hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
介護施設の小規模処遇における人権を尊重した入浴環境の検討

特別養護老人ホームにおいて,集団介護と個別介護での入浴環境の実態を比較検討し,個別介護を支える入浴環境のソフト(個別介護)とハード(介護空間・介護浴槽)のあり方を探ること目的とした。得られた知見のキーワードは,少人数化・プライバシーの確保・介護負担の緩和・ユニバーサルデザイン・ユーザビリティ・事故防止であった。本研究では,高齢者介護施設において入浴ケアを支える入浴環境の利用実態を把握し,人権を尊重した介護浴槽及び入浴ケア環境の必要性を導き出すことを目的とした。従来型の特別養護老人ホームのハード環境で,小規模処遇に取り組む施設において実施した今年度の調査結果から得られた知見を踏まえて,人権を尊重したケアに有効なマンツーマン入浴とユニバーサル浴槽の有効性を整理すると,以下のようになる。1.マンツーマン入浴は,誘導から整容まで一人のケアスタッフが入浴介助をするため,利用者の介助に集中できた。また,コミュニケーションも図りやすい。2.マンツーマン入浴は個浴となるため,落ち着いた浴室空間の中で介助できた。また,個々にお湯を張り替えることができ,感染症対策にも有効である。3.普通入浴から介助入浴まで対応するユニバーサル浴槽は,上述のマンツーマン入浴に対応するとともに,ケアスタッフの介助負担の軽減に繋がる。4.ユニバーサル浴槽の導入により,個浴で入浴できる利用者が増えた。5.ユニバーサル浴槽は,省スペースで,普通入浴から座位入浴までの利用者が入浴できる浴室を造ることができた。以上のことから,「マンツーマン入浴+ユニバーサル浴槽」は,従来の流れ作業的入浴と比べて人権を尊重した入浴ケア環境を創り出すことが可能であり,今後の高齢者介護施設の入浴ケア環境の整備において,有効な手段の一つになり得ると考えられる。本研究は、高齢者介護施設における入浴環境の利用実態を把握し,人権を尊重した介護浴槽及び入浴ケア環境の必要性を導き出すことが目的である。本年度は,従来型の特別養護老人ホームの入浴環境改善前後(ソフト+ハード)における利用実態を調査した。調査結果から得られた知見は,以下のとおりである。1.ソフト面(集団処遇から個別処遇へ)・マンツーマン入浴を導入することにより,一連の入浴行為での担当分けがなくなり,利用者1人に対して介助者の関わり人数が減少した。・利用者の受け渡しがなくなることにより,心身状況等の伝達行為もなくなった。・瞬間的な介助集中がなくなり,脱衣室や浴室での利用者の裸の待ち時間がなくなった。・従来型浴室においてもマンツーマン入浴の導入により,プライバシーの確保が可能となった。2.ハード面(集団処遇型浴室から個別処遇型浴室へ)・改修前は,一つの脱衣室から各浴室ヘアプローチする動線であったが,個別型浴室への改修により,1つの浴槽に対し1つの脱衣室といった配置になり,動線の交錯が解消された。・一般浴において立位が困難な利用者では,「入湯」「浴槽から出る」際の介助は介助者の腰等への身体的負担が懸念されていたものの,座位昇降浴槽の設置によりその身体的負担が緩和された。以上のことから,「マンツーマン入浴(ソフト)+個別型浴槽(ハード)」は,従来の流れ作業的入浴と比べて人権を尊重した入浴ケア環境を創り出すことが可能であり,今後の高齢者介護施設の入浴ケア環境の整備において,有効な手段の一つになり得ると考えられる。本研究は,高齢者介護施設における入浴環境の利用実態を把握し,人権を尊重した介護浴槽及び入浴ケア環境の必要性を導き出すことが目的である。本年度は,調査結果を分析して,得られた知見を以下の6つのキーワードにまとめた。1)少人数・集団入浴介護から個別入浴介護への移行で,利用者1人に関わる介護者数が減少した。・個別入浴介護では,利用者の心身状況の変化が捉えやすくなっていた。2)プライバシーの確保・個別型浴室の平面計画は,利用者のプライバシーの確保に繋がっていた。3)介護負担の緩和・利用者と介護者の身体状況に応じて,入浴介護環境を選択できる必要がある。4)ユニバーサルデザイン・UD浴槽は, 1台で独歩車いす利用者の入浴に対応していた。・UD浴槽は,介護浴室の省スペース化や省コスト化に繋がっていた。5)ユーザビリティ・馴染みのない臥位入浴は,利用者は受身の入浴になりがちであった。・浴室が広いためのヒートショック対策が,利用者の受身の入浴に繋がっていた。・認知症の利用者の場合,家庭的な環境に近い入浴支援と入浴環境が求められていた。6)事故防止・集団入浴介護から個別入浴介護への移行で,担当の利用者から離れることが無くなった。・非日常的な浴槽のデザインが介護者の誤操作を招く可能性が指摘されていた。・利用者や介護者の心身状況に対して,入浴介護環境を選択できることが事故防止に繋がる。
小児炎症性腸疾患における新規便中カルプロテクチン測定法の臨床的有用性の検討

