hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
GISを用いた里山林における竹林拡大の様相と要因の解明

出現箇所としては広葉樹林や針葉樹林内が多く、放棄された田畑や雑地などもあった。結合の場合、結合した部分は森林や雑地などに広がっていた。消失後の土地利用は森林、田畑、宅地などさまざまであった。分裂は竹林内へ森林が広がったり、あるいは宅地へ転用されたことによってもたらされていた。一方、面積が増加した竹林の比率は期首の竹林数の1670%であり、荒武・三納地区で低く、本庄・小並地区では高かった。また、717%の竹林に面積の減少がみられた。グリッド化による解析では、今回の地区に関しては立地環境要因と拡大との間に関係は見いだせなかった。宮崎市広原・東上那珂(19712001年)、日向市美々津(19732004年)及び日向市平岩地区(19732003年)と延岡市細見町(19732003年、延岡地区)の3km×3kmの区域を対象とし、30年間の竹林動態の様相と地形要因との関係を、当該区域の空中写真とGISシステムを用いて10年間隔(4調査年次)で調査検討した。竹林は美々津及び平岩地区では人家の近くに多かったが、広原・東上那珂及び延岡地区ではほぼ全域に見られ、調査年次で大きな違いはなかった。竹林数は30年間の前後で比較すると、30年後には当初の1.24.1倍の増加となっており、地区及び調査年次間で違いがあり、ほとんどの地区で出現数が消失数を上回っていた。また各地区の総竹林面積は30年後では当初の2.39.0倍となり、竹林数同様、地区及び調査年次間で違いがみられた。竹林面積を個々に見ると、いずれの地区においても年次が進むにつれてばらつきが大きくなり、大きな面積の竹林が増加していた。一方、地形要因(標高、傾斜方向、傾斜角)との関係をみると、竹林数に関して特に顕著な増加がみられたのは、標高では50100m(美々津、広原・東上那珂地区)、100150m(平岩、延岡地区)、傾斜方向では南、南西、南東(広原・東上那珂地区)、傾斜角では1520°(広原・東上那珂地区)などであり、総竹林面積についても増加が顕著な標高、傾斜方向、傾斜角がうかがわれた。次に、大野(2002)の研究を基に個々の竹林を、変化無し(0)、新規出現(A0)、単純拡大(A)、結合拡大(A1)、分裂拡大(A2)、複数拡大(A3)、消失(B0)、単純縮小(B)、結合縮小(B1)、分裂縮小(B2)、複数縮小(B3)に区分し、タイプ別の箇所数の動向を調べたところ、いずれの地区及び調査年次間でもA系列が多く(1.55.2倍)、とりわけA0やAタイプが多く、一部の地区では標高50100m及び100150mで増加が顕著であったが、傾斜方向や傾斜角に関しては一定の傾向はみられなかった。調査は,宮崎県延岡市,西都市,国富町および宮崎市の4地区を対象として,約10年間隔(4時点)で約30年間(1973年2005年)について行った。分布する種は,ほとんどがモウソウチクであり,マダケ,ハチク,メダケが一部みられた。竹林はほとんどが田畑や集落の周辺に分布しており,ハチク,メダケは主に河岸で観察された。竹林の多くは竹の割合(樹冠投影面積)が80%以上であった。地区全体の総竹林面積はいずれの地区でも年次の経過とともに増加した。約30年後には当初の1.242.15倍となり,年次間・地区により差があり,管理状況の影響が推測された。一方,総竹林数は当初の0.811.06倍で,竹林面積に比べて変化は小さく,同様に年次間・地区で差が見られた。個々の竹林面積についてみると,概ね年次が進むにつれてばらつきが大きくなり,大きな面積の竹林が増加しており,このことが総竹林面積の増加をもたらしていると考えられる。それぞれの年次間における個々の竹林の変化の様相をみると,無変化,出現・消失,拡大・縮小,分裂・統合などが観察された。出現,拡大,結合は近辺の広葉樹林や針葉樹林内でみられた。
有限温度の非平衡場の理論における物理量の第一原理からの解析

本研究においては,有限温度の非平衡状況における系の物理的な振る舞いを第一原理より理論的に解析しました.特に,物理量に系の大きさへの依存性がある物理系から依存性が無い系へと連続的な変化を分析しました.また,三井隆久氏とともに様々な物体の表面やガスの有限温度の揺らぎを原子レベルで実験的に測定し,その理解を理論的にも検証しました.これらの測定は我々の新たな測定法の開発を経て初めて可能になったものです.この研究の目的は有限温度の場の理論における物理量のふるまいを第一原理より具体的に求め,それを理解することです.重イオン衝突,初期宇宙といった具体的な状況で生じる物理現象を念頭において研究を進めていく計画です.局所平衡,線型応答などといった仮定が,状況によってどの程度正しいのか第一原理より確かめることを行います.時間依存性のある非平衡系での物理量の振る舞いを解析します.さらに,粘性現象を場の理論で解析します.これらの研究では,仮定をおかずに第一原理から解析的な手法とシミュレーションを用いて研究していく計画です.本研究においては,有限温度の非平衡状況における系の物理的な振る舞いを第一原理より理論的に解析しました.特に,物理量に系の大きさへの依存性がある物理系から依存性が無い系へと連続的な変化を分析しました.また,三井隆久氏とともに様々な物体の表面やガスの有限温度の揺らぎを原子レベルで実験的に測定し,その理解を理論的にも検証しました.これらの測定は我々の新たな測定法の開発を経て初めて可能になったものです.2008年度には有限温度非平衡状況におけるFPU模型,Φ4乗模型などの物理的な振舞を研究しました.特に,FPU模型に場の理論で質量項に相当する項を採り入れると,熱伝導度の振舞がFPU模型,Φ4乗理論とも定性的に異なり,系のサイズ依存性が温度とともに変わるという結果を得ました.サイズ依存性が無いbulk behaviorを持つ場合からある場合へと連続的に移り変わるという意味で興味深いと思われます.これを含めた結果については論文として発表しました.Φ4乗理論,FPU模型を含めた一般的な模型について温度の空間依存性の非線型性と線型応答理論との関係について結果を得ているので現在これに関する論文を推敲中です.有限温度の非平衡状況における物理的な振舞から,一見非線型に見える現象のどこまでが本質的に線型応答理論で説明できるかが明らかにできると考えています.さらに,有限温度の非平衡物理についてのD. Kusnezov氏との共同研究について議論し,問題をより明確にし,計画を打ち合わせました.有限温度の本質は原子レベルにおけるゆらぎで有り,このゆらぎのスペクトラムを直接測定し,それを理解する研究を三井隆久とともに行いました.日常的に存在するゴムや生物資料などさまざな物質の表面のゆらぎを直接測定し,その結果を物質の物理的な性質と結びつけることができました。この測定法は比較的容易に今まで測定できなかったような物体の表面の有限温度の揺らぎスペクトラムを測定し,理論的な解析を用いてその物質の性質を求められるので意義が大きいと考えています。この結果は論文として投稿中であり,もう一本論文を推敲中です.さらに,この研究の方向上を発展させたものを現在継続して行っています.平成21年度は有限温度においては,三井隆久(慶應義塾大学日吉物理学教室)との物体の表面の熱ゆらぎの研究が大きく進展し,これを重点的に研究しました.この研究においては今まで測定されていない感度で表面の熱振動のスペクトルを直接測定し,理論的に解析しました.これまで測定ができなかったような複雑流体などについても測定が行えました.この測定法の特色はあらゆる表面に適用できることで,これを用いて,生物体の熱振動も観測し,解析しました.理論的にも,これまでとは異なった新しい解析法を用いています.これに関しては,既に論文を一つ発表し,もう二つ準備中です.さらに,この手法は表面の測定に限らず,汎用性が高いのも特徴で,さらなる実験と解析を行っています.この研究成果には実用的た応用もあると考えています.時間依存性のある系における非平衡現象についての研究については簡単なモデルを作り,数値シミュレーションを行いました.これにより,興味ある系のモデルを構築し,その性質を解析していく凖備ができました.量子的な非平衡系を第一原理より扱うために,サーモスタットの理論を整理し,シミユレーションを行いました.境界にサーモスタットを接続し,両端の温度が異なる場合にシミュレーションを行い物理的な解析をしたところ,物理的に理解が困難な状況が生じました.これは物理的に興味深い現象かも知れませんが,その一方,この系の固有の特殊な現象かも知れません.よって,さらに詳しく解析を続けているところです.今年度は有限温度における揺らぎを直接測定し,そのスペクトルの物理的性質を理解する研究を重点的に進めました.これに関しては,主に2つの方向を追求しています.1つは,様々な物質の種類による振動の振る舞いの差の特定とその理解です.特に,固体,液体,そして複雑流体について振動を測定した結果を理論的に解析しています.2つ目の方向は,表面振動に限らず他の振動を測定した結果を物質の物理的な性質から理解することです.現在この研究についての論文を推敲中で,さらに大きな進展が得られると思っています.これらの研究は三井隆久氏と共同研究で行っています.

