hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ナノテクノロジーを用いて固形腫瘍内リンパ管機能を解明する

本研究は、固形腫瘍へのドラッグデリバリーの向上を視野に入れて、固形難治癌への薬剤の送達を解析することを目的としている。これまでに「間質が豊富で偽腺管構造を有する」という特徴を有する膵癌の動物モデルを作成した。また、この癌モデルへのドラッグデリバリーを解析するために、in vitroでlayer-by-layerの手法を基とした積層培養の方法を用い、間質への薬剤の浸透性を評価した。ここで、線維芽細胞の層が浸透性のバリアとなっていることが分かったため、前年度より局所的な治療効果を発揮できる抗癌剤内包温度感受性リボソームの癌への送達に取り組んだ。42-45°Cで内包した抗癌剤を放出する温度感受性リボソームを作成し、蛍光マーカーであるカルセインや抗癌剤で凝るドキソルビシン、核磁気共鳴画像法(magnetic resonance imaging : MRI)の造影剤であるマグネビストを内包させた。次に、以前報告された、金ナノ粒子とファージをイミダゾールを介して自己組織化(self-assembly)で結合させるという手法を応用し、金粒子-ファージ-リボソームの3次元構造(ナノスキャフォールド)を作成した。このナノスキャフォールドは、近赤外付近(650nm950nm)に吸収ピークを示し、近赤外レーザー光によって熱を産生し、産生された熱によって温度感受性リポソームからの内包物の放出が促進することが観察された。このナノスキャフォールドをトリプルネガティブ乳癌の標的ペプチドであるCRKL標的ペプチドを発現させたファージを用いて作成し、癌モデル動物に投与すると、腫瘍組織に多く集積する結果が得られ、レーザー光の照射による温度上昇とそれによる局所的なリボソーム内包物の放出が観察された6このCRKL標的金粒子・ファージ・リポソームナノスキャフォールドとそれに続くレーザー照射(ナノスキャフォールド光温熱療法)は、従来のリボソームのみの治療に比べて高い制癌作用を持つ方法として期待される。当初の計画では、EPR効果によるリボソームの癌への集積とそれによる癌細胞への殺作用を目的としていたが、癌ホーミングペプチドを発現したファージと金粒子、近赤外レーザー光を組み合わせることにより、より効率良く、癌組織をターゲティングできるようになったため。金ナノ粒子・ファージ・リボソームの複合体は、腫瘍組織に集積し、近赤外レーザーによって温度上昇と局所的なリボソームの放出が観察されたので、今後は、複合体の投与量やレーザーの出力量などのパラメーターを、腫瘍組織により有効で、かつ正常組織により非侵襲的になる,ように最適化を行う。本研究は、固形腫瘍へのドラッグデリバリーの向上を視野に入れて、膵癌や胃癌への薬剤の送達を解析することを目的としている。腫瘍モデルは、臨床への応用を視野に入れて、臨床検体の組織型の特徴を有したものを作成することに取り組んだ。ヒト膵癌は、「間質が豊富で偽腺管構造を有する」という特徴を有しており、この構造を再現するために膵癌細胞とともに、膵臓由来の線維芽細胞を同時移植するという手法をとった。すると、同所移植・皮下移植ともに上記の特徴を有した癌モデルが作成された。この癌モデルへのドラッグデリバリーを解析するために、FITCでラベルされた数種類の高分子量のデキストランを用いた。高分子化合物は、EPR効果によって腫瘍に集積しやすいことが分かっているが、その中でもより集積しやすい形状やサイズの解明は、現在研究が進められているところである。異なる分子量のデキストランを投与後、腫瘍切片を作成したところ、さほど集積が見られなかったため、豊富な間質がバリアとなっていることが考えられ、in vitroで間質への薬剤の浸透性を評価できる実験系の考案に取り組んだ。ここで、大阪大学工学部明石研究室より2006年に発表されたlayer-by-layerの手法を基とした積層培養の方法(Matsusaki et al.,2007)が適していると考え、共同研究を組むこととした。この培養法は従来のディッシュ上における単層培養と比較して生物学的に生体内での状態に近いと報告されている。癌間質組織では、線維芽細胞が細胞外マトリックスを産生し層状に連なっているため、この培養法が有効であると考えられた。膵上皮内癌由来の線維芽細胞をカルチャーインサートの上に5層まで積層培養することに成功し、異なる分子量のデキストランの浸透性を調べたところ、分子量が大きいほど、また積層数が増えるほど浸透性が小さくなることが分かった。この結果は、積層培養が薬剤の浸透性を評価するのに有用であることを示している。前年度に「間質が豊富で偽腺管構造を有する」という特徴を有する膵癌の動物モデルを作成した。また、この癌モデルへのドラッグデリバリーを解析するために、in vitroで間質への薬剤の浸透性を評価できる実験系の考案に取り組んだ。これには、layer-by-layerの手法を基とした積層培養の方法を用い、層状に膵上皮内癌由来の線維芽細胞を積層させたモデルで、高分子量デキストランの浸透性を評価した。今年度はこの系での詳細な解析を行った。ここで、線維芽細胞の層が浸透性のバリアとなっていることが分かったため、局所的な治療効果を発揮できる抗癌剤内包温度感受性リボソームの癌への送達に取り組んだ。

温度感受性リボソームは、42-45°Cで内包した抗癌剤を放出するので、腫瘍組織のみに熱を与えることができれば局所的な抗癌作用を期待でき、従来の低分子量の抗癌剤と比較して副作用が軽減できると考えられる。腫瘍組織をターゲティングするモチーフとして、ファージに発現させたペプチドを用い、温熱の媒体として金ナノ粒子を用い、温熱源として近赤外レーザーエネルギーを用いた。金ナノ粒子・ファージ・リポソームの複合体をアガロースゲルに組み込み、近赤外レーザーを照射し、温度の変化と内包された抗癌剤の放出が見られるか検討した。すると、照射とともに、温度が上昇し始め、内包された抗癌剤の放出が観察された。この複合体をマウスに投与すると、腫瘍組織に多く集積する結果が得られ、レーザー光の照射による温度上昇も見られた。今後は、複合体の投与量やレーザーの出力量などのパラメーターを、腫瘍組織により有効で、かつ正常組織により非侵襲的になるように最適化を行いたいと考えている。本研究は、固形腫瘍へのドラッグデリバリーの向上を視野に入れて、固形難治癌への薬剤の送達を解析することを目的としている。これまでに「間質が豊富で偽腺管構造を有する」という特徴を有する膵癌の動物モデルを作成した。また、この癌モデルへのドラッグデリバリーを解析するために、in vitroでlayer-by-layerの手法を基とした積層培養の方法を用い、間質への薬剤の浸透性を評価した。ここで、線維芽細胞の層が浸透性のバリアとなっていることが分かったため、前年度より局所的な治療効果を発揮できる抗癌剤内包温度感受性リボソームの癌への送達に取り組んだ。42-45°Cで内包した抗癌剤を放出する温度感受性リボソームを作成し、蛍光マーカーであるカルセインや抗癌剤で凝るドキソルビシン、核磁気共鳴画像法(magnetic resonance imaging : MRI)の造影剤であるマグネビストを内包させた。次に、以前報告された、金ナノ粒子とファージをイミダゾールを介して自己組織化(self-assembly)で結合させるという手法を応用し、金粒子-ファージ-リボソームの3次元構造(ナノスキャフォールド)を作成した。このナノスキャフォールドは、近赤外付近(650nm950nm)に吸収ピークを示し、近赤外レーザー光によって熱を産生し、産生された熱によって温度感受性リポソームからの内包物の放出が促進することが観察された。このナノスキャフォールドをトリプルネガティブ乳癌の標的ペプチドであるCRKL標的ペプチドを発現させたファージを用いて作成し、癌モデル動物に投与すると、腫瘍組織に多く集積する結果が得られ、レーザー光の照射による温度上昇とそれによる局所的なリボソーム内包物の放出が観察された6このCRKL標的金粒子・ファージ・リポソームナノスキャフォールドとそれに続くレーザー照射(ナノスキャフォールド光温熱療法)は、従来のリボソームのみの治療に比べて高い制癌作用を持つ方法として期待される。当初の計画では、EPR効果によるリポソームの癌への集積とそれによる癌細胞への殺作用を目的としていたが、癌ホーミングペプチドを発現したファージと組み合わせることにより、より効率良く、癌組織をターゲティングできるようになったため。
胃腸特異的カルパインが関わる胃粘膜防御機構の解析

