を分析する。プロラクチン受容体遺伝子・成長ホルモン受容体遺伝子・Cadhelin-12遺伝子・GDNF遺伝子・補体6、7および9遺伝子・methionine synthetase reductase遺伝子や、各種サイトカイン、ケモカイン、及びその受容体遺伝子等の検討を行う。日本における多発性硬化症(MS)疫学調査の意義について世界の趨勢と対比して検討した。CTLA-4遺伝子多型について、エクソン1ヶ所、プロモーター2ヶ所の検討を行った。以前、我々は、エクソン1について、経過の修飾に関与していることを明らかにしたが、今回は症例数および検討個所を増やして検討した。その結果では、いずれの遺伝子多型も疾患感受性因子、経過修飾因子としての関与を証明できなかった。視神経脊髄型MS(OSMS)の発症に関連しているとされているHLA遺伝子DPB1*0501について検討を深めた。今回の結果からDPB1*0501はOSMSのみならずnonOSMSとも関連していることが明らかとなり、また、DPB1*0301がnonOSMSの独立に関連していることを発見した。
人工股関節の緩みにおける生体反応機構の解明

人工関節の緩みにおける生体反応機構を解明するために、平成8年度から平成10年度の3年間に、1)動物実験による骨溶解モデルの作製と形態学的並びに生物学的な検討、と、2)弛緩人工股関節周囲組織の形態学的並びに生物学的な検討を行い以下の結果を得た。動物モデルの作製では、当初、マウスモデルの応用を試みたが大腿骨が小さくインプラントの挿入が不可能なため、Howieのモデルを改良して、ラット膝関節から大腿骨にステンレスピンを挿入し、術後2週毎にポリエチレン磨耗分を8週目まで注入し、骨溶解モデルの作製に成功した。ポリエチレンは、3ミクロン顆粒が30ミクロン顆粒よりも生体反応が著しく、骨溶解現象は顕著であった。骨インプラント間の肉芽組織には滑膜組織と同様に、ポリエチレンを貧食または取り囲んだマクロファージや異物巨細胞が観察され、活性化綿維芽細胞、血管内皮細胞とともに主要な構成細胞として生体反応に関与していた。これらの細胞は、マトリックスメタロプロテアーゼやインターロイキンなどの蛋白分解酵素やサイト力インを産生じていた。周囲の骨組織は、骨溶解部と接して旺盛な骨形成性の反応がテトラサイクリンの骨標識により証明され、インプラント周囲の骨組織は、骨吸収と骨形成が複雑に関係した高回転型の骨再造形が明かとなった。この骨動態は、共焦点レーザー顕微鏡を用いた形態観察によって、通常型蛍光顕微鏡を用いるよりも明瞭に観察することが可能で、共焦点レーザー顕微鏡の有用性が明らかとなった。手術材料から得られた組織を解析すると動物モデルと同様に、ポリエチレン磨耗粉とともにマクロファージや異物巨細胞、活性化線維芽細胞、血管内皮細胞を中心とした炎症性異物肉芽組織の存在が免疫組織学的に滑膜組織と骨・インプラント間の肉芽組織に証明され、また蛋白分解酵素とサイト力インの発現も確認された。さらに、骨動態も動物モデルと同様の所見が得られた。このような動物実験モデルと生体組織の解析から、弛緩人工関節の生体反応は、インプラント磨耗粉に起因した炎症性異物肉芽反応と、この反応とメカニカルストレスによて生じる高回転型の骨再造形からなり、インプラント周囲の骨組織の脆弱化が生じて人工関節の弛緩が生じるものと結論された。ヘルシンキ大学Konntinen博士の技術提供協力により、ラット大腿骨骨融解モデルにおける骨融解因子の検索が可能となった。したがって当初のマウスモデルの作成から実験操作の簡便製に優れるラットモデルに変更して、平成8年度は、骨融解モデルの作成を行った。4週齢のウィスターラットを用い、膝関節腔を展開しセメントピンをラット大腿骨髄腔に挿入し閉創した。術後2週、4週、6週、8週目に、膝関節内に30ミクロンの粒径のポリエチレンをラット血清に混ぜて注入し、対側の膝関節にはラット血清を注入した。術後12週で大腿骨および膝関節滑膜組織を摘出し硬組織による大腿骨の病理組織学的検索と膝関節滑膜組織の病理組織学的並びに免疫組織学的検索を行った。セメントピン挿入大腿骨においては、ポリエチレン注入群、非注入群ともセメントピンと骨組織間に線維性被膜の形成が観察された。