短時間で測定が完了する新規便中カルプロテクチン濃度(FC)の測定法である金コロイド凝集(CGA)法は小児IBDの腸管炎症を正確に診断することができた。また、CGA法で測定したFCは、粘膜治癒や臨床的寛解例における潜在炎症の診断にも有用であった。以上より、従来の測定法であるELISAに代わり得ると考えられる。腸管炎症の指標である便中カルプロテクチンを、極めて短時間で測定可能な新規測定法(金コロイド凝集法)で測定し小児炎症性腸疾患における有用性を検討している。潰瘍性大腸炎、クローン病、健常児から約300検体の便検体を採取できた。従来のELISA法での測定値との整合性や臨床所見(おもに内視鏡的な疾患活動性)との相関に関する検討を進めている。従来のELISA法による測定値との相関係数は0.98(p<0.01)と高く、金コロイド凝集法でも便中カルプロテクチンを正確に測定できると考えられた。潰瘍性大腸炎、クローン病の内視鏡スコアであるMatts'分類、SES-CDとの相関係数はそれぞれ0.70、0.58(いずれもp<0.01)と高く、金コロイド凝集法で測定した便中カルプロテクチンは両疾患の内視鏡的重症度を反映していると考えられた。便中カルプロテクチンが腸管炎症をとらえる感度、特異度はそれぞれ、潰瘍性大腸炎では91.7%、85.7%、クローン病では96.1%、50.0%と優れていた。潰瘍性大腸炎では、内視鏡で炎症所見を認めなかった患児の便中カルプロテクチン(中央値31.5μg/g、n=14)は健常児(中央値33.3μg/g、n=57)と有意差がなかったので、金コロイド凝集法による便中カルプロテクチンは粘膜寛解の判定にも有用であることが示唆された。臨床的には寛解であるにも関わらず内視鏡では炎症所見を認める症例の便中カルプロテクチンは内視鏡で炎症所見を認めない症例より有意に高値であり、潜在的な腸管炎症をとらえる感度はCRPや赤沈、便中ヘモグロビンより高かった。以上より、金コロイド凝集法による便中カルプロテクチンは小児炎症性腸疾患において腸管炎症を反映する有用なバイオマーカーであり、短時間で測定できるため外来などでリアルタイムに腸管炎症をモニタリングすることが可能となる。主に好中球に由来するカルプロテクチンの便中濃度(FC)は消化管の炎症を鋭敏に反映するため、炎症性腸疾患の活動性評価の良きバイオマーカーとされている。しかし、現在の測定法の主流であるELISA法は測定に長時間を要するため速やかに結果を得ることが難しく、FCの実用化の大きな障害となっている。今回、金コロイド凝集法(CGA法)を用いたFCの新規測定法を開発した。本測定法は反応時間が約10分と短く、自動分析装置を用いて測定できるのが特徴である。CGA法を用いて当科に通院中の小児IBD患者の便252検体(潰瘍性大腸炎(UC)131、クローン病(CD)121)と健常児(HC)の便57検体でFCを測定したところ、ELISA法の測定値と強い正の相関および一致性を認めた(r = 0.98、P < 0.01、級内相関係数0.98、κ係数0.84)。CGA法のFCは、UC、CDともに内視鏡的活動群は寛解群より有意にFCが高く(UC中央値:活動群569.0、寛解群31.5、CD中央値:活動群816.5、寛解群113.3)、内視鏡スコア(UC:Matts' grade、CD:SES-CD)とも正の相関も認めた(UC:r = 0.70、P < 0.01、CD:r = 0.58、P < 0.01)。UCの内視鏡的寛解群のFC(中央値31.5)は、HC群(中央値33.3)と有意差なく低値であった。臨床的には寛解でも内視鏡的に活動性を認める群(UC:n=38、CD:n=32)におけるFCの陽性率は、他のマーカー(CRP、赤沈、便Hb)より有意に高かった。以上より、CGA法のFCは小児IBDの内視鏡的活動性を反映する鋭敏なバイオマーカーとなり、粘膜治癒の判定や臨床的寛解症例における潜在的な腸管炎症の検出にも有用であると考えられた。今後、再燃予測や治療介入のカットオフ値などを検討していく必要がある。消化器病学金コロイド凝集法とELISA法による測定値の整合性の検討、および金コロイド凝集法による便中カルプロテクチンが内視鏡による疾患活動性評価を反映するバイオマーカーとなるかどうかの検討に関しては、予定通り約300検体を集めることができ上記のように有用な結果も得ることができた。

このうち、臨床寛解の患児から採取した検体に関しては、金コロイド凝集法による便中カルプロテクチンが将来の再燃予測に有用かどうかを検討するために臨床経過を経過観察中である。炎症性腸疾患の患児で大腸内視鏡を行う際は便検体を採取し、ひきつづき検体数を増やして腸管炎症のバイオマーカーとしての有用性を検討していく。再燃予測における有用性は、検体採取から1年間臨床経過を追跡できた後に解析を行う予定である。前者に関しては現時点で得られた結果を論文にまとめ、アクセプトされた。後者に関しても今後解析をすすめ、得られた結果を論文にまとめて英文雑誌に投稿したいと考えている。当初想定していたよりも順調に検体を収集することができたため、一度に多数の検体を測定できたことが最も大きな理由と考えている。また、測定系の上限を超えたときに希釈率をあげて再測定する検体が予想より少なかったことも一因であると思われる。当科を受診する炎症性腸疾患の患児は現在も急増しており、内視鏡検査の件数も増加している。収集できる検体は今後もさらに増加すると見込まれる状況であり、繰り越した研究費も用いて研究を進めていきたいと考えている。
1920～30年代北京・上海のメディア環境と文学界・文化界のネットワーク

本研究はメディア社会文化史とネットワーク論の視点から、19201930年代の北京・上海におけるメディア環境とその受容者(オーディエンス)について、ジャーナリズムや各種の出版メディア(新聞、雑誌、書籍)、映像・音声メディア(映画、演劇、写真、放送、レコード、演奏会)、及び文学的/文化的領域に関わる多種多様なエイジェント(作家、編集者、制作者、演奏家、批評家、読者、聴衆/観衆等)の間の複層的なネットワークのダイナミズムを解明し、それが文学的/文化的テクストの生産・流通・消費に果たした作用を明らかにすることによって、そうした生産・流通・消費の総体的な「場」としての文学界・文化界の形成、さらにはそれを基盤とする公共空間・共同性意識(集合的アイデンティティ)に与えた影響を解明しようとする、文学・文化におけるオーディエンス研究の新たなる試みである。それ自体「超域」的な特性をもつメディアの機能を考慮にいれたネットワーク論的視点から、(1)従来の一国史的枠組みを前提にしたナショナルな「中国文学/文化史」的叙述を脱構築し、(2)各メディアの特性を重視したメディア論的な方法論を提起し、(3)メディアと政治・社会・文化等を交差させた領域横断的なメディア社会文化史の視点とも綜合させるといった問題意識によって、立体的・重層的に192030年代北京・上海における文学界・文化界の史的展開とそのメディア論的意味、オーディエンスのネットワーキングのダイナミズムを描き出そうとする試みであり、最終年度には上海で国際ワークショップを開催して充実した研究討議を行うことができた。1.資料の収集・調査・分析192030年代の北京・上海の文学界・文化界とメディア環境、特にそのオーディエンスに関する一次資料及び二次資料を、分担を決め、「地域割り」と「メディア別」とをクロスオーバーさせる形で、できるだけ系統的に収集・調査・分析していった。調査過程で獲得された情報は、各自現有のパソコンを利用して記録整理を行った。今年度入手することができた重要な資料のうち主要なものは以下の2点である。(1)世界晩報(1926.5.1-1949.2.5)(2)新聞夜報(1933.3.1-1941.12.7)2.インターネットを通じた情報交換と討議、及び公開ワークショップの開催メンバーの所属機関が分散している制約を補うため、インターネットを利用したメイリングリストによって日常的に緊密な情報交換を行うとともに、対面での集中的な研究討議の場を設定し、研究体制の充実をはかりながら全体の知見を高め、学界への情報発信・研究成果還元をはかった。(1)平成17年7月、東京:研究打合せ会議+クローズドのワークショップ(2日間)(2)平成17年10月、札幌:研究打ち合わせ会議+公開ワークショップ(2日間)(3)平成18年2月、横浜:研究打ち合わせ会議+公開ワークショップ(1日間)3.次年度の国際ワークショップの準備次年度上海において開催予定の国際ワークショップの準備を進めた。開催時期と場所、テーマ、メンバーなどについて、おおよその全体方針を固めることができた。今年度入手することができた重要な資料のうち主要なものとしては『旅行雑誌』(1927-1954年)がある。2.インターネットを通じた情報交換、対面による研究討議、研究集会等における研究発表メンバーの所属機関が分散している制約を補うため、インターネットを利用したメイリングリストによって日常的に情報交換を行うとともに、平成18年10月には東京において対面での研究討議の場も設定した。