内容が既存の研究と比べてユニークであり,画期的な面があると考えています.時間依存性のある系における非平衡系現象の分析は現在,比較的単純な模型で,物理的な振る舞いを場の理論の性質から理解することを行っています.この研究は解析的な手法とシミュレーションの両方を用いて行っています.これは,実際の重イオン衝突などにおける研究を念頭において,それを簡単化した状況でダイナミックスからどのように有限温度や化学平衡が得られるかを調べています.場の理論において粘性の振る舞いを第一原理から理解する研究については,境界条件を導き,数値計算をすることを続けています.境界条件があってダイナミックスにより粘性が生じるので,正しい境界条件を入れることが重要です.適切な境界条件を導くための条件を整理することができつつあると考えています.平成23年度の研究は,表面の有限温度のゆらぎを直接測定する研究を中心として行いました.一般にあらゆる表面は有限温度で常時振動していますが,その振幅があまりにも小さいため,その性質を直接調べることは困難です.いわゆる量子力学的なショット雑音があるために,通常の方法では精度の高い測定をすることはできません.我々の研究では,独立な複数の測定の相関を用い,画期的な方法を用いて雑音を消去し,他の方法に比較して高い精度で表面振動のゆらぎのスペクトルを直接測定し,その性質を第一原理より分析しています.傾きのゆらぎと変位のゆらぎの両方について解析を進め,液体表面については基本的な性質を解明することができました.この研究は独自のものであり,前例が無く,今後重要な意味を持って来ると考えています.この研究は三井隆久氏と共同で行っており,現在論文1篇投稿中で,さらにもう1篇準備中です.有限温度の非平衡系の研究では,第一原理よりどのようにして,系統的に輸送係数を求めるかを現在調べています.近年,数値計算の発展により,数値的に一部の物理量を求められる格子系は多くありますが,解析的には求めることは困難です.これをいかにして系統的に近似して求めるかを現在までも研究しています.計算できる方法を明らかにしつつあり,近日中に発表する予定です.また,粘性係数は重イオン衝突などでも近年重要な意味を持つ非平衡系の輸送係数ですが,これを第一原理より場の理論で求める方法を研究しています.これに関しては,大規模な数値シミュレーションをする準備を整えているところです.平成24年度の研究は,三井隆久氏と共同で様々な物質の有限温度のゆらぎを原子スケールで直接測定し,それを理論的に解析する研究を集中的に行いました.有限温度では,あらゆる物質が原子レベルで運動しており,これが統計物理,熱力学等で扱う有限温度の物質の振る舞いの根源です.原子レベルでの揺らぎは小さく,通常の測定法では散射雑音などの雑音に埋もれてしまい,直接測定することは困難です.我々は,本質的に新たな測定技術を開発し,これを用いて散射雑音を除去し,今まで見ることのできなかった揺らぎのスペクトルを測定しています.これについて,様々な物質の表面の熱振動を測定した結果とその分析を論文2編発表しており,さらに論文を投稿準備中です.そこでは,通常使われる流体力学的な理論を高い精度で検証したとともに,その限界を見ることができたと考えています.
マルチオミクスデータと機械学習に基づく廃水処理プロセスの新規制御技術の創成