カルパインは、Ca^<2+>によって活性が制御される細胞内システインプロテアーゼで、基質の限定分解による様々な細胞機能の制御に関わる。本研究期間において、2種類の胃腸特異的カルパイン、カルパイン8とカルパイン9それぞれのノックアウトマウスまたは遺伝子改変マウスの解析を進め、これらが活性複合体を形成し、一体となってストレスに応答した胃粘膜防御に関わることを明らかにした。様々なストレスによる胃疾患が知られているが、そのメカニズムは不明な点も多い。本研究成果は、こういった胃疾患の発症機構や治療・予防法を考える上で手がかりを与えるものである。カルパインは、細胞内においてCa^<2+>によって活性が制御されるシステインプロテアーゼで、基質を限定分解して、その構造や機能を制御するモジュレーターとして機能する。哺乳類には組織普遍的または組織特異的に発現するカルパインが存在するが、これらの生理機能は多様であり、活性制御不全が脳神経・筋・代謝系など種々の病態の要因になることが明らかになっている。このことは、我々が摂取する食物の消化・吸収や免疫という生体維持の根本を担う胃腸でも例外ではなく、胃ガン発症との関連が示唆されているが、胃腸におけるカルパインの機能は全く明らかにされていなかった。申請者はこれまでに2種類の胃腸特異的カルパインnCL-2とnCL-4に着目し、これらが共に胃粘膜上皮表層粘液細胞(pit細胞)に限定して発現することと、nCL-2が細胞内小胞輸送系の制御に関与することを示唆する結果を得た。これらの結果をふまえ本年度は、胃におけるカルパインの機能と胃疾患との関連をさらに明確にする目的で、nCL-2とCL-4の遺伝子ノックアウト(KO)マウスの作出・解析を行った。その結果、nCL-2KOマウスとnCL-4KOマウスは共に通常飼育条件では正常だが、どちらのマウスも傷害因子の投与によって野生型に比べ有意に胃貼膜に潰瘍性出血を引き起こしやすいことを明らかにした。さらにKOマウスのサンプルを用いた生化学的解析により、nCL-2とnCL-4が複合体を形成することを明らかにした。すなわち、nCL-2とnCL-4は複合体として協同で胃粘膜防御に関わることを見出した(論文投稿準備中)。今後、複合体形成の意義やマウス表現型の分子機構を明らかにしていきたい。カルパインは、Ca^<2+>によって活性が制御される細胞内システインプロテアーゼで、哺乳類に15種類存在する。基質の限定分解による機能調節を通じて、個体発生から組織の恒常性維持まで重要な役割を果たす。生理機能の詳細は不明な点が多いが、これらの活性制御不全は脳神経・筋・代謝系など種々の病態の要因になることが明らかになっている。その中で、二種類の胃腸特異的カルパインnCL-2(カルパイン8)とnCL-4(カルパイン9)は興味深いことに共に胃腸粘膜上皮の粘液分泌細胞に発現が限定する。この細胞は粘液を分泌し、外界から粘膜を保護することを主機能とする。胃粘液細胞の機能障害は萎縮性胃炎や胃ガンなどの胃疾患に関与することが報告されていることから、申請者は、nCL-2とnCL-4の機能と胃腸の病態への関与の可能性に着目し、各々のノックアウトマウス(以下、KOマウス)の解析を行った。その結果、アルコールの経口投与による胃粘膜傷害に対する感受性がどちらのKOマウスも野生型マウスに比べ有意に高いことを見出した。さらに、nCL-2とnCL-4が、(1)カルパインでは類を見ないハイブリッド型活性複合体(以下、nCL-2/4複合体)をin vivoで形成して安定化し機能すること、(2)nCL-2欠損がnCL-4の、nCL-4欠損がnCL-2のダウンレギュレーションとプロテアーゼ活性消失を伴うこと、即ちnCL-2とnCL-4が複合体シャペロンであることを明らかにした。nCL-2のプロテアーゼ活性のみを欠損させたノックインマウスもアルコール投与により上記KOマウスと同様の表現型を示したことから、少なくともnCL-2のプロテアーゼ活性は胃粘膜細胞機能に必須であることも明らかにした。以上の成果は学術論文に投稿し、現在審査中である。
腎部分切除術後の腎機能回復に及ぼす自己脂肪組織由来幹細胞の有用性に関する研究