また、メンバーそれぞれ研究集会等において口頭発表を行うなどして、研究成果の中間報告を行うとともに、関連する他領域の研究者との情報交換・研究交流もはかった。3.国際ワークショップ開催に向けて当初計画では平成18年8月上海において上海社会科学院歴史研究所等との共催により「1930年代中国における大衆文化」をテーマとする国際ワークショップを開催する予定であったが、諸般の事情により残念ながら来年度に延期せざるを得なかった。来年度は補助金額(交付予定額)に制約があるためワークショップの規模は縮小することになろうが、平成19年8月下旬に開催できるよう実現に向けて引き続き調整をはかっているところである。1.資料の収集・調査・分析192030年代の北京・上海の文学界・文化界とメディア環境、特にそのオーディエンスに関する一次資料及び二次資料の収集・調査・分析を、これまでの作業を踏まえて引き続きおこなった。2.国際ワークショップの開催当初の計画では平成18年8月に上海において上海社会科学院歴史研究所等との共催により「1930年代中国における大衆文化」をテーマとする国際ワークショップを開催する予定であった。しかし、諸般の事情により開催は延期となっていた。そこで本年度、同様のテーマで研究活動を行っている『良友』画報研究会と連携というかたちで、規模は当初予定よりやや縮小することになったが、平成19年8月28日に上海社会科学院において国際ワークショップを実現することができた。ワークショップは若手研究者を中心に報告者・コメンテーターをオーガナイズし、本共同研究メンバーからは研究代表者の清水が口頭報告をおこなったほか、他のメンバー数名もコメンテーターというかたちで役割を果たし、充実した意見交換をすることができた。3.その他の関連する研究グループとの連携や研究活動領域の拡大本共同研究メンバーそれぞれ関連する研究集会等において口頭発表を行うなどして、研究成果の中間報告を行うとともに、関連する他領域の研究者とのいっそうの情報交換・研究交流もはかった。本共同研究自体は諸般の事情から当初の研究計画を十分に達成することができなかった面が残るが、メンバーそれぞれが本共同研究を通じて自らの研究領域を他分野へとクロスオーバーさせることができたことが収穫であった。
非線形流れ問題の数値シュミレーション

非線形性の強い複雑な流れは,解析的に解くことは出来ず数値シミュレーションによって解かざるを得ない.ここでは,以下に示す流れについて数値モデルを確立するとともに計算方法を開発している.研究実績は以下の通りである.1)混相流:気泡流に対する方程式系並びに数値計算アルゴリズムを確立し,翼列回りの気泡流などいくつかの例について数値シミュレーションを行った.気液間のスリップ,気泡の半径方向運動等により流れは大きな影響を受けるなど,その計算結果は,気泡流の基本的な特徴を良く表していることを確認した.2)剪断乱流:3次元離散渦法によって,渦系と渦輪の相互干渉を求め,交換モード,合体モード,遠隔作用モード,弱相互作用モードの4種類の基本的なモードがあることを見出した.これらのモードに対するエネルギースペクトル,エンストロフィースペクトル,ヘリシティーなどの時間発展を明らかにし,乱流における渦相互作用の素過程を考察する基礎を得ることができた.3)希薄流:分子衝突をシミュレートする新方法(Madified Nanbu Method)の有効性を明らかにし,この方法を用いて,成膜装置内の二次元蒸発・蒸着プロセス,円筒形るつぼから真空中へ分子が蒸発するときの分子流束の空間分布,極超音速希薄流中に置かれた円板の抗力と熱伝達,クライオパネルと分子流の相互干渉を解明した.4)非線形水面波動:界面波の数値計算上の打ち切り誤差の問題を詳細に調べるとともに,解析的に非線形界面運動を簡単な偏微分方程式によりモデル化する手法を与えた.一方,非線形波動の解析に向けて, Lagrange表記による方程式系の差分解を求める方式も試行した.この手法を鉛直2次元の砕波現象に応用したところ,約5倍の粗格子でMAC法とほぼ同等の成果が得られた.未知量を流速成分から圧力に切り換えることにより,応用範囲の拡大と計算効率の向上を図った.非線形性の強い複雑な流れは,解析的に解くことは出来ず数値シミュレーションによって解かざるを得ない.ここでは,以下に示す流れについて数値モデルを確立するとともに計算方法を開発している.研究実績は以下の通りである.1)混相流:気泡流に対する方程式系並びに数値計算アルゴリズムを確立し,翼列回りの気泡流などいくつかの例について数値シミュレーションを行った.気液間のスリップ,気泡の半径方向運動等により流れは大きな影響を受けるなど,その計算結果は,気泡流の基本的な特徴を良く表していることを確認した.2)剪断乱流:3次元離散渦法によって,渦系と渦輪の相互干渉を求め,交換モード,合体モード,遠隔作用モード,弱相互作用モードの4種類の基本的なモードがあることを見出した.これらのモードに対するエネルギースペクトル,エンストロフィースペクトル,ヘリシティーなどの時間発展を明らかにし,乱流における渦相互作用の素過程を考察する基礎を得ることができた.3)希薄流:分子衝突をシミュレートする新方法(Madified Nanbu Method)の有効性を明らかにし,この方法を用いて,成膜装置内の二次元蒸発・蒸着プロセス,円筒形るつぼから真空中へ分子が蒸発するときの分子流束の空間分布,極超音速希薄流中に置かれた円板の抗力と熱伝達,クライオパネルと分子流の相互干渉を解明した.4)非線形水面波動:界面波の数値計算上の打ち切り誤差の問題を詳細に調べるとともに,解析的に非線形界面運動を簡単な偏微分方程式によりモデル化する手法を与えた.一方,非線形波動の解析に向けて, Lagrange表記による方程式系の差分解を求める方式も試行した.この手法を鉛直2次元の砕波現象に応用したところ,約5倍の粗格子でMAC法とほぼ同等の成果が得られた.未知量を流速成分から圧力に切り換えることにより,応用範囲の拡大と計算効率の向上を図った.
薬物代謝酵素の遺伝子変異多型と抗がん剤の薬理反応強度との相関解析

本研究では、個々の患者に対する抗がん剤の至適投与量を判断する因子して、CYP3A5遺伝多型の重要性に着目し、多数の患者検体を迅速に判定可能な新しいCYP3A5遺伝子多型診断法をTaqMan PCR法に基づいて開発した。一方、本邦で開発された抗がん剤TS-1による薬理反応強度の個人差を研究するために、癌患者にTS-1を投与後の薬物体内動態を解析し、患者間個人差を引き起こす要因と薬効・毒性を予測しうる因子について、Population Pharmacokinetics解析法に基づいた解明を目指した。併せて、日本人と欧米白人の薬物動態・薬効毒性を比較し、民族差や海外臨床データの外挿可能性についても検討した。代表的な薬物代謝酵素CYP3A分子種のうち、遺伝子変異多型の影響が示唆されているCYP3A5を対象として、一塩基変異多型の迅速遺伝子診断法を開発した。対立遺伝子特異的増幅法と蛍光プローブ法を組み合わせたTaqMan PCR法に基づいた本法の信頼性は、シークエンス解析によって確認され、日本人95名のアレル頻度分析結果はCYP3A5^*3が0.47、CYP3A5^*6は検出されなかった。一方、抗がん剤TS-1による薬理反応強度の個人差を研究する一環として、TS-1投与後の薬物体内動態と薬効・毒性規定因子を、Population Pharmacokinetics解析手法に基づき解析した。その結果、活性体5-FUの消失速度は、経時的に推移する血中gimeracil濃度の関数となるため、遺伝的なdihydropyrimidine dehydrogenase(DPD)欠損とは薬物動態・毒性発現が異なりうること、また、腎障害時には血中濃度が高く遷延することによりDPD阻害が持続し、5-FUによる副作用出現頻度が高くなるという機序が本研究から解明できた。
歯槽骨-歯根膜界面における骨芽細胞のコラーゲン消化吸収・改造機能の解明