本研究では、未培養微生物が90%以上を占める廃水処理汚泥微生物群の代謝機能をオミクス解析により明らかにし、汚泥微生物群の多様性、機能遺伝子、各種オペレーションデータ等からなる「廃水処理データベース」を構築する。さらにこれらのデータを活用することで、「微生物関連廃水処理制御因子」を発見することを目指している。初年度においては、実規模都市下水処理施設の活性汚泥反応槽8基と消化タンク6基から汚泥試料を月1回程度の頻度で定期的に採取し、活性汚泥約100個、消化汚泥約70個を凍結保管するとともにオペレーションデータを蓄積した。また、それらの試料の一部において16S rRNA遺伝子に基づく微生物群集構造解析を実施した。解析の対象とした都市下水処理施設では、一部の最終沈殿池の運転停止に伴い、前段の活性汚泥反応タンクへの流入下水量を一時的に上昇し、その後、通常負荷に戻すという変則的な運転が実施された。その間、処理水質は概ね良好な状態を保ったが、通常負荷に戻した後にアンモニアの一時的な蓄積が観測された。流入下水負荷上昇からの2ヶ月に渡り活性汚泥の微生物群集構造を解析した結果、負荷上昇直後はアンモニア酸化細菌として知られるニトロソモナス属細菌の存在量が極めて低く、時間経過とともに存在量が回復する傾向にあった。存在量比に基づくネットワーク解析を実施したところ、ニトロソモナス属細菌は多くの微生物と有為な相関関係を築いており、活性汚泥微生物ネットワークの中核微生物の一つであることが明らかとなった。さらに、「逐次モニタリングリアクターによる実証実験」の前準備として、石化産業の重要な原料であるポリエチレンテレフタラートの製造工程から生じる廃水をモデルとしたラボスケールリアクターを構築し、200日程度の連続処理実験を実施し、COD除去率90%以上を達成した。研究開始の初年度となる今年度の研究計画においては、「活性汚泥・消化汚泥試料の採取」および「メタゲノム用サンプルの選定に向けた微生物群集構造解析」を主な実施項目として予定していた。「活性汚泥・消化汚泥試料の採取」においては、活性汚泥反応槽8基と消化タンク6基から、合計で活性汚泥約100個、消化汚泥約70個を採取することができた。また、「メタゲノム用サンプルの選定に向けた微生物群集構造解析」においては、採取した試料の一部を対象とした試験的な微生物群集構造解析の成果から、活性汚泥微生物群集におけるアンモニア酸化細菌の動体を明らかにすることができた。さらに、全体計画の後半に予定している「逐次モニタリングリアクターによる実証実験」の円滑な開始に向け、リアクターの構築と連続運転実験を行うことができた。来年度以降は、本課題の重要研究課題である「機械学習による機能未知メタゲノム情報データベースの構築」と「械学習による「微生物関連制御因子」の特定」の実施に向け、引き続き各種汚泥試料を採取するとともに、微生物群集構造プロファイルの解析を実施して、それらの中からショットガンメタゲノムシークエンス等の解析に用いる試料を決定する。また、「逐次モニタリングリアクターによる実証実験」において連続処理実験を継続するとともに、リアクター内部に生じた汚泥の微生物群集構造を解析する。

また、「メタゲノム用サンプルの選定に向けた微生物群集構造解析」においては、採取した試料の一部を対象とした試験的な微生物群集構造解析の成果から、活性汚泥微生物群集におけるアンモニア酸化細菌の動体を明らかにすることができた。さらに、全体計画の後半に予定している「逐次モニタリングリアクターによる実証実験」の円滑な開始に向け、リアクターの構築と連続運転実験を行うことができた。来年度以降は、本課題の重要研究課題である「機械学習による機能未知メタゲノム情報データベースの構築」と「械学習による「微生物関連制御因子」の特定」の実施に向け、引き続き各種汚泥試料を採取するとともに、微生物群集構造プロファイルの解析を実施して、それらの中からショットガンメタゲノムシークエンス等の解析に用いる試料を決定する。また、「逐次モニタリングリアクターによる実証実験」において連続処理実験を継続するとともに、リアクター内部に生じた汚泥の微生物群集構造を解析する。
深層学習を加速するアレイ型汎用計算アーキテクチャに関する研究

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。「小型・低電力で柔軟な学習型ハードウェアシステムの構築」のために、実用的に使用可能なニューラルネットワーク計算システムアーキテクチャを探索する。大量のデータと演算を要する深層学習を効率的に計算するハードウェアアーキテクチャの探索として、平成29年度は、深層学習を構成するニューラルネットワーク(DNN: Deep Neural Network)の構造から最適な計算手法を解析し、最適なアーキテクチャの解の一つを提案・実装するにまで至った。まず、そこで、DNNの代表格である、畳み込みニューラルネットワーク(CNN: Convolutional Neural Network)を二値化させた時の実行性能を最大化させる手法をField Programmable Gate Array (FPGA)をベースに解析した。その結果、商用のFPGA上でDNN演算の最小演算単位であるシナプス計算を1秒間に8兆回行えることを実証した。この結果をまとめ、2つの国内会議と1つの国際会議で発表した。これらの解析から、さらなる実用かつ汎用的なDNNハードウェアアクセラレータを目指して、演算精度とハードウェアの特性を再考した。DNNの性能向上とともに、より高難度なタスクが要求されていることから、演算精度を保ちつつ効率的に計算できる方法として、対数量子化に着目し、解析を行った。この結果を基に、対数量子化に最適なハードウェアアーキテクチャを探索した。これを実際に設計・実装し、3次元積層技術を用いたチップに搭載させ、業界最高峰の国際会議、International Solid-State Circuits Conference (ISSCC)で発表した。当初の計画では、当該年度は、ニューラルネットワークのロバスト性を活かして、ハードウェア志向アルゴリズムの解析を行うに留まっていた。そこで、量子化近似に着目して、ソフトウェアシミュレーションにより、解析を進めた。しかし、実際は、この結果を基に、対数量子化に最適なハードウェアアーキテクチャを探索及び回路実装にまで至った。対数量子化を用いると、高コストな乗算器を加算器のみで表現できる。この特性を生かして、要求されるタスクの難易度に応じて、データの数値表現に用いるビットの大きさを可変にできるシリアル演算を適用させた。さらに、2次元演算アレイを複数の演算コアに分割し、それぞれにプログラム可能な軽量プロセッサを実装して、任意のDNNの形を高速に演算させる手法を提案した。これを実際に設計・実装し、3次元積層技術を用いたチップに搭載させ、業界最高峰の国際会議、International Solid-State Circuits Conference (ISSCC)にて発表した。これらの成果は、実回路チップに実装できる機会を得たことから、計画をかなり前倒しにして得ることができた。現在、上記成果をまとめたものを、学会誌への投稿に向けて執筆中である。今後は、ここで得られた知見からアーキテクチャを再考し、演算機構のみならず、より効率的なメモリシステムを解析していく予定である。汎用的なシステム構築のために、ネットワークの構造変化に対応する、動的再構成可能アーキテクチャの探索を行なう。この評価をソフトウェアシミュレーションし、1cm角のチップを想定した面積・電力の効率的なハードウェアシステムを提案する。ここまで得られた結果をまとめ、論文発表を積極的に行い、この成果を世界に広めるとともに、国外の研究者を訪問し、研究交流を行なう。
重力波観測を用いた中性子星内部における物質構造への制限の可能性