腎障害ラットモデル低血清培養法を用いた脂肪組織由来幹細胞治療群とコントロール群を比較検討した。細胞治療群はコントロール群と比較して投与後数日で血中Crn, BUNの改善を認めた。同様に尿細管周囲毛細血管血流の改善も認めた。In vitroでの低血清と高血清で培養したもので比較すると低血清培養での細胞から分泌された虚血状態ではさらにその差が大きくなった。細胞から分泌されると考えられるサイトカインがレシピエントの腎臓尿細管毛細血管の血流増加を引き起こし陣保護作用を示したものと考えられた。この研究は腎細胞癌症例における血管遮断を行い腎部分切除時に生じる虚血性腎障害を臨床再生治療、脂肪由来幹細胞用いていかに防ぐことが可能かポイントとなる。その治療の新しい臨床手技として自己吸引脂肪から脂肪由来幹細胞を細胞分離装置で抽出することにある。その手技は下部尿路の臨床再生治療として前立腺癌術後難治性腹圧性尿失禁治療を我々のグループは行い短期間の有用性を報告した。よって、この新しい臨床手技は上部尿路も応用可能であることの確認を行っている。移植腎症例を対象にして血流再開後の腎虚血のバイオマーカとして尿細管周囲毛細血管血流を以前我々が提唱し論文発表している。今回、腎部分切除後腎虚血障害の評価のバイオマーカとしても尿細管周囲毛細血管血流がなり得るものと考えられる。その測定は腎拡大内視鏡を用いて実際臨床手術の場で行う。そのアプローチは腎臓皮膜を剥離して直接内視鏡先端を表在尿細管周囲毛細血管の近傍で固定して観察する。この臨床的観察技術を豚腹腔鏡下腎手術時に行った。そして、その観察手技をトレーニングし実際臨床の場で気腹圧を変化させる状態での症例を対象に行った。その結果は臨床で止血目的で用いている気腹圧で尿細管周囲毛細血管血流が低下し、腎組織の障害が生じることを明らかにし下記雑誌発表を行った。よって今年度は、この臨床研究のポイントとなる治療に用いる幹細胞抽出手技と臨床評価である腎拡大内視鏡観察による尿細管周囲毛細血管血流算出からバイオマーカの確立にある。その手技は下部尿路の臨床再生治療として前立腺癌術後難治性腹圧性尿失禁治療を我々のグループは行い短期間の有用性を報告している。よって、その頻度の詳細を検討するために前立腺癌術後の合併症としての尿失禁の患者満足度の全国調査を行った。本教室は腎細胞癌の腎臓摘出術は全国第三位の頻度で行っており10-20%は腎動脈遮断腫瘍部分切除術を積極的に行っている。血流と腎臓再生の臨床検討を行うために腎臓虚血の慢性状態にあたる血液透析中に発生した腎細胞癌の調査を行った。また、腎尿細管周囲毛細血管血流評価を時空間画像処理で行い、コントロール群約0.6-0.8mm/secであることを明らかにした。よって今年度は、この臨床研究のポイントとなる腎動脈遮断後虚血の回復機能について脂肪組織由来幹細胞を直接腎臓に注入しコントロール群との比較を血流、病理組織で評価行う。よって、その頻度の詳細を検討するために前立腺癌術後の合併症としてめ尿失禁の患者満足度の全国調査を行った。臨床の症例における腎細胞癌に対する腎血管一次遮断(15-40分虚血)腎部分切除を想定とした片腎摘虚血ラットモデルを用いて皮膜下に脂肪由来幹細胞注入を行い、腎機能保護作用を確認しその有用性としては注入した脂肪組織由来幹細胞から分泌されるサイトカイン(HGF,VEGF)であることを明らかにした。今後、臨床脂肪幹細胞研究を下部尿路疾患として腹圧性尿失禁症例に行っており、この基礎研究を臨床へ応用するための検討が必要である。
近代都市における地域共同体の変容に関する歴史的研究―京都市を事例として―

本研究は、近代の都市住民が日々の生活を通じて形成・更新していく共同体の歴史的変容を明らかにしようとするものである。具体的には、京都市東山区で発見された今村家文書や、その周辺地域の史料の調査・研究を進めることで、1近代の都市共同体の変容過程の解明、2都市共同体と周辺の被差別民や都市下層などマイノリティとの関係の変容の解明、3以上のような変化が地域の組織、秩序、生活意識に与える影響の解明、といった三点を明らかにすることを研究の目的としている。2018年度は研究会を6回開催した。まず、今村家文書に関するこれまでの研究成果を共有し、まだ整理や翻刻が済んでいないものについては、その作業を進めた。具体的には、1『今村家文書史料集』刊行までのプロセスと刊行後の活用状況に関する確認を行い、研究メンバーで共有した。2同文書との関係の深い柳原銀行記念資料館を軸に、地元崇仁地区で行われてきた地域史研究・まちづくりの動向などについて、地元住民らと議論し、その意義や課題について理解を深めた。3『今村家文書史料集』に添付されている絵図の翻刻の検討などを進め、今後の研究課題について確認した。次に、本研究に関連する分野の研究を進めてきた方々をゲスト講師として招き、東京国立博物館の研究者とは身分に関する情報が記載された絵図の活用方針について意見交換などを行い、信州大学の建築史の研究者とは中近世から近代に至るまでの住居の建築様式と差別の相関関係について検討を行った。さらに、まだデジタルデータ化がなされていなかった今村家文書の史料撮影を進めるとともに、関連史料のデジタル化についても手がけることができた。最大の課題であった今村家文書のデジタルデータ化はほぼ終えることができた。これに基づいて、今村家文書の研究のより詳細で精緻な研究をスタートすることができた。京都市内で地域史研究やまちづくりを進めるグループとの交流や討議を深め、地域史研究の成果をどのように社会に還元していくかについて議論を深めることができた。また、関連分野の研究者を招いての意見交換をおこない、地域史料の取り扱い方や、今もなお解決されていない差別の歴史的解明などについて研究を進めることができた。研究会メンバーがそれぞれの問題意識にそって研究を進め、その成果の発表を行って成果を共有したい。また、本研究の実施期間中に、今村家文書の整理と翻刻の作業をどのように進め、その成果の発表方法などについても検討を進めていきたい。以上の二点を研究活動の核としたうえで、関連する分野の研究者との交流は引き続き進めるとともに、関連史料の調査にも取り組みたい。また、今村家文書にかかわる地域のフィールドワークを進め、これまでの研究で欠落していた課題がないか、点検を行いたいと考えている。研究成果の社会還元は、本研究の重要な課題であると考えているので、各地のまちづくりの成果に引き続き学びつつ、地元住民との交流をこれまで以上に進めて、還元の具体化を考えていきたい。

以上の二点を研究活動の核としたうえで、関連する分野の研究者との交流は引き続き進めるとともに、関連史料の調査にも取り組みたい。また、今村家文書にかかわる地域のフィールドワークを進め、これまでの研究で欠落していた課題がないか、点検を行いたいと考えている。研究成果の社会還元は、本研究の重要な課題であると考えているので、各地のまちづくりの成果に引き続き学びつつ、地元住民との交流をこれまで以上に進めて、還元の具体化を考えていきたい。必要額の大きい地域史料の撮影と関係古文書類の購入において、研究課題を進めるうえで地域史料の撮影を優先することとし、古文書の購入を控えたために次年度使用額が生じた。2019年度も引き続き関連史料の調査に取り組むため、その過程で得た史料の撮影やデジタルデータ化と古文書購入のバランスを取りながら使用したい。研究課題に関する2018年度における定例研究会での研究報告者・報告タイトルの報告(一部)山内政夫・柳原銀行記念資料館設立の経緯について/小林丈広・今村家文書研究の歩み/秋元せき・「今村家文書」の普及啓発事業と調査・研究の課題について/田良島哲・地図と身分制研究/土本俊和・小屋から居小屋地へー近世京都の拡大過程における銭座跡の位置ー/中川理季・『今村家文書史料集』添付の絵図(翻刻)の検討箇所について
高分子水溶液の凍結、解凍繰り返し過程によるゲルの高次組織化機構に関する研究

