hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
頭頸部触診シミュレーションシステムの開発

歯学教育において,患者頭頸部を対象とする触診技術の実習を行う機会は少ない。本研究では、歯学教育における学生の患者頭頸部への触診機会の拡張を目指し、患者データに基づいて構築されるVRシミュレータの開発を目的とする。本研究のVRシミュレータは、仮想患者モデルが訓練者の指の動きに対して視覚と力覚の両面で実時間に相互作用するために頭部形状の点群データを用いた仮想患者モデルの構築を行い、作成した力学伝達装置と連携させた。歯学教育のみならず、触診の知識および技術を学生に伝えていくことは容易なことではない。触診に関する知見は、多くの専門書に記載されているが、実践力として身につけていくためには患者との物理的な接触を伴う体験的な経験を積み重ねていくことが重要である。そこで本研究は、歯学教育カリキュラムにも組み込みやすいバーチャル触診システムの構築を目的としている。本研究が構築するバーチャル触診システムは、患者頭頸部の計算解剖学モデルをコンピュータ上に可視化したモデルと、3次元の力覚インターフェイスとで構成される。将来的には、実患者の医療データを流し込めば、現在過去の様々な患者をコンピュータ上に再現できるまで発展させる。現在、頭頚部顎骨含有模型のCTデータより、頭頸部の3次元形状データを抽出し、線形有限要素法を用いてこれの力学モデルを構築した。頭頸部の弾性データは、試験的に一様な値を与えている。これまでに市販の力覚伝達装置PHANToMOmniを用いて触診テストを行い、頭頸部の変形と触診の感覚が実時間で対応することまで確認できている。現システムでは、力学モデルに用いた線形有限要素法において、モデル構築と処理に多くの計算時間を要するため、今後筋肉や骨格などの各種解剖学的構造を反映していくためには不十分な仕様となっている。本年度は力学モデルをフリーメッシュ法により代替し、CT、MRI、超音波をもとに正常弾性データマップを作成してモデルに反映することで、よりリアリティのあるモデルの構築を目指す。現在の歯科臨床実習においては、歯学生が患者の患部に触れながら診察を経験する機会は多くなく、必ずしも典型的な症例に当たるとは限らない。そこで本研究では、仮想現実技術を用いた頭頸部触診訓練システムの構築を目指している。平成27年度は、仮想患者モデルの力学的応答ならびに視覚的応答の高速化を目指し、フリーメッシュの概念を用いた新たな力学モデルを構築した。また、患者腫瘍部の触診感覚を提示するための力覚伝達装置について共同研究者と検討し、試作機を作成した。仮想患者モデルについては、フリーメッシュ法による力学モデル再構築に成功したため、システムの基本機能である仮想患者モデルと訓練者の実時間相互作用を達成することができている。また、試作した力覚伝達装置は、触診部位の弾性および形状を提示できる機能を持っている。現在、力覚伝達装置の試作機は、仮想患者モデルにリンクされておらず、フリーメッシュ法による力学モデルと装置に組み込まれたアクチュエータの制御手法とを関連づけたプログラムの開発に取り組んでいる。頭頸部触診の対象を顎下部病変を想定したシステム構築に取り組んだ。具体的には、i)システムの実時間性を保持するための力学モデルの改良、ii)患部周辺の皮下弾性データ計測のための模型製作、iii)触覚提示デバイスの設計と試作、について基礎研究を行った。i)については、これまで仮想患者モデルの力学モデルとして線形有限要素法を採用してきたがシステム初期化に5分程度を要したためにこれの改善に取り組む必要があった。本研究では、指が触れる患者モデルの一部領域に対してのみ質点バネモデルを構成する方式に移行し、従来同様に感触提示と表面変形の実時間処理を実現しつつ、システム初期化に要する時間も2秒程度に短縮することに成功した。ii)について、リンパ節転移部の弾性データを取得し、力学モデルに組み込むための準備として、柔軟材料を用いた患部模型の制作を行った。ここでは、硬度が人肌程度のシリコンゲルを用いて6cm×6cm×5cm程度の立方体を作成し、その中に3Dプリンタで構築した直径1.5cmの球体を挿入した。この模型に対して超音波エラストグラフィを用いて内部の弾性データを測定したところ、球体の硬度が高く良好なデータを得ることができなかった。現在、硬度の異なる2種類のシリコンゲルを用いて、患部模型の制作に取り組んでいる。iii)では、触診時に指先が検知するしこりの硬さと形状を指先に提示するための力覚伝達装置を試作した。装置は、DCサーボモータを用いた直動機構を7機搭載しており、それぞれが独立に稼働することで指腹部に硬さと形状を伝達する仕組みとなっている。現在は、指と装置との接触部の機構について調整しており、患部に接触する際の力の計測および指先への硬さおよび形状の提示方法について実験的な検討を進めている。バーチャル触診システムの構築に向けて、患者頭頸部の計算解剖学モデルの構築が必要である。これまでに線形有限要素法を用いることで、力学モデルを含んだ頭頸部をコンピュータ画面上に可視化することができている。また、市販の力覚伝達装置PHANToM