星の最期に起こる超新星爆発の後に残される中性子星は、その内部が非常に高密度となり地上実験からそのような物性を決めるのは非常に困難である。そのため、中性子星は超高密度領域における物理を調べる最適な実験室と言える。実際、星の振動から星内部の情報を得ると言う星震学がある。そこで本研究では、中性子星の振動を解析し、得られた星の振動数が、どのように超高密度な星内部状態の影響を受けるかを調べた。特に、中性子星の中心付近では、通常のハドロン物質からクォーク物質に相転移を起こすことが示唆されているが、そのような相転移の存在が観測的にどのような変化を及ぼすかに着目する。まずは、ハドロン・クォーク相転移を含むような現実的な状態方程式に対する、ズレ弾性率を導出した。その結果、中性子星表面付近のクラスト層における弾性率に比べ、1000倍も大きくなる事が分かった。そこで、実際にズレ振動の振動数を求める為の数値コードを作成した。そして、ハドロン・クォーク物質から成る混合相の厚みをコントロールするパラメータであるクォーク物質の表面張力の値を幾つか用いて数値計算を行った。その結果、ハドロン・クォーク物質混合相におけるズレ振動数はその表面張力に強く依存すること、中性子星表面付近のクラスト層での振動数より10倍程度大きくなることが分かった。特に、ハドロン・クォーク相転移でのズレ振動に於ける基本振動数は、クォーク物質の表面張力に比例する事がわかった。つまり、観測が進み中性子星からの振動が上手く同定できるようになれば、地上実験では決める事の困難なクォーク物質の表面張力の値に、制限が付けられると期待される。実際、このような制限は、地上での実験とは全く異なる種類の観測的な制限であり、クォーク物質に対する相補的な制限が可能であると期待される。24年度が最終年度であるため、記入しない。超新星爆発後に生成される中性子星内部は非常に高密度となるため、その物性を地上実験から決めるのは困難である。そこで、我々は中性子星の天文学的観測を通した、超高密度領域での物性に対する制限の可能性を調べている。特に、中性子星の中心付近では、ハドロン物質がクォーク物質に相転移を起こすことが示唆されているため、そのような場合に相転移の効果が観測的にどのような影響を引き起こすかに着目している。そこで、まずはハドロン・クォーク相転移を含むような現実的な状態方程式を用いた、ズレ振動の振動数を求める為の数値コードを作成した。そして、ハドロン・クォーク物質から成る混合相の厚みをコントロールするパラメータであるハドロン・クォーク間の表面張力の値を幾つか用いて数値計算を行った。その結果、ハドロン・クォーク物質混合相におけるズレ振動数はその表面張力に強く依存すること、中性子星表面付近のクラスト層での振動数より大きなものになることが分かった。特に、ハドロン・クォーク相転移でのズレ振動は、クラスト層でのそれとは独立な振動であるため、場合によっては中性子星の振動に起因する観測量を用いて、ハドロン・クォーク間の表面張力の値への制限が出来るかもしれない。このような高密度領域での物性に対する制限は、地上での核実験とは全く異なる種類の観測的な制限であり、クォーク物質に体する相補的な制限が可能であると期待される。また、ハドロン・クォーク物質混合相におけるズレ振動の解析は本研究が初めてである。当初の計画通り、振動計算の数値コードの作成、及びパラメータサーチができた。

また、ハドロン物質からクォーク物質への相転移の痕跡を観測的に知得る可能性を初めて示した。24年度が最終年度であるため、記入しない。中性子星からの重力波は未だ観測されていないが、軟γ線リピータでの巨大フレア現象における準周期的振動は中性子星の振動に起因していると考えられているので、この観測量との比較を行う。また、ハドロン・クォーク相転移が重力波にどのような影響を与えるかについて調べる。
オートファジーにおける膜形成過程の統合的理解と制御剤探索

2016年にノーベル生理学・医学賞を受賞された大隅良良典先生が見つけられたオートファジーは、細胞が飢餓など非常事態に陥った際に生き延びようとするための機構である。例えば、細胞が飢餓に陥ると、その場を生き延びるために細胞質やオルガネラなどの一部を分解し再利用して必要なものを作り出すことで生き延びる。その際に、直径1umのオートファゴソームというオルガネラにより行われる。オートファジーの本格的な研究が始まって20年強経つが、未だに緊急事態にできるこのオルガネラがどうできてくるのか詳細なメカニズムがわかっていない。本課題では細胞内でどのようにオートファゴソームが作り出されるのか、多面的に解析をする。A)飢餓誘導により起こるオートファジーの分子機構の解明オートファゴソームの形成場が小胞体・ミトコンドリア接触部位(MAM)であることを明らかいしたが、他のAtgやオルガネラとの関係のより詳細な解析を行った。主に光学顕微鏡を駆使して行い、最上流因子らも飢餓応答でMAMに局在することが明らかになった。B)小胞輸送に関わる因子の中でオートファジーに関わる因子を探索する。イメージングベースでのスクリーニング系を立ち上げsiRNAスクリーニングを実施し、候補因子が幾つかみつかった。セカンダリースクリーニング、サードスクリーニングを実施し候補を絞り、現在フェノタイプを観察している。最上流因子の局在に関与する可能性をもつ因子が現在候補となっている。C)飢餓時のMAMのプロテオミクス解析なぜオートファゴソームがMAMで形成されるかに迫るため生化学的にMAM画分を取りプロテオミクス解析を行っている。MAM画分の精製にかなり時間を費やしたがようやくコンスタントに同じ結果をだせる精度にもってこれた。現在一回目の解析がおわり候補を絞っている。同時に2度目3度目のプロテオミクス解析を行っている最中である。D)オートファジーに優位性の高い薬剤の探索大阪大学がもつ薬剤ライブラリーを用い、イメージングベースの薬剤スクリーニングを開始した。候補がいくつかとれてきている状態である。新たなオートファジーに関与する因子の可能性をもつものが取れており、またそれが上流因子の局在に必須な可能性があり、期待が高まる。薬剤スクリーニングやプロテオミクスに関しては今後検証が必要であり、候補が絞れることが期待される。(A)飢餓時のオートファゴソーム)膜形成の分子機構の解明オートファゴソームの形成場である小胞体・ミトコンドリア接触部位に最上流Atg因子も飢餓がかかると局在することがわかった。中でも、唯一の膜タンパク質であるAtg9は小胞に乗っているといわれているが、それらの局在パターン2種類あることも突き止めた。また、形成場に局在する小胞体因子も見つけその関与の解析を行った。(B)小胞輸送に関わる因子のオートファゴソーム膜形成への関与の有無イメージングベースのスクリーニングの結果から幾つかの候補因子を絞った。今年度はその中の一つに主に解析した。飢餓時にある上流因子が小胞体・ミトコンドリア接触部位に局在するために関与する因子の可能性がある。ノックダウンやノックアウトを用いオートファジーへの影響の解析、また局在解析を行った。(C)飢餓時の小胞体・ミトコンドリア接触部位のプロテオミクス飢餓ありなし、オートファゴソーム形成の上流に関与する因子をノックアウトした細胞など含めて、小胞体・ミトコンドリア接触部位を単離しマス解析を行った。それらの中から飢餓時に溜まったものの共通因子を主に次の解析に回した。全てを見られてはないが、幾つかポテンシャルをもつ因子をみつけた。(D)優れたオートファジー制御剤の探索オートファジーの亢進を示唆する化合物はみつかったが、その後の解析に苦戦している。オートファゴソーム膜形成場にどのようにAtg因子が来られるのかに繋がりうる因子をみつけられ、その解析は進んでいる。また、上流因子が飢餓時にどのような挙動を示すのか等形成過程における解析も進んでいる。化合物がどこにどのように効いているかはやや遅れているが、プロテオミクス解析からポテンシャル因子が見つかってきておりオートファゴソーム膜形成の分子機構の解析に繋がる。オートファジーは細胞内の大規模な分解システムで、飢餓時に誘導され、細胞質やオルガネラの一部を分解し、再利用することでその場を生き延びる糧にする。また、細胞内の品質管理のために、常に低レベルでオートファジーが起こっており、凝集塊やダメージをうけたオルガネラなどを取り除く。近年では多くの疾患との関係も報告され注目を浴びている。本研究では、主にオートファジー誘導時にできるオートファゴソームの形成機構の解明に関わる研究を幾つかのテーマで行ってきた。それぞれの研究成果の概要を示す。A)オートファゴソームが小胞体・ミトコンドリア接触部位で形成されることを以前報告したが、さらなる解析から、オートファゴソームは小胞体側でできることがCLEMを用いた解析から明らかになった。また、小胞体のなかでも曲率の高いところを好むこと、小胞体形成に必要な因子をノックダウンするとオートファゴソーム形成効率が落ちることも明らかとなった。小胞体との密な関係がみられた。B)小胞体から細胞膜への輸送経路に必要な因子のオートファゴソーム形成への必要性を網羅的にスクリーニングした結果興味深い因子がとれてきた。