本研究では、高分子水溶液の凍結、解凍繰り返し過程によるゲルの高次組織化機構を解明する基礎研究として、二種類の観察セルを使って実験を行った。一つは凍結過程におけるける熱対流と濃度対流の観察が可能な二次元矩形セルによる側方冷却、加熱時のシャドウグラフ観察と水溶液の局所濃度、温度測定による濃度セル構造の検証を行った。もう一つは下方と側方が加熱、冷却できる銅製円筒形セルで、上部自由界面から凍結解凍の繰り返し時の固相の成長の様子を観察した。実験に使用した溶液はゾル、ゲル構造を示す寒天、ポリビニールアルコールを採用した。また二次元矩形セルの場合はゾル、ゲル構造を示さないサッカロースを使って対流観察をおこなった。その結果、凍結、解凍の結果発生する濃度成層は再加熱の際に二重拡散対流が発生する。加熱方法、初期密度成層分布により、分離対流層の発生数は変わることがわかった。即ち、その発生数は密度成層の勾配に比例し加熱面冷却面の温度差に逆比例する。ただし単一自然対流に於いて対流発生限界レイリー数があるようにある限界レイリー数以下では分離対流成層は上下に一つ発生し挟まれた無対流層がしだいに薄くなっていく物質移動機構が存在することがわかった。これに対してゾル、ゲル構造を示す寒天の場合には、相転移移近くでの粘度は高くほとんど対流による濃度偏析に基づくセル構造の形成は見られなかった。寒天について-30°C、30分間凍結、20°C、5分間解凍の繰り返し実験を行ったところ、1回目の凍結、解凍により発生したゲルは凍結時に半径方向針状に形成されたマッシュの水分通路によって網目構造に変化することがわかった。解凍時に含水溶液の濃度を光ファイバ濃度計で測定したところ、すでに水であることが判明した。このことは繰り返し凍結、解凍サイクルによる網目構造の変化は濃度偏析による対流セル構造とは関係づけられない。むしろ凍結するたびに発生するマッシュが機械的にゲル内の孤立水泡セルと連結し、結果的にスポンジ状の複雑な通路が完成する機構であると推論された。したがってマッシュの形成形態を支配する凍結、解凍サイクルの条件が網目構造の高次組織化機構と関係することが示唆されたが定量的な検証は今後の課題として行う予定である。
形と強さ-その相関のメカニズムと数理モデル-

本研究は構造物の「形と強さ」の相関のメカニズムを種々の構造目的と別約条件の下で解明し、その結果から普遍的な法則性を示す数理モデルを導出することを当初の目的とした。ところが研究メンバーの活発な討論から,機能を「強さ」のみに限定せず,かつ「形」も機構等を含む広範囲なものとすることが人工物設計の方法論を解明する上で重要であること,さらにそれらのヒントは生物の構造・組織を調べることから得られるという考え方に至った。そこで生物について次の各視点を設定して,その数理モデルの確立を図る研究の基礎と,それを重点領域研究へ発展させるための方法論を追求した。・生物的戦略の解明・形態形成・消滅機構のモデル化とその応用・学習・適応性の数理モデルとその応用・柔軟性・軽量性構造モデルの確立とその応用・冗長性・頑健性構造モデルの確立とその応用これらの成果は別紙報告書としてまとめられ,かつそれを基に「生物的戦略を用いた人工物の機能・形態決定法の研究」という重点領域研究申請書が作られた。
プラズモン共鳴を活用した有機/無機ハイブリッド太陽電池ヘテロ界面電子状態制御

無機化合物層上に方位制御した有機半導体層形成技術を確立するために、C, A, R-単結晶酸化アルミニウム基板、(001)および(111)方位の単結晶酸化マグネシウム(MgO)基板上に、C8-BTBTとPTCDI-C8層を真空蒸着装置により成膜し、その構造を評価した。C, A, R-単結晶酸化アルミニウムならびに(001)および(111)方位の単結晶酸化マグネシウム(MgO)基板上に、基板材料によらずOut-of-planeならびにin-plane方位の揃ったC8-BTBTならびにPTCDI-C8薄膜薄膜が得られた。本研究の目的は、有機半導体と無機半導体から構成される高効率ハイブリッド太陽電池のヘテロ界面にAuクラスターを導入し、ヘテロ界面の電子状態制御効果を探索すると共に、ハイブリッド太陽電池高効率化への指針を明確にする、ことである。特に、ヘテロ界面に存在する空隙は有機半導体中で生成したエキシトンの乖離ならびに生成したキャリア輸送と関係する事から、ヘテロ界面にAuクラスターを導入し光照射によるプラズモン共鳴によってエネルギー状態を変化させ、乖離と輸送に及ぼす影響を明らかにしようとする基礎的な研究である。太陽電池構造として、すでにi-ZnO層導入によるへテロ界面バンドアライメント制御効果が明確となっているGZO/n-ZnO/i-ZnO/H2PC/MoO3/Auハイブリッド太陽電池を選択し、真空蒸着法と電気化学製膜技術を用いて作製した。真空蒸着法を用いてn-ZnO/H2PC, i-ZnO/H2PC界面に0.5-2nm/sの速度でAuを導入し、生成したAu層の原子間力顕微鏡による観察とn-ZnO/H2PCハイブリッド太陽電池の整流性ならびに分光量子効率も含めた太陽電池特性の評価を行った。通常のトポグラフィー像ではAu粒子の観察は難しかったが、位相像を観察する事によってAu分布を観察する事ができた。製膜速度ならびに膜厚によってAu分散状態は異なっていたが、Au粒子同士の接触とAu粒子間の間隙の形成はトレードオフの関係であった。ハイブリッド太陽電池においては、Au層の導入により製膜条件によらず本研究で行った条件範囲においては、整流性が喪失し、太陽電池特性も消失した。平成26年度においては、n-ZnO/H2PC/MoO3ハイブリッド太陽電池のn-ZnO/H2PC界面にAu層を導入することは成功したが、Au粒子同士の接触とAu粒子間の間隙の形成はトレードオフの関係があり、本研究で行った条件範囲においては、Au層の導入によりハイブリッド太陽電池の整流性が喪失し、太陽電池特性も消失した。このことは、Au層配列を制御するためには、下層となる有機半導体層の分子配列制御が必要であることが明らかとなった。平成27年度においては、平成26年度に明らかとなった課題に対処するために、下層となる有機半導体層の分子配列制御についての検討を行った。種々の結晶方位を有する酸化アルミニウム単結晶基板上に、真空蒸着法により有機半導体層を形成するとともに、X線回折技術を用いてOut-of-planeならびにIn-plane方位解析を行った。その結果、結晶方位によらず酸化アルミニウム単結晶基板上に、X線回折的に単結晶と判断できる有機半導体薄膜を形成できることを見出し、その表面に分子層ステップも原子間力顕微鏡観察により確認した。単結晶有機半導体層の方位は、基板の影響を大きく受けないことも明らかとなり、単結晶有機半導体層成長過程を推測した。この有機半導体単結晶層は、in-plane方位がランダムの有機半導体層に比べ著しく大きな移動度を示した。さらに、有機半導体単結晶層上に異なる有機半導体単結晶層を積層した積層体の形成についても成功した。平成27年度において、結晶方位によらず酸化アルミニウム単結晶基板上に、X線回折的に単結晶と判断できる有機半導体薄膜を形成でき、その結晶方位が基板の影響を大きく受けないこと、この有機半導体単結晶層がin-plane方位がランダムの有機半導体層に比べ著しく大きな移動度を示すこと、さらに、有機半導体単結晶層上に異なる有機半導体単結晶層を積層した積層体の形成についても成功したことから、1当初の計画以上に進展している、と判断した。平成26年度においては、n-ZnO/H2PC/MoO3ハイブリッド太陽電池のn-ZnO/H2PC界面にAu層を導入することは成功したが、ハイブリッド太陽電池の整流性が喪失し、太陽電池特性も消失し、Au層配列を制御するためには、下層となる有機半導体層の分子配列制御が必要であることが明らかとなった。種々の結晶方位を有する酸化アルミニウム単結晶(sapphire)基板上に、真空蒸着法により有機半導体層を形成した結果、結晶方位によらずsapphire基板上に、X線回折的に単結晶と判断できる有機半導体薄膜を形成できることを見出した。