骨膜が存在しない歯槽骨-歯根膜界面における骨代謝・骨改造現象,とくにコラーゲン消化吸収機序ならびにその界面における骨芽細胞の役割については十分には解明されていない.そこで骨改造現象の活発なラット(1-6カ月)の歯槽骨-歯根膜境界部組織の変化を組織細胞学・組織細胞化学的に検討した.歯槽骨表面に位置している骨芽細胞に、細胞内コラーゲン小体が観察された.これらのコラーゲン小体には酸性ホスファターゼ活性が認められ、コラーゲン貪食水解小体であることが明らかになった.さらにコラーゲン貪食水解小体にカテプシンBの局在が免疫組織化学的に示され、細胞内ライソゾーム系によるコラーゲン消化吸収機構の一つが解明された,また、骨芽細胞は細胞突起を骨表面のコラーゲン細線維に延ばし、細胞内に取り込む過程が観察された.さらに,骨芽細胞が形成した歯槽骨基質に埋め込まれ,出現した骨細胞が骨改造現象に関与していることを明らかにした.歯槽骨表層で,特に破骨細胞の近傍に位置している骨細胞には,酒石酸抵抗性酸性ホスファターゼ活性が出現し,破骨細胞細胞とともに石灰化した骨組織の吸収作用に関与していることが認められた.しかし,形成されたばかりの歯槽骨の骨細胞には酒石酸抵抗性酸性ホスファターゼ活性は認められなかった.これらの結果より、歯槽骨-歯根膜界面における骨芽細胞は骨基質等の分泌とともに、コラーゲン貪食能を持つこと、さらに貪食したコラーゲンを細胞内ライソゾーム系でカテプシンB等のシステインプロテアーゼで分解するコラーゲン消化吸収機能を有している.さらに、歯槽骨表層の骨細胞は必要に応じ酒石酸抵抗性酸性ホスファターゼ活性を発現し,破骨細胞とともに骨代謝・骨改造現象において重要な機能を果たしていることを明らかにした.歯槽骨の代謝・骨改造現象におけるコラーゲン消化吸収機序、特に骨芽細胞の役割については十分には解明されていない.そこで骨改造現象の活発なラット(1-6カ月)の歯槽骨-歯根膜境界部組織を組織細胞学・組織細胞化学的に検討した.歯槽骨表面を被ている骨芽細胞に、細胞内コラーゲン小体が観察された.これらのコラーゲン小体には酸性ホスファターゼ活性が認められ、コラーゲン貧食水解小体であることが明らかになった.さらにコラーゲン貧食水解小体にカテプシンBの局在が免疫組織化学的に示され、細胞内ライソゾーム系によるコラーゲン消化吸収機構の一つが解明された.また、骨芽細胞は細胞突起を骨表面のコラーゲン細線維に延ばし、細胞内に取り込む過程も観察された.現在、この歯槽骨骨芽細胞のコラーゲン消化吸収過程における他のシステインプロテアーゼ並びにマトリックスメタロプロテアーゼの関与について、免疫組織化学的に検討している.これらの結果より、歯槽骨の骨芽細胞は骨基質等の分泌とともに、コラーゲン貧食能を持つこと、さらに貧食したコラーゲンを細胞内ライソゾーム系でカテプシンB等のシステインプロテアーゼで分解するコラーゲン消化吸収機能を有し、歯槽骨の骨代謝・骨改造現象において重要な機能を果たしていることを明らかにした.骨膜が存在しない歯槽骨-歯根膜界面における骨代謝・骨改造現象,とくにコラーゲン消化吸収機序ならびにその界面における骨芽細胞の役割については十分には解明されていない.そこで骨改造現象の活発なラット(1-6カ月)の歯槽骨-歯根膜境界部組織の変化を組織細胞学・組織細胞化学的に検討した.歯槽骨表面に位置している骨芽細胞に、細胞内コラーゲン小体が観察された.これらのコラーゲン小体には酸性ホスファターゼ活性が認められ、コラーゲン貪食水解小体であることが明らかになった.さらにコラーゲン貪食水解小体にカテプシンBの局在が免疫組織化学的に示され、細胞内ライソゾーム系によるコラーゲン消化吸収機構の一つが解明された,また、骨芽細胞は細胞突起を骨表面のコラーゲン細線維に延ばし、細胞内に取り込む過程が観察された.さらに,骨芽細胞が形成した歯槽骨基質に埋め込まれ,出現した骨細胞が骨改造現象に関与していることを明らかにした.歯槽骨表層で,特に破骨細胞の近傍に位置している骨細胞には,酒石酸抵抗性酸性ホスファターゼ活性が出現し,破骨細胞細胞とともに石灰化した骨組織の吸収作用に関与していることが認められた.しかし,形成されたばかりの歯槽骨の骨細胞には酒石酸抵抗性酸性ホスファターゼ活性は認められなかった.これらの結果より、歯槽骨-歯根膜界面における骨芽細胞は骨基質等の分泌とともに、コラーゲン貪食能を持つこと、さらに貪食したコラーゲンを細胞内ライソゾーム系でカテプシンB等のシステインプロテアーゼで分解するコラーゲン消化吸収機能を有している.さらに、歯槽骨表層の骨細胞は必要に応じ酒石酸抵抗性酸性ホスファターゼ活性を発現し,破骨細胞とともに骨代謝・骨改造現象において重要な機能を果たしていることを明らかにした.骨膜が存在しない歯槽骨-歯根膜界面における骨代謝・骨改造現象,とくにコラーゲン消化吸収機序ならびにその界面における骨芽細胞の役割については十分には解明されていない.そこで骨改造現象の活発なラット(1-6カ月)の歯槽骨-歯根膜境界部組織の変化を組織細胞学・組織細胞化学的に検討した.