その因子はオートファゴソーム形成上流因子を小胞体・ミトコンドリア接触部位に局在させるのに必要な可能性がでてきている。もう少しで論文にする予定である。C)小胞体・ミトコンドリア接触部位を生化学的に単離し、MASS解析にかけた。取れてきた数十個がオートファジーに必要か解析をつめ、候補がとれてきている。実際に形成過程のどの部分に関与するのか解析途中である。D)オートファジーに効果のある可能性のある化合物がどの細胞腫に効果をしめすか、どの過程に効いているのかつめている。病気の回復、あるいは悪化するかを観察予定である。2016年にノーベル生理学・医学賞を受賞された大隅良良典先生が見つけられたオートファジーは、細胞が飢餓など非常事態に陥った際に生き延びようとするための機構である。例えば、細胞が飢餓に陥ると、その場を生き延びるために細胞質やオルガネラなどの一部を分解し再利用して必要なものを作り出すことで生き延びる。その際に、直径1umのオートファゴソームというオルガネラにより行われる。オートファジーの本格的な研究が始まって20年強経つが、未だに緊急事態にできるこのオルガネラがどうできてくるのか詳細なメカニズムがわかっていない。本課題では細胞内でどのようにオートファゴソームが作り出されるのか、多面的に解析をする。取れている候補因子が本当にオートファジーに必要か詰めていく。またMAM関連因子や薬剤は現在あがっている候補の2次、3次スクリーニングを行い候補を絞る。イメージング解析による上流因子とMAMの関係は揃い次第論文にする予定である。候補因子の機能解析に全力をあげる。上流因子と小胞体・ミトコンドリア接触部位との関係の解明を進める。薬剤による影響の解析も進める。29年度が最終年度であるため、記入しない。細胞生物29年度が最終年度であるため、記入しない。
antisenseRNAによるsteroid sulfatase(STS)遺伝子の発現抑制-X-linked ichthyosisの細胞モデルの確立

本研究では、in vitroにおいてin vivoと同様の組織像を再現できる培養系が必須であり、この新しい培養系の確立は実験の成否に関わる絶対的条件である。そこで、実験の順序を一部変更し、"in vitroにおける表皮形成の再現"という課題より実験を開始した。まずコラーゲンゲル内に線維芽細胞の株化細胞である3T3細胞を封入し、この上で株化角化細胞を培養し、その後ゲルを培養ディッシュより剥離し培養液中に浮遊させ、この状態で更に5日培養を継続した。上記の手法によりin vivo類似の組織像が得られるものと予想されたが、残念ながら角化の最終過程における組織像は本実験の条件を満たすものではなかった。これらより得た実験的再現表皮の組織像はその後の実験の条件を満たすものではなかった。そこで近年培養肝細胞に機能的役割を果たさせることの出来る培養方法が確立されたので、この手法を用いて表皮細胞を培養してみた。尚、実験にはin vivoに近い状態を再現するため、包皮より得た正常角化細胞と線維芽細胞を用いた。この操作により培養細胞は球体を形成したまま培養液中に浮遊しながら分化した。興味深いことに表皮細胞はこの培養方法では角化しないまま重層化し、4日目を過ぎると急速に死滅した。現在、最近新しい形態形成因子としてepimorphinが注目を集めているが、これを上記の培養系に加えることを試みている。またもう一つの課題である培養細胞への遺伝子導入についてエレクトロポレーション法に関する基礎的研究を行った。導入する遺伝子は既に入手してあった毛型ケラチン遺伝子を用い、数多くの株化培養細胞にこれを導入し、発現してきた毛型ケラチンは特異的なモノクローナル抗体により組織化学的手法により検出した。以上の実験を現在継続中であり、早晩何らかの成果が得られるものと確信している。そこで、実験の順序を一部変更し、平成6年度に実施予定であった“in vitroにおける表皮形成の再現"という課題より実験を開始した。尚、実験にはin vivoに近い状態を再現するため正常ヒト皮膚より分離した角化細胞と繊維芽細胞を用いた。まずコラーゲンゲル内に繊維芽細胞を封入し、この上で角化細胞をKeratinocyte Growth Medium中でconfluentに達するまで培養した。その後ゲルを培養ディッシュより剥離し培養液中に浮遊させ、この状態で更に20%fetal calf serum in DMEM中で5日培養を継続した。またcontrolとして繊維芽細胞を含まないコラーゲンゲル上で同様に角化細胞を培養した。これは以下に述べる点において技術的問題があったものと思われるのでその改善策について考察した。最近の報告によれば、培養細胞がin vivoに近い構造を示すには生きたfeeder layerは必要ではなく凍結保存した真皮でも充分であり、またmatrix側を工夫するするより細胞の置かれた環境、つまり酸素との接触をより高める必要があるとのことである。そこで現在epidermal sheetをliquid-air interfaceにおいて培養することを試みている。また、最近新しい形態形成因子としてepimorphinが注目を集めているが、これを上記の培養系に加えることを試みている。以上の点を考慮に入れて実験を継続中であり、早晩何らかの成果が得られるものと確信している。