平成28年度は、その成長過程を原子間力顕微鏡により追跡した結果、sapphire基板上に島状成長とその合体により極めてフラットな均一層が形成された後、3次元成長に移行し表面起伏が増大すること、その均一層の厚さは成膜条件によって異なること、基板材料の影響をあまり受けないことなどが明らかとなった。このことはハイブリッド太陽電池形成のための均一平滑層形成条件と機構を明らかにしたことになる。無機化合物層上に方位制御した有機半導体層形成技術を確立するために、C, A, R-単結晶酸化アルミニウム基板、(001)および(111)方位の単結晶酸化マグネシウム(MgO)基板上に、C8-BTBTとPTCDI-C8層を真空蒸着装置により成膜し、その構造を評価した。C, A, R-単結晶酸化アルミニウムならびに(001)および(111)方位の単結晶酸化マグネシウム(MgO)基板上に、基板材料によらずOut-of-planeならびにin-plane方位の揃ったC8-BTBTならびにPTCDI-C8薄膜薄膜が得られた。平成26年度には、有機/無機ハイブリッド太陽電池ヘテロ界面へのAuクラスター導入によるハイブリッド太陽電池の作製を計画していたことから、ほぼ当初の計画通りに進展している。しかし、当初想定したように、Au分散状態の制御が問題となっている。理想的には数nmのクラスターが均一にかつ密にへテロ界面に存在する必要があるが、現時点での電気的性質ならびに形態観察結果は理想的な状態に無いことを示している。有機半導体単結晶層形成に成功したことから、他の有機半導体にも適用し、その成長過程の一般性を明確にするとともに、より厳密な分子層成長過程を明らかにする必要ガル。さらに、有機半導体の単結晶化による物性の変化ならびに構成される有機半導体太陽電池の性能に及ぼす効果についても明確にし、その機構を解明する必要がある。環境学計画通り推進する。特に、平成27年度計画記載のn-ZnO/Auクラスターの光照射によるエネルギー準位変化について推進する。これは、当初計画の製膜速度が現行保有機器ならびにその改造では実現できない事が明らかとなったためである。しかし、前述データを集積できれば、バンドアライメント変化の予測は可能となる。研究の過程で、無機半導体とのヘテロ界面制御による分子層ヘテロエピタキシャル成長技術によって有機半導体層の単結晶化ならびに有機半導体単結晶積層体の形成、ならびに太陽電池性能の向上に直結する移動度の著しい向上に成功するに至り、補助事業をより高度に達成するための研究を実施するため。予定していた研究用物品の購入手配が年度内に間に合わず、翌年度の納入となってしまったため、使用額に差が生じてしまいました。本経費によって、酸化物単結晶基板などの消耗品の購入に充当する。予定していた研究用物品の購入、研究のための情報収集・成果発表に伴う学会参加旅費として使用することを計画しております。
核医学イメージと光学的イメージとの融合により体内遺伝子を描画する方法の開発

本研究は放射能(RI)と蛍光とで二重標識したアンチセンス、または、その類似体のオリゴヌクレオチド(AON)によって、核医学手法と光学的手法とによって得られた融合イメージを用いて、体内にある遺伝子の局在を精確に、非侵襲的に捉える方法を開発することを目的としている。〈RI+蛍光〉標識したAONの生体内での安定性を確認し、次に、目的遺伝子をイメージングするに充分の量だけAONが到達するためのキャリアー物質を選択する。核医学手法と光学的手法とを融合させる基本ソフトを完成させ、「遺伝子局在イメージング」の臨床応用への移行を意図している。実験モデルとしては、多剤耐性を獲得した腫瘍を植え付けたマウスを用い、対象とする遺伝子は多剤耐性に関係している(mdr)をターゲットとした。最終年度は以下のような研究成果を得た。1.mRNAに対してアンチセンスシークエンスをもつオリゴヌクレオチにRIを標識して、これを特異的に腫瘍に集積させるドラッグデザイン(=プラットフォーム)を開発した(特許申請中)。2.上記のドラッグデザイン(Streptavidin:biotin:peptide:AON:Tc-99m)がmdrを過剰発現する腫瘍へin vitro、in vivoの双方において、特異的に集積することを確認した。3.上記のドラッグデザイン(Streptavidtn:biotin:peptide:AON:蛍光)がmdrを過剰発現する腫瘍へin vitro、in vivoの双方において、特異的に集積することを確認した。4.上記のドラッグデザイン(Streptavidin:biotin:peptide:AON:Tc-99m:蛍光)について検討中である。本年度は、多剤耐性遺伝子のひとつmdrをモデルとして用い、mdrアンチセンスシークエンスを持つAONを放射性核種のTc-99mや蛍光にて標識して、それぞれの生体内での安定性を確認し、目的遺伝子をイメージングするに充分の量だけAONが到達するためのキャリヤー物質を選択する事を計画した。研究は腫瘍細胞(類上皮癌KB-31にmdrをトランスフェクトしたKB-G2)を用い、さらに、これを植え付けたマウスを用いて遂行した。(2)正常組織へのTc-99mの分布はjetPEIやNeophectinと共投与することで増加し、また、血液中からのクリアランスは早くなった。2.Tb-99m-AONとTAT、コレステロール、Poly-Argペプチドをコンジュゲートした結果、いずれの場合も、腫瘍細胞KB-G2への取り込みが増加した。なお、オリゴヌクレオチドのTc-99m標識に関しては、海外研究協力者である、Donald Hnatowich (Professor, University of Massachusetts)氏の協力と指導を受けた。1.Tc-99m-標識AONとTAT、コレステロール、Poly-Argペプチドをコンジュゲートしたナノパーティクルを作成して、腫瘍細胞KB-31、KB-G2への取り込みを評価したところ;(1)いずれのナノパーティクルもこれらをコンジュゲートしていないTc-99m-標識アンチセンスよりも細胞への取り込みが増加した。(2)いずれのナノパーティクルもKB-31への集積がKB-G2のそれよりも低かった。(3)以上の結果より、いずれのナノパーティクルもアンチセンス効果により、KB-G2腫瘍細胞に取り込まれることが証明された。2.Tc-99m-標識AONとTAT、コレステロールをコンジュゲートしたナノパーティクルを作成して、KB-G2を植えつけたマウスへ投与して、腫瘍への取り込みを評価したところ;(1)いずれのナノパーティクルもこれらをコンジュゲートしていないTc-99m-標識AONよりも腫瘍への取り込みが増加した。(2)いずれのナノパーティクルの投与も毒性は認められなかった。なお、オリゴヌクレオチドのTc-99m標識に関しては、海外研究協力者である、Donald Hnatowich(Professor, University of Massachusetts)氏の協力と指導を受けた。