歯槽骨表面に位置している骨芽細胞に、細胞内コラーゲン小体が観察された.これらのコラーゲン小体には酸性ホスファターゼ活性が認められ、コラーゲン貪食水解小体であることが明らかになった.さらにコラーゲン貪食水解小体にカテプシンBの局在が免疫組織化学的に示され、細胞内ライソゾーム系によるコラーゲン消化吸収機構の一つが解明された.また、骨芽細胞は細胞突起を骨表面のコラーゲン細線維に延ばし、細胞内に取り込む過程が観察された.さらに,骨芽細胞が形成した歯槽骨基質に埋め込まれ,出現した骨細胞が骨改造現象に関与していることを明らかにした.歯槽骨表層で,特に破骨細胞の近傍に位置している骨細胞には,酒石酸抵抗性酸性ホスファターゼ活性が出現し,破骨細胞細胞とともに石灰化した骨組織の吸収作用に関与していることが認められた.しかし,形成されたばかりの歯槽骨の骨細胞には酒石酸抵抗性酸性ホスファターゼ活性は認められなかった.これらの結果より、歯槽骨-歯根膜界面における骨芽細胞は骨基質等の分泌とともに、コラーゲン貪食能を持つこと、さらに貪食したコラーゲンを細胞内ライソゾーム系でカテプシンB等のシステインプロテアーゼで分解するコラーゲン消化吸収機能を有している.さらに、歯槽骨表層の骨細胞は必要に応じ酒石酸抵抗性酸性ホスファターゼ活性を発現し,破骨細胞とともに骨代謝・骨改造現象において重要な機能を果たしていることを明らかにした.
感覚運動統合における感覚情報の遅れやノイズにロバストな運動戦略

1,誘電エラストマー人工筋肉アクチュエータは,大きな力と応答速度が出せる一方,その出力幅および寿命(絶縁破壊による故障)が問題となっている.そこで,出力幅拡大および寿命の延長を目的として,複数のアクチュエータを組合せ,状況に応じて切り替え・重ね合わせを行う力制御手法を開発した.本手法により,最大力と最小力の間を広げることができ,分解能も向上した.さらに,誘電体への過電圧印可による絶縁破壊をもたらす熱について,高電圧を印加するため熱電対などのセンサを利用する事が難しく,直接温度を計測することができないため,温度センサを利用せず,電圧と電流の関係から誘電エラストマー自体の温度を実時間で推定する手法を開発し,推定温度を利用した切り替えアルゴリズムを提案した.特に,本研究課題で取り扱ってきた,センシング情報に遅れやノイズが含まれている場合について,ロバストに温度推定が行える手法を提案し,推定温度によるフィードバック制御により,動作中に不安定になりにくいロバストな力制御手法を開発した.2,昨年度に提案していたナイロン糸人工筋肉アクチュエータの繰返し学習による位置制御手法について,既に制御則自体は概ね完成していたが,その有用性・実用性を確認することを目的として,6本の人工筋肉を組み合わせた姿勢3自由度制御モジュールを作製し,加速度センサを利用した姿勢計測を行い,それに学習制御を組み合わせることで,無音で稼働する3自由度姿勢制御システムを開発した.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成28年度では,筋骨格構造を持つロボットアームを作成し,画像処理を用いた手先位置制御システムを構築した.また,制御則として,画像処理を用いた際に含まれる時間遅れやノイズに対してロバストな制御手法として,これまで別々に構築していた筋内力フィードフォワード制御と時間遅れを含む手先空間フィードバック制御において,制御則を大幅に見直し,フィードバックとフィードフォワードが渾然一体となった新しい制御則を提案し,シミュレーションおよび構築した試作機による実験によって,その有効性を確認した.提案手法では,これまで過大に必要であった残留筋内力を大幅に減らすことができ,それによって実機に組み込む際,過大な内力による静止摩擦の増加を抑えることができ,結果的に手先位置制御の精度が大幅に向上した.一方,多指ハンドを用いた物体把持制御において,これまで利用していた仮想物体位置を物体の移動速度に合わせて更新することにより,物体に外乱が加わった際のロバスト性を大幅に向上させることができることを数値シミュレーションにより確認した.本手法では,外乱の大きさに応じてセンサレスで把持力を自動的に変更することが可能で有り,把持した物体を用いた作業を行う際に有効であると考えられる.現在,実験機を用いて本手法の有効性を確認すると共に,視覚および触覚情報との融合により,時間遅れやノイズ,外乱等にロバストな把持手法の構築を行っている.新たに構築した制御則が,当初期待していた制御性能を十分に満たしていたため,今のところ大きな問題点は起きていない.ナイロン糸を用いた高分子人工筋肉アクチュエータを新たに用いた筋骨格構造を持つマニピュレータを試作した.ナイロン糸高分子人工筋肉アクチュエータは,加熱することにより収縮や回転運動を取り出すことができる.しかし,温度を直接入力とすることは難しいため,ニクロム線などの導体を周囲に巻き付け,電流を流すことにより発生するジュール熱による駆動方法をとる.しかし,熱が入力であるため,入力から出力(変位)までの時間遅れが大きい.そこで,これまで本研究で行ってきた時間遅れにロバストな制御手法を利用する事で,フィードバックとフィードフォワード入力を組み合わせた制御システムを構築した.まず,人工筋肉について,モデルベースフィードフォワード制御を構築するために利用可能な動的モデルを新たに構築した.その後,モデルを利用したフィードフォワード入力と,フィードバック入力を組み合わせることにより,温度センサを必要としない人工筋肉アクチュエータの高精度な位置制御を実現した.さらに,繰り返し学習制御を利用する事で,モデルを必要としないフィードフォワード入力の生成に成功した.一方,多指ハンドによるマニピュレーションにおいては,物体の仮想フレームを実時間更新する手法を既に提案しているが,これの安定領域を数理的に明確にした.学術研究員の雇用により,研究に専念できる人材を確保したことにより,安定した進捗を実現したため.1,誘電エラストマー人工筋肉アクチュエータは,大きな力と応答速度が出せる一方,その出力幅および寿命(絶縁破壊による故障)が問題となっている.そこで,出力幅拡大および寿命の延長を目的として,複数のアクチュエータを組合せ,状況に応じて切り替え・重ね合わせを行う力制御手法を開発した.本手法により,最大力と最小力の間を広げることができ,分解能も向上した.さらに,誘電体への過電圧印可による絶縁破壊をもたらす熱について,高電圧を印加するため熱電対などのセンサを利用する事が難しく,直接温度を計測することができないため,温度センサを利用せず,電圧と電流の関係から誘電エラストマー自体の温度を実時間で推定する手法を開発し,推定温度を利用した切り替えアルゴリズムを提案した.特に,本研究課題で取り扱ってきた,センシング情報に遅れやノイズが含まれている場合について,ロバストに温度推定が行える手法を提案し,推定温度によるフィードバック制御により,動作中に不安定になりにくいロバストな力制御手法を開発した.2,昨年度に提案していたナイロン糸人工筋肉アクチュエータの繰返し学習による位置制御手法について,既に制御則自体は概ね完成していたが,その有用性・実用性を確認することを目的として,6本の人工筋肉を組み合わせた姿勢3自由度制御モジュールを作製し,加速度センサを利用した姿勢計測を行い,それに学習制御を組み合わせることで,無音で稼働する