そこで"in vitroにおける表皮形成の再現"という課題に重点を置き実験を行った。しかしながら残念なことに数多くの試みにもかかわらず、これらより得た実験的再現表皮の組織像はその後の実験の条件を満たすものではなかった。そこで近年培養肝細胞に機能的役割を果たさせることの出来る培養方法が確立されたので、この手法を用いて表皮細胞を培養してみた。まず包皮より得た正常表皮細胞と線維芽細胞をポリイソプロピルアクリルアミド上で培養し、これに紫外線を照射することによりポリマーを培養皿より遊離した。この操作により培養細胞は球体を形成したまま培養液中に浮遊しながら分化した。興味深いことに表皮細胞はこの培養方法では角化しないまま重層化し、4日目を過ぎると急速に死滅した。現在、新しい形態形成因子として注目を集めているepimorphinを培養系に培養系に加えることを試みている。またもう一つの課題である培養細胞への遺伝子導入について基礎的研究を行った。まず当初考えていたリポフェクチンによる方法よりエレクトロポレーション法の方が導入効率が良いと言われているので、この方法を試みることとした。導入する遺伝子は既に入手してあった毛型ケラチン遺伝子を用い、数多くの株化培養細胞にこれを導入した。発現してきた毛型ケラチンは特異的なモノクローナル抗体により組織化学的手法により検出した。これにより導入効率を検討したところ、エレクトロポレーションはリポフェゥチンより効率が良いものの、残念なことに表皮細胞は遺伝子導入後生存率が激減した。現在条件の設定を検討中である。以上計画は当初の目標より遅れているものの着実に進展中である。
血管壁レニン-アンジオテンシン系に関する基礎的研究

近年,臨床的にアンジオテンシン変換酵素阻害薬の降圧薬としての有効性が高く評価され,第一選択薬と位置づけられるようになった。本薬物の作用機序は,既知のレニン-アンジオテン系やカリクレイン-キニン系のみでは説明できない。申請者はある種の高血圧動物の高血圧維持期にアンジオテンシン変換酵素活性上昇による血管壁レニン-アンジオテンシン系の亢進を見いだした。以後,血管壁レニン-アンジオテンシン系の重要性が注目される様になったが血管壁におけるアンジオテンシンIの産生機序は不明であった。本研究はまず,腎摘ラットの血液および血管組織中のレニン活性(抗レニン抗体で抑制されるアンジオデンシンI生成活性)の経時変化を比較することにより,血管壁独自のレニン活性が測定できることから,血管壁レニンの存在する可能性を生化学的に明らかにした。実際,正常血圧者の胃全摘術時に得られた非病的状態の胃大網動脈においてもレニン活性が存在することが明らかになった。さらに,血管内皮を除去した標本では無処置の標本に比べて有意にレニン活性が低値であったことから,内皮細胞にレニンが存在することが示唆された。そこで,リコンビナントヒトレニンに対する特異的な抗体を用いて,同動脈を免疫組織化学的に検索すると内皮細胞に特異的な陽性染色が得られた。以上のことから,生理的な状態で血管の内皮細胞にレニンが存在することが明らかにった。このレニンが血中から取り込まれたものか,内皮細胞で合成されたものかは結論が得られなかったが,レニン基質が血管壁に存在する事実と考え合わせると,アンジオテンシンIが血管内皮で産生されることが示唆された。従来より,高血圧や動脈硬化の発症,維持,伸展と血管内皮の関連が指摘されてきたが,血管壁レニン-アンジオテンシン系の面から考えても,血管の緊張性調節における血管内皮機能の重要性があらためて認識された。平成3年度は、1.腎摘ラットにおける血漿および血管におけるレニン-アンジオテンシン系の各コンポ-ネントの経時変化、2.同ラットの血管壁におけるレニンの存在を免疫組織化学的に検討し、以下の成績を得た。1.6週齢のウィスタ-系ラットを用い、両腎摘出術を施行し、12時間、24時間および48時間後の血漿レニン活性、血漿アンジオテンシン変換酵素活性および大動脈、腸間膜動脈、ならびに肺組織のレニン活性(抗レニン抗体で抑制されるアンジオテンシンI生成活性)を測定した。血漿アンジオテンシン変換酵素活性は腎摘による影響を受けなかったが、血漿レニン活性は腎摘12時間後に激減した。しかし、血管組織のレニン活性は低下傾向を示したが、血漿レニン活性ほどの変化ではなく、腎摘48時間後でも測定可能であり、蛋白当りの比活性は血管組織の方が血漿よりも高値であった。従って、血管組織中のレニン活性はサンプル作成中に混入した血液由来のものではなく、血管壁に存在していたものと考えられる。2.腎摘後48時間経過したラットを潅流固定後、摘出した胸部大動脈より切片を作成し、抗レニン抗体を用いて免疫組織化学的にレニンの存在を検索した。腎蔵の傍糸球体細胞が染色された条件と同じ条件下で大動脈の内膜にレニン陽性染色が観察された。

腎摘によるレニンーアンジオテンシン系の各コンポ-ネントの経時変化は組織レニン-アレジオテンシン系を論ずる上で必須のデ-タと考えられる。特に血漿と血管壁レニン活性の成績より、血菅壁独自のレニンの存在が生化学的に示唆され、さらに血漿レニン活性が最小となった時期の血管壁内膜にレニンの存在を免疫組織化学的にも観察することが出来たことは、血管壁レニンの存在を支持する有力な成績と考えられる。平成4年度は、昨年度にラットで得られた血管壁レニンの存在をヒトで証明するために、手術時に得られたヒト摘出血管を用いてレニンの存在を生化学的ならびに免疫組織化学的に検討した。1.胃全摘術の際に同時に摘出された大網より非病的状態の胃大網動脈を分離した。患者はすべて正常血圧者であった。一本の動脈を二つに分け、一方の血管の内膜面を綿花で擦過することにより内皮除去標本を作成し、無処置の標本と比較した。各々のホモジネート中のアンジオテンシンI生成活性を測定し、ヒトのリコンビナントレニンに対して特異的なレニン抗体ならびにヒトレニンに選択的なレニン阻害薬(KRI-1314)の効果を比較した。過剰量のレニン抗体ならびにレニン阻害薬により抑制されたアンジオテンシンI生成活性はほぼ同じ値が得られ、この活性をレニン活性と考えた。その結果、無処置で内皮が正常な動脈標本中のレニン活性の方が内皮を除去した標本よりも有意に高値であった。2.上記の動脈を摘出後直ちに固定し、免疫組織化学的な方法でレニンの存在を検索した。その結果、ヒト胃大網動脈の内皮細胞に強い陽性染色が得られ、充分量のレニンを前もって加えた抗体では染色されなかった。以上のことから、正常血圧者の非病的な状態の血管の内皮細胞にレニンが存在していることが明らかになった。このレニンが血中から取り込まれたものか、内皮細胞で合成されたものかは結論が得られなかったが、レニン基質が血管壁に存在する事実と考え合わせると、アンジオテンシンIが血管内皮が産生される可能性が明らかになった。従来より、高血圧や動脈硬化の発症、維持、伸展と血管内皮の関連が指摘されてきたが、血管壁レニンーアンジオテンシン系の面から考えても、血管内皮の重要性があらためて認識された。
細胞外基質の老化が骨芽細胞の分化に与える影響の遺伝子発現解析