核医学手法と光学的手法とを融合させる基本ソフトを完成させ、「遺伝子局在イメージング」の臨床応用への移行を意図している。実験モデルとしては、多剤耐性を獲得した腫瘍を植え付けたマウスを用い、対象とする遺伝子は多剤耐性に関係している(mdr)をターゲットとした。最終年度は以下のような研究成果を得た。1.mRNAに対してアンチセンスシークエンスをもつオリゴヌクレオチにRIを標識して、これを特異的に腫瘍に集積させるドラッグデザイン(=プラットフォーム)を開発した(特許申請中)。2.上記のドラッグデザイン(Streptavidin:biotin:peptide:AON:Tc-99m)がmdrを過剰発現する腫瘍へin vitro、in vivoの双方において、特異的に集積することを確認した。3.上記のドラッグデザイン(Streptavidtn:biotin:peptide:AON:蛍光)がmdrを過剰発現する腫瘍へin vitro、in vivoの双方において、特異的に集積することを確認した。4.上記のドラッグデザイン(Streptavidin:biotin:peptide:AON:Tc-99m:蛍光)について検討中である。
コラーゲン分解酵素とそのインヒビターの慢性関節リウマチ滑膜組織における局在

1.上記の3つの酵素のうち、MMP-3(ストロームライシン)が軟骨の重要なコラーゲンであるIV型コラーゲンを分解する。2.MMP-3はRA滑膜表層細胞の滑膜芽細胞(B細胞)によって持続性に合成・分泌される。3.潜在型MMP-3は好中球由来のエラスターゼとカテプシンGによって活性化される。4.MMP-1(コラゲナーゼ)とTIMPもRA滑膜表層細胞によって同時に合成・分泌される。5.MMP-2(ゼラチナーゼ)はゼラチンを分解するのみならず、IV型及びV型コラーゲン分解能を有する。これらのうち、1と2に関しては既に論文として印刷中であり、それ以外の成果については現在論文執筆中である。上述のデータより、関節軟骨に存在するコラーゲンはこれら酵素の共同作用によって容易に分解(得ることが明らかとなった。また、少なくともMMP-3とMMP-1は、RA関節局所で産生されており、同時に合成・分泌されたインヒビターとの量的なバランスが関節破壊の決定因子であることが示唆された。MMP-2に対するポリクローナル抗体の作製は不成功に終わり、その局在はなお明らかではない。現在、モノクローナル抗体を作製中で、その抗体を用いて今後検討する予定である。
木材管理のためのＩＣチップの埋込と画像識別による個別トレーサビリティの確立

森林の立木を伐採した時点から製品としての木材に至る過程でのトレーサビリティの確立を目指したシステムを構築する。すなわちデータの一元管理を実施するため、伐採して素材丸太にする時にRFIDチップタグを埋め込み、個体識別情報を記憶させる。運搬,貯木,加工及び乾燥工程で埋め込まれたRFIDチップタグの情報が保持されることを確認する。素材丸太の個別データベースを使って木材製品の品質のばらつきを少なくするための統計解析を行う。素材丸太と製材の小口の写真画像を利用し,両者の個体識別を深層学習により達成させるプログラムを開発する。
小児期における血清レプチン動態とその動脈硬化進展に及ぼす影響の追跡研究による検証

脂肪細胞から分泌されるレプチンは、摂食抑制と体熱産生増加作用をもつとともに、肥満に伴う種々の病態に係わる生理活性物質として注目されている。我々は昨年度までに、血清レプチン濃度が思春期の2次性徴に伴う身体組成や内分泌環境の変化に影響を受けることを明らかにしたうえで、身長の最大発育年齢や初経年齢を生理的年齢の指標として、思春期の性発育に伴う変化とその個人差を加味した血清レプチン濃度の年齢別パーセンタイル基準曲線を作成した。また、肥満に伴う各種疾患の発現に対するレプチンの病態生理的意義に関する検討として、皮下脂肪や内臓脂肪といった脂肪分布、あるいはインスリン抵抗性と血清レプチンとの関係、ならびに脈波伝播速度や動脈血圧波形などを指標として動脈硬化危険因子に及ぼす影響について横断的検討により明らかにしてきた。これらを踏まえ、本年度はさらに、1998年より追跡を行っている学齢期の児童・生徒からなるコホート集団のうち、観察開始時が中学13年生であり、その後3年以上継続して追跡できた者287名を対象として、学齢期における血清レプチン濃度がその後の青年期にかけての血圧や血清脂質、糖代謝指標などの推移にどのように関わっているかについて縦断的に検討した。対象者の平均年齢は14.7歳、追跡期間の平均は4.1年であった。その結果、観察期間中に思春期の性発育に伴う変動以上に体脂肪率及び血漿インスリン濃度が増加する者では、観察開始以降の血圧上昇が大きく、性発育による変動の範囲内で変化した者に比べて有意に高値となった。また、血清レプチン濃度は体脂肪量とは独立に、血漿インスリン濃度に最も強い影響を与えていたことから、間接的に血圧上昇に関与することが示唆された。本年度は、兵庫県および和歌山県の某地区の高校に在籍する1518歳までの生徒を対象に、血清レプチンの測定を実施し、これまでの小・中学生における結果とあわせて、小児期から青年期にかけての血清レプチンの加齢変化について検討した。その結果、血清レプチンは身体発育の盛んな時期を迎える頃から、大きな男女差を伴って著しく変化し、その後は発育が停止する青年期に至るにつれて変化が援やかにみり、ほぼ一定のレベルを推移することが明らかになった。そして、このような加齢変化の全体像を明らかにしたうえで、生理的年齢の指標である身長の最大発育年齢や初経年齢を用いて、発育に伴う変化と生理的成熟のテンポの遅速による個人差をふまえた血清レプチンの年齢変化のパーセンタイル基準曲線を求めた。また、小児期における肥満関連疾患に対するレプチンの病態生理的意義を検証するために、血圧、糖・脂質代謝、自律神経機能などとの関係を高校生の結果を加えて再検討するとともに、肥満における皮下脂肪や内臓脂肪といった脂肪分布との関係、ならびに脈波伝播速度や動脈血圧波形からみた動脈血管壁の弾性に及ぼす影響について横断的検討を行った。その結果、血清レプチンは体脂肪率やBMIなどと強く相関し、肥満傾向のある者では高値を示した。さらに、中心性肥満の指標としてのウェスト/ヒップ比や簡易推定式により算出した内臓脂肪量とも関係を認めたが、皮下脂肪厚により強い相関を示すことが明らかになった。また、血清レプチンが高値を示す者では、総コレステロール、中性脂肪、空腹時血糖、インスリン、動脈硬化指数、HOMA指数などが高い値を示すとともに、血圧や脈波伝播速度、橈骨動脈で測定したAugmentation indexとの間にも関係が示された。さらに、これらの関係は、体脂肪率をマッチングして検討した場合も同様に認められたことから、血清レプチンが体脂肪量とは独立して動脈硬化危険因子に影響を及ぼしている可能性が示唆された。
タイ国における農水産物のポストハーベストに関する研究