しかしポリエチレン非注入群の線維性被膜が平均して10ミクロン以下なのに対して、ポリエチレン注入群では、被膜は10100ミクロン以上と厚く、厚い線維性被膜内には細胞性浸潤が観察された。さらに被膜と接する骨組織では線維性肉芽組織と骨吸収像が観察され、この骨吸収組織および線維性被膜には、膝関節腔内に注入したポリエチレン粒子の浸入が観察された。またポリエチレン注入群の膝滑膜組織には、ポリエチレン粒子を取り囲むようにED1(monocyte/macrophage marker)陽性の炎症性細胞が存在し、異物に対する生体反応が観察された。以上の結果から、ラット骨融解モデルの有用性と合わせて、ポリエチレン粒子により引き起こされる生体反応がインプラント周囲の骨融解に関与していることが明らかとなり、また滑膜組織内の炎症性肉芽種が骨融解を促進する因子を産生する場としての可能性が示唆された。この結果は、平成9年8月、国際整形外科災害外科基礎学会にて発表予定で、現在この骨融解モデルを用いて、研究計画に基づいた骨融解組織並びに滑膜組織の生化学、分子生物学的解析を行っている。今年度は、緩みを生じた人工関節の周囲組織から採取されたポリエチレンの粒子がサブミクロンであるという報告から、昨年の30ミクロンの粒子では実際の生体内でのシミュレーションにならない。そこで、粒径の小さいポリエチレンによる変化の違いを検討した。この骨融解モデルを用いて4週齢のウイスターラットを使用し、膝関節腔を展開しセメントピンを昨年同様にラットの大腿骨髄腔に挿入し閉創した。術後2週、4週、6週、8週目に、膝関節内に平均3ミクロンと30ミクロンの粒径の超高分子ポリエチレンをラット血清に混ぜて注入し、対側の膝関節にはラット血清を注入した。術後12週で大腿骨および膝関節滑膜組織を摘出し、硬組織による大腿骨の病理組織学的検索と膝関節滑膜組織の病理組織学的並びに免疫組織学的検索を行った。セメントピン挿入大腿骨では、ポリエチレン注入群のセメントピンと骨組織間に被膜が10100ミクロン異常の暑い線維性被膜があり、内には細胞性浸潤が観察された。さらに粒子の小さい3ミクロンでは、肉芽様組織と骨融解像が顕著にみられた。さらに、ポリエチレン注入群の膝滑膜組織では、ED1(monocyte/macrophage marker)陽性の単球やマクロファージ、異物巨細胞の出現と同時に、3ミクロンのポリエチレン群において粒子が貧食されていたが、30ミクロンの群では、粒子が大きいために貧食されず、ポリエチレンの周囲を取り囲むように細胞が存在していた。特に、3ミクロン群の方は30ミクロン群に比して細胞組織反応が強く、血管新生も豊富であった。以上の結果から、ラット骨融解モデルを用いて、骨-インプラント間、滑膜組織において、ポリエチレン粒子の大きさにより引き起こされる生体反応の違いが明らかになった。このことから生体で起こっているポリエチレン摩耗粉による骨融解が、滑膜組織内の炎症性肉芽種が骨融解を促進する因子を産生する場となり、ポリエチレンの粒径の大きさによって炎症の程度が左右されることが示唆された。この結果は、平成10年9月、第3回日米欧加合同整形外科基礎学会にて発表予定である。さらに現在この骨融解モデルから採取した検体を研究計画に基づき生化学、分子生物学的解析を行っている。昨年までの結果から、ラットの大腿骨に設置したインプラントに対して、膝関節内に注入したポリエチレン粒子(30ミクロン、3ミクロン)の違いによってインプラント周囲の組織反応が大きく違うことが解った。
藍染活動を通した幼児期における環境教育プログラムの開発とその感性教育的価値の探求

持続可能な消費に関する議論から,近年注目されているエシカルファッションにおいて,伝統文化・技術の保存継承が国際・社会的要請により高まっている。そこで本研究では,環境教育の定着が望まれている幼児教育を対象に,藍染を取り入れた保育プログラムの開発とその評価を目的としている。具体的には,幼児期の生活体験を豊かなものにするために,日本の生物多様性空間として注目されている「里山」を活用した保育環境を創造し,発達段階を見通した保育プログラムを保育現場と共同で開発する。また,その有効性について,発達支援の観点から質的評価を用いた感性評価手法を検討すると共に,客観的評価として,幼児の「集中度」を計測する方法を検討し,開発プログラムを質的・量的に評価することで,幼児期の衣生活を通した環境教育のあり方について考究する。研究初年度(平成30年度)は,幼児期の学びと育ちを支援するために,これまで実践してきた藍染を含めた染織を取り入れた保育実践を再検証し,SPINNUTS(スピナッツ出版)に「〇歳からの草木染」と題して,「年長大空組の藍の継承(前編)」(Vol.101, pp.32-35, 2018.9.7発行),「同(後編)」(Vol.102, pp.32-35, 2019.1.25発行)に実践意義について発表した。この作業を受けて,実践保育園と共同で実施のための思案プログラムを策定し,「10の姿」と関連づけて年間プログラムの再評価を行ない,2年次以降の実践の評価の枠組みについて検討した。さらに,集中度の計測と評価について研究協力者と検討を重ね,サーモブラフィの機種選定ならびに予備実験を行い,計測手法の有効性を確認した。当初の予定通り,これまでの保育実践の再評価については順調に進んでおり,今回新たなパートナーとしてスピナッツ出版の執筆依頼をいただき,公的な専門雑誌に保育実践の目的と意義について掲載することもできた。また,幼児期の環境教育に関する関連文献から,「生物多様性,ESD,SDGs」の観点から実践プログラムの位置付けを整理し,新しい保育所保育指針に示された「10の姿」と実践プログラムを関連づけ,評価の枠組みを試作することができた。しかし,集中度の計測については,サーモグラフィによる鼻部周辺温度変化の計測の予備的試験を実施するにとどまり,実際の保育での適用における検討ができなかった。以上の結果より,おおむね順調に進展していると評価できる。まず,今年度は昨年度の検討が遅れているサーモグラフィによる「集中度」の計測を具体的な保育シーンの中で有効性を確認することとし,幼児期の同様の研究成果との関連を検討してプログラム評価の一指標として導入できるかどうかを検討する。次に,初年度に策定した環境教育プログラムを年長組で実施し,各活動のビデオ撮影を行い,質的解析ソフトを活用して活動ごとの評価,ならびに活動のつながりの効果について分析を行う。また,これらの検証に基づいて実践保育園と協議の上,最終年度のプログラム改善に取り組む。さらに,サーモグラフィによる集中度の計測をプログラムの中で可能な限り行う。同時に活動シーンをビデオ撮影し,周囲の子どもの様子,保育士の言動,その他の環境要因を記述し,プログラムの質的・量的評価を実施する。