3自由度姿勢制御システムを開発した.筋骨格システムについては,今後,これまで2次元モデルであったが,これを3次元モデルへ拡張し,位置だけで無く姿勢も同時に制御することを目指す.また,実験装置として,新たに人工筋肉アクチュエータを駆動装置として導入した新しい筋骨格アームの試作を行い,本質的にコンプライアンスを持つ人工筋肉アクチュエータを利用したアームにおいて,提案手法が有効に働くことを確認する.また,物体把持においては,現在,実験機を用いて本手法の有効性を確認すると共に,視覚および触覚情報との融合により,時間遅れやノイズ,外乱等にロバストな把持手法の構築を行っているが,今後は理論的な安定性の証明を行うと共に,視覚や触覚との融合における信号処理技術の開発も行っていく.人工筋肉の多指ハンドへの応用と,多指ハンドの構造と時間遅れの関係についてモデル化を行い,制御だけでなく,センサー情報の時間遅れに対してよりロバストな多指ハンドの機械的構造についても解析を行っていく.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
収束的合成法を用いた海洋産ポリ環状エーテル類の高効率全合成

本特別研究員は、海洋産ポリ環状エーテルであるシガトキシンCTX3Cを標的分子として合成研究を行っている。この研究で明らかになった合成上の問題点を解決し、効率的な合成ルートを確立するのが目的である。ポリ環状エーテルの効率的な全合成を達成するためには、分子をいくつかのセグメントに分割し、それぞれを連結することで収束的合成を行うのが定石である。そこで、基本戦略として当研究室で開発した鍵反応、すなわちルイス酸による分子内アリル化反応とルテニウム触媒による閉環メタセシスを用いるセグメント連結法を用いて合成研究を進める。本年度はシガトキシンCTX3Cの全合成研究の一環として、A-E環部とH-M環部の連結のモデル実験に相当するBFGH環部の合成を行った。まず8員環骨格を有するE環部の合成では、D-グルコースから誘導したジオールに対し酸化開裂を行い、環化前駆体となる不飽和アルデヒドを調製した。続いてこのものに対しルイス酸を作用させたところ、分子内アリル化が高収率で進行し、環化体を単一の異性体として得ることができた。その後、数段階の変換によりE環部を合成した。合成したE環部は、別途合成したH環部とエステル縮合により連結した後、数段階を経て環化前駆体へと誘導した。このものに対する分子内アリル化について検討した結果、溶媒にCH_3CN-CH_2Cl_2の混合溶媒を用い、ルイス酸としてBF_3・OEt_2を作用させることで環化体を単一の異性体として得ることに成功した。その後、ルテニウム触媒による閉環メタセシスによってF環を構築することで、目的とするEFGH環部の収束的合成を達成した。本研究から得られた知見を基に、A-E環部とH-M環部の連結を行い、シガトキシンCTX3Cの全合成へと展開することができる。本特別研究員は、海洋産ポリ環状エーテルであるイェッソトキシンとシガトキシンを標的分子として、合成研究を行っている。そこで、基本戦略として当研究室で開発した鍵反応、すなわちルイス酸による分子内アリル化反応とルテニウム触媒による閉環メタセシスを用いるセグメント連結法を用いて合成研究を進めることとした。本年度は、シガトキシンの全合成研究の一環としてE-H環部の合成を行った。まずE環部とH環部をエステル縮合により連結した後、数段階を経て環化前駆体への変換を試みた。しかし、反応はうまく進行せず、環化前駆体を得ることはできなかった。種々条件検討を行ったが環化前駆体は全く得られなかった。そこで合成ルートを変更することとした。すなわち、E環部アルコールとH環部α-クロロスルフィドとの連結を行い、その後、数段階の変換を行い環化前駆体であるO,S-アセタールを合成した。このものに対しルイス酸としてAgOTfを作用させたところ、分子内アリル化が進行し、G環を構築することができた。今後、さらなる変換を行い、閉環メタセシスによりF環を構築することでシガトキシンE-H環部の合成を行う予定である。本特別研究員は、海洋産ポリ環状エーテルであるイェッソトキシンとシガトキシンを標的分子として合成研究を行っている。本年度はシガトキシンの全合成研究の一環として、E環部の合成を行った。E環部はAB環部との連結、またはH環部との連結に用いられる重要なセグメントであること、そして構築が困難な8員環骨格を有することから、効率的な合成ルートの確立が必要である。そこで、以前、当研究室で開発したエノールトリフラートと有機亜鉛反応剤とのカップリング反応を鍵段階として合成を行うこととした。1,6-ヘキサンジオールを出発原料とし、数段階の変換を行った後、山口ラクトン化により8員環ラクトンを合成した。このものに対し、定法により対応するエノールトリフラートへの変換を試みたが、目的物は痕跡量しか得られなかった。種々検討した結果、1,3-ジオール部位の保護基をアセトナイドに変更することでエノラート化が収率良く進行することが分かった。得られたエノールトリフラートに対し、パラジウム触媒存在下、有機亜鉛反応剤とのカップリング反応を行ったところ、期待通り反応が進行し、カップリング体を得ることができた。その後、三枝酸化により環内部のオレフィンを導入することでE環部の合成に成功した。

そこで、基本戦略として当研究室で開発した鍵反応、すなわちルイス酸による分子内アリル化反応とルテニウム触媒による閉環メタセシスを用いるセグメント連結法を用いて合成研究を進める。本年度はシガトキシンCTX3Cの全合成研究の一環として、A-E環部とH-M環部の連結のモデル実験に相当するBFGH環部の合成を行った。まず8員環骨格を有するE環部の合成では、D-グルコースから誘導したジオールに対し酸化開裂を行い、環化前駆体となる不飽和アルデヒドを調製した。続いてこのものに対しルイス酸を作用させたところ、分子内アリル化が高収率で進行し、環化体を単一の異性体として得ることができた。その後、数段階の変換によりE環部を合成した。合成したE環部は、別途合成したH環部とエステル縮合により連結した後、数段階を経て環化前駆体へと誘導した。このものに対する分子内アリル化について検討した結果、溶媒にCH_3CN-CH_2Cl_2の混合溶媒を用い、ルイス酸としてBF_3・OEt_2を作用させることで環化体を単一の異性体として得ることに成功した。その後、ルテニウム触媒による閉環メタセシスによってF環を構築することで、目的とするEFGH環部の収束的合成を達成した。本研究から得られた知見を基に、A-E環部とH-M環部の連結を行い、シガトキシンCTX3Cの全合成へと展開することができる。
量子重力の構成と超弦理論の非摂動的研究