タイ国では暑い気候も幸いして農水産物はかなり大量に収穫されている。しかしながら、暑い気候のために腐敗して捨ててしまっている一次産物も多い。高度利用のたのPostharvest studiesが要求されている。本計画ではタイ国における農水産物の高度利用研究のための基盤をいかに築いていくかを調査し、具体化する方策を探ることを目的とした。本研究は2つのプロジェクトから成り立つ。1.タイ国の代表的で豊富に栽培されている園芸作物(例えばカトレアなど花類)を長期に保持させるために、内生植物生長調節物質を特定すること、および化学薬品をどのように処理するかについての観察調査。この研究には、吉田、米山、山根、Saichol Ketsaがあたる。2.タイ国の代表的で豊富に養殖されているエビ類の耐病性や過密養殖に耐えられる種類を特定すること、およびDNA分析によってどのDNAが関与しているかを特定すること。この研究には、柳沢、菅野、沖野,Somvong Tragoonrungがあたる。両大学の研究者が共同して考察検討を行い、対処法をカセサート大学側の研究分担者が行う。得られた結果について宇都宮大学において共同で検討してこの問題の解決にあたる。3年間に渡ってお互いに相互訪問をした。特に2年目の1999年にはチェンマイ市郊外のロイヤルプロジェクト農場(宮内庁農場にあたる、カセサート大学の農場実習の場でもある)を訪問した。3年目の2001年にはプーケット島(エビの養殖試験場)および近くのカセサート大学クラビキャンパス(7番目)を訪問した。協力研究者のSaichol Ketsa教授は宇都宮大学で山根健治助教授らと共同研究を行うとともに、バナナのポストハーベストの方法について宇都宮大学において講演をして頂いた。最後の2001年1月には日本側6名(柳沢、吉田、山根、米山、菅野、沖野)全員がバンコク市のカセサート大学を訪問して、今後の研究について検討した。しかしなら、暑い気候のために腐敗して捨ててしまっている一次産物も多い。高度利用のたのPostharveststudiesが要求されている。本計画ではタイ国における農水産物の高度利用研究のための基盤をいかに築いていくかを調査し、具体化する方法を探ることを目的としている。1.タイ国の代表的で豊富に栽培されている花類(例えばカトレアなど)を長期に保持させるために、内生植物生長調節物質を特定すること、および化学薬品をどのように処理するかについての観察調査。2.タイ国の代表的で豊富に養殖されているエビ類の耐病性や過密養殖に耐えられる種類を特定すること、およびDNA分析によってどのDNAが関与しているかの特定する研究遂行。この研究には、柳沢、菅野、沖野、SomvongTragoonrungがあたる。今年度はまず、日本側4名(柳沢、菅野、米山、山根)が9月10-16日にタイ国バンコク市を訪問し市場の見学、カセサート大学ならびに周辺のエビの養殖試験場、畜産農家、牛乳工場などを訪問した。またタイ測2名(Saichol Ketsa、Somvong Tragoonrung)が10月18-24日に日本国宇都宮市を訪問し、宇都宮大学ならびに周辺の切り花の生産地、種子会社、養殖研日光などを訪問した。

まずは、お互いの研究環境の理解を深めた。さらに、本研究テーマについての討論を行った。どのように各研究者が役割を分担するかについて相談した。また、東京大学農学部の2研究室を訪問し、研究設備を見学させて頂いた。今年度は、米山が文部省長期海外研修でオーストラリアに、菅野が学部長で公務に忙しく、また沖野が学術振興会の長期海外研修で米国に滞在とこの計画に参加できず、残りのメンバーで計画を実行した。したがって、日本側3名(柳沢、吉田、山根)が農産物の高度利用に絞って、6月3-9日にタイ国チェンマイ市郊外山岳地帯のロイヤルプロジェクト農園2ヶ所などを訪問した。ここでは吉田が農水省時代に送ったモモなど果物の木々を見た。またその栽培技術について意見交換した。さらにミャンマー国境の山岳民族の村を訪問し、昔モルヒネの素になっていたケシの栽培地帯ー現在電照菊の栽培地帯を訪問した。タイ側1名(Somvong Tragoonrung)は7月28日ー8月3日日本国の宇都宮大学ならびに東京農工大学を訪問した。ついで筑波の農水省の稲ゲノムプロジェクトを訪問し、遺伝子研究の現場を見学した。タイ側1名(Saichol Ketsa)は10月9-16日に日本国奈良市で行われた日本園芸学会大会に出席した。さらに吉田、山根と共に大阪府立大学を訪問した。お互いに、本研究についての理解を深め、花類については老化の働きをするエチレンの発生に関与する酵素の遺伝子についての共同研究を開始した。タイ国では暑い気候も幸いして農水産物はかなり大量に収穫されている。しかしながら、暑い気候のために腐敗して捨ててしまっている一次産物も多い。高度利用のたのPostharvest studiesが要求されている。本計画ではタイ国における農水産物の高度利用研究のための基盤をいかに築いていくかを調査し、具体化する方策を探ることを目的としている。本研究は2つのプロジェクトから成り立つ。1.タイ国の代表的で豊富に栽培されている園芸作物(例えばカトレアなど花類)を長期に保持させるために、内生植物生長調節物質を特定すること、および化学薬品をどのように処理するかについての観察調査。この研究には、吉田、米山、山根、Saichol Ketsaがあたる。2.タイ国の代表的で豊富に養殖されているエビ類の耐病性や過密養殖に耐えられる種類を特定すること、およびDNA分析によってどのDNAが関与しているかを特定すること。この研究には、柳沢、菅野、沖野、Somvong Tragoonrungがあたる。両大学の研究者が共同して考察検討を行い、対処法をカセサート大学側の研究分担者が行う。得られた結果について宇都宮大学において共同で検討してこの問題の解決にあたる。今年度はまずSaichol Ketsa教授が5月9-15日に日本を訪問し、宇都宮大学で山根助教授らとの共同研究を行った。またバナナのポストハーベストの方法について講演をして戴いた。
舌機能の発達過程における変異と歯列、口蓋三次元形態との関連