骨のリモデリング機能は加齢によって低下するため,生体の加齢に伴う骨芽細胞の機能低下が骨の老化変化に大きく関与しているものと思われる。そして,このような退行性の病態過程におけるこれら歯周組織の変化あるいは組織再生時に関与する生体成分の役割については不明な点が多い。そこで,老化の重大な因子である活性酸素で処理した骨芽細胞あるいはコラーゲンやフィブロネクチン細胞基質の老化モデルを応用して、マウス由来骨芽細胞様細胞MC3T3-E1細胞の未分化間葉細胞から骨芽細胞への分化そして骨形成に至るプロセスに与える影響について遺伝子発現とともに検討を加えた。芽細胞様細胞MC3T3-E1細胞を活性酸素を作用させた状態で培養を続けると,明らかに石灰化様物質の沈着が減少した。また,骨芽細胞の重要機能であるアルカリフォスファターゼやオステオカルシン,タイプ1コラーゲンの遺伝子発現が抑制されていた。このことは,老化という環境は正常な骨芽細胞を遺伝子発現レベルから変化させていることを現しており,細胞外基質の老化が骨芽細胞の性質変化に大きく関与していることが考えられる。これらゲノムバイオロジー技術を応用した本研究の推進によって老化が与える未分化間葉系細胞の骨芽細胞への分化、骨形成課程の抑制に関連する遺伝子を未知遺伝子を含めて同定することが可能となる。本研究成果によって老化による顎堤の退行性変化を抑制あるいは積極的な再生を期待できるような生命科学的アプローチによる補綴歯科医療の糸口がえられる。歯科医学領域におけるテーマとして補綴学への応用を取りあげ、顎骨組織の老化に伴う特異遺伝子の探索、そして骨組織再生に貢献する遺伝子の探索は最重要であり、今後の歯科医学に多大な貢献が果たせるものと考える。細胞基質タンパク質の老化変化が骨形成に与える影響については不明な点が多い。当研究室において、ラット骨芽細胞に活性酸素を作用させたFN上で培養し、骨形成に与える影響を検討した結果、活性酸素処理した群は,無処理群に比べて骨結節が著明に減少することを報告した(Mech Ageing Dev,98:113-125,1997、Ann Periodontol,3:350-369,1998)。しかしながら病態過程におけるこれら歯周組織の病態変化あるいは組織再生時に関与する生体成分の役割については不明な点が多く、特に転写因子レベルでの解明は進んでいない。当研究室グループでは、骨芽細胞を活性酸素処理したFN細胞外基質上で骨芽細胞を培養し、骨結節の形成が著明に抑制することを見いだしている。さらにこの現象がどのような遺伝子発現の変化に起因しているかを検索した結果、活性化酸素処理したFNによって骨芽細胞のI型コラーゲン、アルカリホスファターゼ遺伝子のmRNAレベルが低下していることを明らかにしている(Mol Genet Metab,65:31-34.1998)。本研究では、老化の重大な因子である活性酸素で処理したコラーゲンやフィブロネクチン細胞基質の老化モデルを応用して、マウス由来骨芽細胞様細胞MC3T3-E1細胞の未分化間葉細胞から骨芽細胞への分化そして骨形成に至るプロセスに与える影響について20,000遺伝子のcDNAマイクロアレイ解析を行う。現在のところ、歯科医学研究に20,000にものぼる遺伝子発現のトランスクリプトーム解析を応用した研究は報告されていない。歯科医学領域におけるゲノムサイエンス応用した研究は、すでに遺伝子治療の開発を含めた臨床応用が始められている医学分野に比べて立ち遅れている。今、歯科医学領域におけるテーマとして補綴学への応用を取りあげ、顎骨組織の老化に伴う特異遺伝子の探索、そして骨組織再生に貢献する遺伝子の探索は最重要であり、今後の歯科医学に多大な貢献が果たせると考える。生体の加齢に伴う骨芽細胞の機能変化が骨形成における老化変化に大きく関与していると思われる。