本研究計画で得られた成果を箇条書き的に次にまとめる;(1)量子重力と超初期宇宙論に応用し、熱力学の第2法則-エントロピー増大則を含めて、統一的に研究する方法を見出した。(研究代表者と海外協力研究者との共同研究)(2)超弦の場の理論の新しいモデルを提唱し、これが正しい質量スペクトルとVeneziano振幅を導くことを示した。(同上)(3)スカラー場の負エネルギー解を、新たにBoson seaの方法で定式化した。(同上)(4)量子力学を超初期宇宙論に応用する際、新しい量子力学の解釈を提唱した。最近のTransactional解釈と少し共通点がある。(同上)(5)超弦理論の格子的非摂動定式化としてタイプII B行列理論を一層詳細に研究し、深化させた。(共同研究者:川合光)本研究計画で得られた成果を箇条書き的に次にまとめる;(1)量子重力と超初期宇宙論に応用し、熱力学の第2法則-エントロピー増大則を含めて、統一的に研究する方法を見出した。(共同研究者:川合光)本研究において、研究代表者の二宮は、ホルガー・B.ニールセン博士(デンマーク国立ニールス・ボーア研究所、教授)と共同で、素粒子論的量子宇宙論と統計熱力学の第2法則(エントロピー増大の法則)を統一的に記述する理論を提唱した。具体的には、半現象論的な現在のエントロピーの定式化をもとに、更にその背後に存在すると予想される基本法則の一般論を展開した。実際に我々のこの理論を用いることによって場の量子論的宇宙論の長年の難問:宇宙定数は観測上、何故極めて小さいのか、またインフレーション理論における様々な難問、に回答を与え得ることを示した。二宮はまた超弦の生成、消滅を記述する超弦の場の理論の研究を進展させるため、これまで唯一、無矛盾な光錘ゲージの弦の場の理論の成果と反省の上に立って、フェルミオン場だけでなくボソン場に対してもフェルミオン場と同様に負エネルギーモードも含めた、全てのモードに対する量子化法を追求した。実際、ホルガー・B.ニールセン博士と共同で、ボソン場に対しても,(ディラック流の)負エネルギーの海を構成することにより、新しい量子化法を定式化した。この方法によって場の量子論における奇異な事実:カイラルフェルミオン場の異常項、共形場の異常項などが極めて物理的に理解できるようになり、新しい発展が期待される。また弦の理論の新しい量子化、されには弦の場の理論の構成に展望を与えると考える。研究分担者の川合は、彼自身が提唱した、超弦理論の非摂動的定式化である行列理論を用いて、曲がった空間をどのように記述し導出するか、つまり一般相対論の導出を研究した。本研究において、研究代表者の二宮は、素粒子論的量子宇宙論と統計熱力学の第2法則(エントロピー増大の法則)を統一的に記述する理論を提唱した。実際、ボソン場に対しても、(ディラック流の)負エネルギーの海を構成することにより、新しい量子化法を定式化した。また弦の理論の新しい量子化、さらには弦の場の理論の構成に展望を与えると考える。川合は、超弦理論の非摂動的な構成的理論の最も有力な候補の一つのタイプIIB行列理論を用いて4次元時空の諸性質を導出すること、更には超弦理論における未解決の様々な問題に応用し新しい知見を得た。平成19年度の本研究において研究代表者の二宮は、主としてホルガー・B.ニールセン博士(デンマーク王国伯爵、ニールス・ボーア研究所教授)と共同で、素粒子論的宇宙論と統計力学の第2法則を統一的に記述する理論を構成するために、これらの背後に存在すると予想される基本法則とそれから導かれる物理的結論を詳細に分析した。実際、本年度は、CERN(ヨーロッパ中央原子核研究所)において2008年秋に開始予定のLHC(Large Hadron Collider)実験において新しい効果が観測可能か否かを理論的に検討した。

また超弦の場の理論を構成するために、その基礎となるボソン場の負エネルギー状態の海の構成、定式化、性質の解明を実行した。このボソン場の負エネルギー状態の海が構成できるか、という問題は、場の量子論がDiracによって1930年代初頭に構築された当初からの課題として今日まで難問として存在している。Diracはフェルミオンに対し負エネルギー状態の海を構成することにより、反電子つまり陽電子の存在を予言した。一方ボソンに対しては、これまで負エネルギー状態の海を構成できたことはなく、何故、ボソンとフェルミオンに対してDirac流の第2量子化の方法が同等に出来ないのかがミステリーであった。本研究代表者とホルガー・B.ニールセン氏がボソンの負のエネルギー状態をつくる一つの方法をはじめて提唱した。これによっていくつかの物理現象の物理的解釈が可能となったと信じる。更にこの理論を用いて、重力場があるときのコンフォーマルアノマリーの新しい導出法を提出した。ボソンの第2量子化の新しい定式化を用いて、現在、超弦理論の光錐ゲージを用いない、共変な第2量子化の研究、弦の場の理論の構成を遂行中である。分担者の川合は、彼自身が提唱した、超弦理論の非摂動的定式化の最も有力なモデルである行列理論をさらに深化させ質量のない場に対する新しい定式化を進展させた。量子重力は、一般相対性理論と量子力学とを合流させた量子力学的一般相対性理論のことである。しかしながら長年多くの人の研究の結果、単に一般相対性理論を量子化しただけでは矛盾のない理論は出来上がらない。最大の問題は上のようにして構成した理論を用いて、ある散乱振幅、たとえば2つの重力量子(グラビトン)同士の散乱振幅を定数のべき展開という摂動論によって計算すると高い次数の項は無限大に発散してしまう。これは明らかに非物理論な結論であって、この理論はくりこみ不可能である。このためアインシュタイン-ヒルベルトの一般相対性理論をすて去り、くりこみ可能な新たな理論を構成する必要がある。現段階においては、このような重力の量子論の最も有力な理論は、超弦理論である。超弦理論においては通例の場の量子論においては粒子が基本構成要素であるのに反し、一次元的なひろがりをもった紐である。この超弦理論は、また自然界の4つの基本的力;弱い力、電磁気力、強い力、重力のすべてをひとまとめに記述する素粒子の統一理論を構成していることが判明している。この超弦理論は宇宙誕生直後の時空に適用されるべきもので、従って地上におけるLHC等既存のもの、あるいは将来計画として期待されるILCなどの超高エネルギーの粒子衝突型実験においては験証できない。唯一の験証可能な実験は宇宙超初期の観測である。そこで二宮と川合は共同で、福間准教授と共同で、超弦理論のいくつかの仮定だけを用いてモデルを構成し、それがもたらすいくつかの予言を求めた。実際このモデルでは、現在の宇宙の前に3050回の宇宙の生成消滅があったという結果が生じた。我々はさらにこのモデルのインフレーション期の性質を探求し、インフラトン(仮想粒子)を導入しなくてもインフレーションが発生することを見出した。さらに、WMAPやCOBEが観測した宇宙の密度等のゆらぎが我々のモデルから生じることを示した。二宮は、一方、NBIのニールセン教授と、LHCにおけるCausalityのテストの可能性をくわしく研究した。川合は自ら提唱したIIB行列理論を用いて様々な非摂動的な量を導出した。
ファインセラミックス製品のネットシェイプ成形