本研究は舌機能の発達に変異を示す小児に対し、三次元形状測定機などによる歯列口蓋の形態分析と超音波診断法による舌機能動態解析とを統合するシステムを構築し、術前の診断ならびに治療結果の評価などの臨床応用を目指すものである。平成8年度に超音波診断装置(東芝メディカル(株)SSA・250A)を導入し、装置の操作に習熟するとともに、舌機能変異の評価に最適なエコーウインドー、舌切断面などを決定した。また、個体間、個体内でエコー画像の定量的比較を行うために、ブローブ固定ユニットの組み込まれた頭部固定装置を考案製作した。平成8年度後半から平成9年度には、舌突出癖を伴い開咬を示す小児、および対照群となる臨床的正常咬合を示す小児について解析を行った。その結果、開咬群の口蓋形態は乳犬歯より前方の口蓋容積に変異が大きいことが示された。対照群の嚥下時舌背は、中央部に陥凹が生じ移動していくのに対し、開咬群では舌正中部から側方に至る広い範囲が一体となって下降し、中央部の陥凹形成が十分ではなかった。また、患児が各自の舌運動様式を正確に認識するために、三次元形状測定装置から入力した本人の顔面と上下歯列弓のなかで各自の舌が運動するアニメーション作製を最終目標とするサブプロジェクトに着手した。平成10年度には舌習癖除去装置装着後の舌機能の経時的変化について定量的に検討し、かつ各群の典型的な嚥下時舌背の動きを時系列による三次元表示としてあらわした。その結果、舌突出癖を有する患児に可撤式習癖除去装置を装着すると、舌中央部に形成される陥凹は依然として対照群より広範囲に及んでいるものの、辺縁部の舌運動は対照群のそれに近くなった。本研究は、舌機能分析と顎・顔面頭蓋および歯列口蓋の形態分析を統合するシステムを構築し、舌機能の発育過程に変異を示し、その結果歯列咬合に様々な異常が観察される小児に対する治療への適用を目指すものである。本システムは超音波診断装置(Toshiba,SSA-250A)、三次元曲面形状測定装置(テクノアーツ、GRASP-II30S)を用いた歯列石膏模型計測システム(同、GRASP-M)、および顔面生体計測システム(同、GRASP-F)、頭部固定装置、スキャナー、パーソナルコンピューターと、各種記録装置により構成される。平成8年度は、8月末に超音波診断装置を導入し、統合システムの完成を目標に研究を進めた。平成9年5月の小児歯科学会大会にて、顎・顔面頭蓋と歯列口蓋三次元形態とを再構築した画像上において、舌の立体的運動を再現するところまで発表する予定である。GRASP-Fによる顔面生体計測から得られたデータを用いて顔面の輪郭とし、スキャナーから入力した頭部X線規格写真による顎顔面頭蓋の骨格データとGRASP-Mにより得られた歯列、口蓋のデータを統合してはめ込み、まず、舌の立体的運動のバックグラウンドとなる三次元静止画像を描画する。舌運動の抽出にはBモード超音波断層法を用い、エコーウィンドウを大塚の方法により顎下部に設定し、ビデオテープに動画として記録する。このときプローブの保持装置は、GRASP-Fと連動した頭部固定装置上に設置し、顎・顔面頭蓋に対するプローブ位置の検出を行う。ビデオ画像から、Windows対応アプリケーション上で舌背面の輪郭検出を行い、クロックタイム毎に静止画像として出力する。こうして得られた舌各部位の静止画像をスムーシングして再構成し、顎・顔面頭蓋をバックグラウンドとして舌立体的運動のアニメーションを作成する。今年度は、東京医科歯科大学歯学部小児歯科に来院したHellmanの歯牙年齢IIIAの小児から、嚥下時に舌突出癖を有し前歯部に開咬の認められた10名、これらの認められないもの

10名を選択し、前年度構築した顎・顔面頭蓋形態および舌運動を対象とする統合型解析システムを適用し、その解析結果を比較検討した。超音波断層法による舌の動態解析では、エコーウィンドウは左右第1大臼歯最近心点をつなぐ直線を通る前額断面とし、舌の抽出にはM+Bモードを用いた。さらにMモードにおいては、前額断面上の口蓋に5計測点を設定し、これらの点における舌背の各運動を描出した。2mlの水道水を含ませた後咬合状態を保ったまま嚥下させることを、1回の舌運動規定動作とし、安静状態から次回の安静状態までを観察した。各計測点毎に規定動作を5回ずつ繰り返し、得られた画像をビデオテープに記録し、それぞれの位置での移動量、移動時間、速度等を解析した。その結果、正常群では舌正中部に陥凹が生じ、この陥凹部が移動することにより嚥下が行われるのに対し、舌突出群では舌正中部から側方にいたる広い範囲が一体となって下降しており、舌背中央に生じる陥凹の形成が十分に行われていないと考えられた。一方、ハロゲン光格子パターン投射型非接触三次元曲面形状計測装置による口蓋計測では、長径、深さにおいて舌突出群に変異が大きい傾向を示したが、容積、幅径においては、両群の間に有意な差はみられなかった。今後は口蓋表面をいくつかのブロックに細分し、矢状面や前額面における曲面形状を比較していく予定である。今年度は、習癖除去装置装着直後の舌運動の変化を解析し、その効果について定量的に検討した。被験者は、東京医科歯科大学歯学部附属病院小児歯科外来を受診した患者のうち、嚥下時舌突出癖を有し、tongue crib付可撤式舌習癖除去装置にて治療を行った男児5名女児5名計10名である。エコーウインドウは上顎左右第一大臼歯最近心点を通り咬合平面に垂直な前額断面とし、習癖除去装置装着前後で、口蓋縫合部(C点)、左右歯頸部(LおよびR点)、C点とL点,R点との中点(L′およびR′点)の計5点において、2mlの水道水を5回ずつ繰り返し嚥下させ、M+Bモードによる描出を行い記録した。Mモードによって描出された運動経路のうち、舌の嚥下運動開始から口蓋接触までの間を、反動部分、上昇部分、プラトー部分、下降部分の4ステージに区分し、移動量、移動時間とこれらの積分、速度等20項目を解析した。また、それぞれの計測値を前年度報告した正常児の値と比較した。さらに、Bモードによって描出された舌運動を再構築して嚥下時の舌背の動きを、時系列を用いて3次元表示した。可撤式習癖除去装置装着前後の比較では、C点及びL',R'点では両者にほとんど差が見られなかったが、L,R点において上昇部分を中心に、習癖除去装置を装着した状態で舌運動量が少なかった。習癖除去装置を装着した状態と正常群との比較では、C点L',R'点に装置装着前と同様な違いが認められるものの、L,R点において差はほとんど認められなかった。以上から、舌突出癖を有する患児に可撤式習癖除去装置装着することにより、辺縁部の舌運動は正常児のそれに近いものとなるものの、舌中央部に形成される陥凹は、依然として正常群と比べ広範囲に及んでいるものと考えられた。