そして,骨芽細胞の機能発現や情報伝達等に細胞外基質を介した細胞間相互作用が重要な役割を果たしていることを明らかとなっている。従って,骨組織の代謝変化を骨芽細胞の活性だけで捉えることは不十分であり,密接な関係にある細胞外基質の代謝変化も明らかにする必要がある。細胞外基質成分であるコラーゲンやファイブロネクチンは骨芽細胞の石灰化に重要な役割を果たしていると報告されている。すでに,ラット胎仔頭頂骨由来骨芽細胞をCu-H_2O_2システムより発生させたヒドロキシラジカルで処理したファイブロネクチン上で長期培養し,骨形成に与える影響を検討した結果,活性酸素処理で培養した群は無処理群と比較し,形成された骨結節の数や面積が著明に減少することが明らかとなった。この系は細胞外基質の老化モデルとして十分持ち用いることができるものと思われる。そこで同様の系にてマウス由来骨芽細胞様細胞MC3T3-E1細胞を用いて長期培養を行い,経時的にmRNAを回収し,遺伝子レベルでの変化を調べるとともに,カスタムメイドマイクロアレイ分析による新規遺伝子の発現を確認することは,株化骨芽細胞の分化から骨形成に至るプロセスの中で細胞外基質の老化,つまり環境の老化変化が骨芽細胞の活性に遺伝子レベルでどのような命令を下しているかを知ることであり,本研究の結果は義歯床下骨組織の吸収,高齢者に対するインプラント治療などの欠損補綴,あるいは再生医療の分野に大いに貢献できるものと思われる。骨のリモデリング機能は加齢によって低下するため,生体の加齢に伴う骨芽細胞の機能低下が骨の老化変化に大きく関与している。一方,骨芽細胞の機能発現や情報伝達等に細胞外基質を介した細胞間相互作用が重要な役割を果たすことが判明している。従って,骨組織の代謝変化を骨芽細胞のみで捉えることは不十分であり,細胞外基質代謝の変化も明らかにする必要がある。この細胞外基質成分であるコラーゲンやフィブロネクチンは骨芽細胞の石灰化能に重要な役割を果たすことが報告されているが,細胞基質タンパク質の老化変化が骨形成に与える影響については不明な点が多い。さらに,病態過程におけるこれら歯周組織の変化あるいは組織再生時に関与する生体成分の役割についても不明な点が多い。そこで,老化の重大な因子である活性酸素で処理したコラーゲンやフィブロネクチン細胞基質の老化モデルを応用して,マウス由来骨芽細胞様細胞MC3T3-E1細胞の未分化間葉細胞から骨芽細胞への分化そして骨形成に至るプロセスに与える影響を遺伝子発現とともに検討した。骨芽細胞様細胞MC3T3-E1細胞を活性酸素を作用させた状態で培養を続けると,明らかに石灰化様物質の沈着が減少した。また,骨芽細胞の重要機能であるALPやOC,タイプ1コラーゲンの遺伝子発現が抑制されていた。このことは,老化という環境は正常な骨芽細胞を遺伝子発現レベルから変化させていることを現し,細胞外基質の老化が骨芽細胞の性質変化に大きく関与していることが考えられる。これらゲノムバイオロジー技術を応用した本研究の推進によって老化が与える未分化間葉系細胞の骨芽細胞への分化,骨形成課程の抑制に関連する遺伝子を未知遺伝子を含めて同定することが更に必要となる。
熱可塑性樹脂クラスプの厚みとアンダ－カット量が維持力に及ぼす影響

熱可塑性樹脂を使用したノンクラスプデンチャーは弾性に富み,金属製の維持装置を必要としない事から審美性や装着感に優れているなど多くの利点を持ち,広く臨床応用されつつある.しかし材料においても維持装置の設計は経験的に行われており,それぞれの材料学的な性質に合致した長期使用にも耐えうる設計方法を確立することは急務であると考えられる.そこで本実験は熱可塑性樹脂クラスプの長期使用を可能とする適切な設計方法を明らかにし,維持部の厚みを変化させた初期維持力および長期使用を想定し,着脱回数の増加に伴う維持力の変化を計測した.その結果,臨床応用に非常に有益な設計方法を示唆することができた.ノンメタルクラスプデンチャーは広く臨床応用されている.しかし,維持装置の設計は経験的に行われており,使用する熱可塑性樹脂の材料学的性質に合致した設計方法を確立することは急務であると考えられている.現時点では,樹脂の理工学的性質と義歯の治療効果と術後経過に関する研究が不十分である.そこで本研究は熱可塑性樹脂クラスプについて,症例に適した熱可塑性樹脂材料の選択や長期使用を可能とする設計について明らかにすることを目的に行った.現在,熱可塑性樹脂クラスプの製作を行っている.熱可塑性樹脂クラスプの製作は,第一大臼歯を想定した歯冠高径8.0 mm,歯冠幅径10.0 mm,曲率半径7.5 mmの18-8ステンレス鋼製金型支台歯を使用し.熱可塑製樹脂クラスプの設計はアンダーカット量0.25 mm,0.5 mm,0.75 mmに設定し,クラスプの厚みを0.5 mm, 1.0 mm,1.5 mm,2.0 mmに変化させ製作した.試料は,37±2 °C水中に48時間浸漬し,試料数は各条件につき5個ずつ製作した.現在ポリアミド系の材料であるアルティメットについて,熱可塑性樹脂クラスプの製作を完了した.今後それら熱可塑性樹脂クラスプの適合試験(初期と10,000回後),初期維持力の測定を行い,義歯10年間の長期使用を想定した10,000回の繰り返しの着脱を行い,維持力の変化の測定を行う予定である.また,平成28年度には材料の理工学的な性質を調べるために短冊状の試料を射出成形し,3点曲げ試験によって比例限最大応力を検証する予定である.本研究はまず熱可塑性樹脂クラスプの製作が必要である.クラスプの作製は第一大臼歯を想定した歯冠高径8.0 mm,歯冠幅径10.0 mm,曲率半径7.5 mmの18-8ステンレス鋼製金型支台歯を使用し,熱可塑製樹脂クラスプの設計はアンダーカット量0.25 mm,0.5 mm,0.75 mmに設定し,クラスプの厚みを0.5 mm, 1.0 mm,1.5 mm,2.0 mmに変化させ製作を行うが,その中で,0.5mmなどの薄い厚みのクラスプ製作は,射出成形が一回ではなかなか成功せず,何回かかかってしまった.また,12種類と多くの材料を集めなければならなく,取り寄せる業者に関して,一定の場所のみしか取引を行っていない業者などもあり,多くの材料を集めるのも非常に困難であったために当初想定していた時間より多くの時間を要してしまったために進捗状況に遅れが生じてしまった.ノンメタルクラスプデンチャーは広く臨床応用されている.しかし,維持装置の設計は経験的に行われており,使用する熱可塑性樹脂の材料学的性質に合致した設計方法を確立することは急務であると考えられる.現時点では,樹脂の理工学的性質と義歯の治療効果と術後経過に関する研究が不十分である.そこで本研究は熱可塑性樹脂クラスプの長期使用を可能とする適切な設計方法を明らかにすることを目的に行った.平成27年度と同様に平成28年度もまだ製作してない熱可塑性樹脂クラスプの製作を行なった.第一大臼歯を想定した歯冠高径8.0 mm,歯冠幅径10.0 mm,曲率半径7.5 mmの18-8ステンレス鋼製金型支台歯を使用した.熱可塑製樹脂クラスプの設計はアンダーカット量0.25 mm,0.5 mm,0.75 mmに設定し,クラスプの厚みを0.5 mm, 1.0 mm,1.5 mm,2.0 mmに変化させ製作した.試料は,37±2 °C水中に48時間浸漬し,試料数は各条件につき5個ずつ製作した.それら熱可塑性樹脂クラスプは適合試験,初期維持力の測定を行い,義歯10年間の長期使用を想定した10,000回の繰り返し着脱を行い,維持力の変化の測定を行う予定である.また,材料の理工学的な性質を調べるために短冊状の材料を射出成形し,3点曲げ試験によって比例限最大応力を検証する予定である.本研究はまず熱可塑性樹脂クラスプの製作が必要である.