セラミックス製品はセラミックス粉末を圧粉成形した後焼結することによって製品になるが,焼結後は非常に硬く素材形状を大きく変更することは困難である.このため,焼結後に製品形状に近い素材を得るためのネットシェイプ成形技術の確立が工業界で望まれている.本研究では,セラミックス粉末の圧粉成形および焼結における素材の変形挙動を計算できるシミュレータの開発を粘塑性有限要素法を基礎として行い,焼結後の素材形状を予測して複雑形状をした製品のネットシェイプ成形のための条件を決定した.また,焼結中の素材の応力・ひずみ分布が計算できるため,それらの情報を基にして,従来予測が困難であった焼結時の割れ発生の予測も行った.セラミックス圧粉体は焼結時に大きな体積変化を生じるが.その体積変化を考慮して焼結後の製品形状を予測する計算法を,粘塑性有限要素法を基礎として提案した.この計算方法では,不均一収縮に及ぼす圧粉体の密度分布,自重,敷板との摩擦,周囲圧力の影響が考慮されている.所定の形状をした製品に対して,圧粉金型の形状を繰り返し計算によって修正し,ネットシェイプ成形を達成するための圧粉金型の形状を求めた.圧粉成形および焼結の有限要素シミュレーションを行い,焼結後の形状と所定の製品形状の差を求めて,圧粉金型を修正した.また,求められた金型形状で実験を行い,所定の形状に近い結果が得られた.焼結時の圧粉体の割れ発生を予測するために,均一収縮の体積ひずみとの差に基づいた予測式を提案した.予測式の材料定数はリング状試験片の焼結割れ試験から求めた.突起付き円板の焼結における不均一収縮変形をシミュレーションし,得られた結果を基にして提案された割れ発生予測式から割れ発生率を計算し,実験とよく一致する結果が得られた.セラミックス製品はセラミックス粉末を圧粉成形した後焼結することによって製品になるが,焼結後は非常に硬く素材形状を大きく変更することは困難である.このため,焼結後に製品形状に近い素材を得るためのネットシェイプ成形技術の確立が工業界で望まれている.本研究では,セラミックス粉末の圧粉成形および焼結における素材の変形挙動を計算できるシミュレータの開発を粘塑性有限要素法を基礎として行い,焼結後の素材形状を予測して複雑形状をした製品のネットシェイプ成形のための条件を決定した.また,焼結中の素材の応力・ひずみ分布が計算できるため,それらの情報を基にして,従来予測が困難であった焼結時の割れ発生の予測も行った.セラミックス圧粉体は焼結時に大きな体積変化を生じるが.その体積変化を考慮して焼結後の製品形状を予測する計算法を,粘塑性有限要素法を基礎として提案した.この計算方法では,不均一収縮に及ぼす圧粉体の密度分布,自重,敷板との摩擦,周囲圧力の影響が考慮されている.所定の形状をした製品に対して,圧粉金型の形状を繰り返し計算によって修正し,ネットシェイプ成形を達成するための圧粉金型の形状を求めた.圧粉成形および焼結の有限要素シミュレーションを行い,焼結後の形状と所定の製品形状の差を求めて,圧粉金型を修正した.また,求められた金型形状で実験を行い,所定の形状に近い結果が得られた.焼結時の圧粉体の割れ発生を予測するために,均一収縮の体積ひずみとの差に基づいた予測式を提案した.予測式の材料定数はリング状試験片の焼結割れ試験から求めた.突起付き円板の焼結における不均一収縮変形をシミュレーションし,得られた結果を基にして提案された割れ発生予測式から割れ発生率を計算し,実験とよく一致する結果が得られた.
Cre/loxPシステムを用いたaPKCの哺乳類初期発生及び器官形成における役割の解析

【1)哺乳類初期発生における役割の解析】aPKClambda遺伝子ノックアウトアウトマウスにおける異常なembryonic ectodermは、形態的に正常上皮様の細胞(L細胞)と完全に脱極性化した丸い形態の細胞(M細胞)の2種類の上皮細胞から構成される。電子顕微鏡下で両者における細胞間接着構造を解析したところ、L細胞では正常なTJ/AJ構造が消失し、代わりに異常な接着構造がapicalの細胞間接着部位に認められた。同様の接着構造はM細胞では細胞周囲に非連続的に存在した。一方、両者における細胞増殖の違いを調べたところ、コントロールに比べてL細胞では細胞増殖が正常であったが、M細胞では細胞増殖が有意に亢進していた。以上の結果と平成13年度までの研究結果をあわせると、aPKClambdaは哺乳類発生初期におけるembryonic ectodermを構成する上皮細胞の細胞極性制御に必須であり、この極性制御を介して上皮細胞の増殖を制御していることが明かとなった。【2)器官形成における役割の解析】中枢神経形成;Nestin-cre TgマウスとaPKClambda loxPマウスとを交配し、胎児期の神経上皮細胞特異的にaPKClambda遺伝子を破壊した。その結果、神経上皮の1)細胞間接着構造の消失、2)分裂する位置の異常、3)アポトーシスの亢進を伴った脳室帯の形態形成異常が認められた。乳腺形成BLG-creマウスを用いて乳腺特異的にaPKClambda遺伝子を破壊した。その結果、乳腺導管上皮細胞の過形成が認められた。以上から、細胞極性制御因子であるaPKClambdaは、哺乳類の中枢神経や乳腺形成に重要な役割を果たしていることが明かとなった。現在、これらの異常の更なる詳細な解析を行っている。a)哺乳類初期発生におけるaPKC/ASIPの役割の解析1)免疫組織学的な解析の結果、胎生7.5日ΔaPKCマウスの異常な胚性外胚葉を構成する上皮様細胞で一部の細胞接着分子マーカーの挙動が異常であった。更に、電子顕微鏡解析により、この異常な細胞で実際に細胞間接着構造が異常となっていることが確かめられた。2)この異常な胚性外胚葉を構成する上皮様細胞ではaPKC結合蛋白であり、かつ細胞極性マーカーであるASIPとPar6の細胞内局在が異常であった。3)この異常な上皮様細胞では細胞の分裂軸が異常であった。つまり、ΔaPKCマウスの異常な胚性外胚葉を構成する上皮様細胞においては細胞極性が異常となっていた。以上から、aPKCは哺乳類初期発生過程において、胚性外胚葉を構成する上皮細胞の細胞極性制御に必須であり、この極性制御を介して胚性外胚葉の組織構築に重要な役割を果たしていることが明らかとなった。このことは、不明な点の多い哺乳類初期胚の胚性外胚葉の発生メカニズムの一端に新たなメスを入れるものである。更に、線虫やショウジョウバエばかりではなく哺乳類の初期発生においても保存された多細胞生物共通のaPKCを介した細胞極性制御メカニズムの存在が本研究により明らかとなった。b)中枢神経形成aPKC/ASIPは脳室帯の神経幹細胞において脳室に面した頂端側に極性を持って局在しており、aPKC/ASIPは哺乳類における中枢神経発生に重要な役割を果たしていることが期待された。そこで、発生過程において脳室帯の神経幹細胞でcreを特異的に発現するNestin-creTgマウスとaPKC-loxPマウスとを交配し、発生過程で中枢神経特異的にaPKC遺伝子を欠失し、中枢神経発生におけるaPKCの役割を主に細胞極性という観点で組織学的解析により明らかとすることを試みた。現在までに、解析用のマウスの交配作製までが終了している。

その結果、乳腺導管上皮細胞の過形成が認められた。以上から、細胞極性制御因子であるaPKClambdaは、哺乳類の中枢神経や乳腺形成に重要な役割を果たしていることが明かとなった。現在、これらの異常の更なる詳細な解析を行っている。