Omniを用いて触診テストを行い、頭頸部の変形と触診の感覚が実時間で対応することまで確認できている。しかし、有限要素法は、計算モデルの性質上、生体の解剖学データを分割し、高速に演算することに不向きな手法であるため、本研究の目的達成のためには別手法によるモデルの実現が必要であることがわかった。そこで、本研究は近年構造解析の学術領域で注目を集めているフリーメッシュ法の概念に着目し、現在は同手法を用いて力学モデルの構築に取り組んでいる。今後は、フリーメッシュ法による力学モデルと装置に組み込まれたアクチュエータの制御手法とを関連づけたプログラムの開発に取り組むことに加え、仮想患者モデルのリアリティを高めるためにグラフィックスの高度化を図る。これには導入したVizard-Devellopmentソフトウェアの利用を検討しており、現在基礎研究を進めている.また,患者腫瘍部に触った感覚,例えばゴツゴツした感じや水風船のような感覚など、触診時の指の押し込みに対する非線形な応答を実現するための手法について検討し、基礎研究に着手する。歯科放射線平成27年度は、はじめにフリーメッシュ法による患者頭頸部モデルの構築を目指す。基礎研究を進める中で、生体弾性の再現性について検証を進めていく。装置評価が遅れているため。情報収集および発表が来年度となり、旅費を来年度利用予定のため。情報収集が主体となり、当初予定より旅費比重が大きくなったが、ほぼ予定通りである。以下に使用予定である。・情報収集および発表のため学会出席を行う・評価用の端末を購入し、カスタマイズを行う現状ではプロトタイプであったが、外部委託することにより本格的な装置を作成する。
精密反応場を利用したチェーンウォーキングを経る不活性炭素－水素結合の不斉官能基化

昨年度まで検討を行ってきたチェーンウォーキングを経る様々な1,n-ジエン類の不斉環化異性化による五員環形成反応に関して、今年度は更なる基質検討の実施、およびその手法の確立について検討を行った。昨年度までの不斉収率決定法では形成した五員環骨格上にイソプロピル基をもたない生成物のエナンチオ選択性の決定は困難であったため、今年度はまずキラルカラムを用いたHPLCによる分析法を検討し、またこれを用いた不斉収率決定手法を確立した。続いて、本手法を用いて様々な1,n-ジエンの不斉環化異性化反応の検討を行ったところ、基質による反応性の違いが確認され、70%以下程度の不斉収率で環化異性化生成物が得られることが分かった。まず、末端アルケン部位に代えて内部アルケン部位をもつ基質を用いたところ、以前の基質と同様のエナンチオ選択性、および中程度の収率で目的物が得られた。一方、末端アルケン部位を1,1-二置換アルケンとした場合には、反応はほとんど進行しなかった。また三置換アルケン部位(プレニル基)を1,2-二置換アルケンとした場合には、高収率で反応の進行が確認できたものの、エナンチオ選択性は大きく低下する結果となった。またプレニル基の二つのメチル基をエチル基とした場合には、収率、エナンチオ選択性がともに低下したが、プレニル基の2-プロピリデン部位をシクロヘキシリデン部位に代えた場合には、収率、エナンチオ選択性ともに、若干の低下にとどまった。検討可能な基質の種類が拡大したことにより、今後様々なタイプの基質を用いた不斉触媒反応の検討が可能となり、今後の本研究の発展に重要な足がかりができた。環化異性化反応における不斉収率の改善を様々な基質を用いて検討するとともに、状況に応じて反応条件の検討による収率、選択性の更なる向上を試みる。また、チェーンウォーキングを活用した他のタイプの不斉反応に関しても同様の検討を行う。
条虫はどのようにして終宿主と中間宿主を識別するのか

条虫の幼虫はあらゆる動物に感染することが出来るにも関わらず、終宿主となる動物種の体内に侵入した時にのみ、成虫へ分化するスイッチがオンになる。条虫の宿主特異性を規定する具体的な因子やメカニズムはほとんど分かっていない。本研究で用いるMesocestoides cortiの幼虫は終宿主であるイヌ科動物に感染した場合は成虫へと分化する一方、他の哺乳類へと感染した際は幼虫のまま無性分裂を続ける。本研究の目的はMesocestoides cortiをモデルとし、条虫の幼虫が終宿主体内に侵入したことを認識し、成虫への分化にシフトする原因因子を特定することである。
外来サケ科魚類の侵入に対する予防と対策の確立

本研究では、北海道中西部に位置する厚田川にて外来種のニジマスが在来種であるサクラマスおよび在来生物群集に与える影響を評価した。その結果、河床勾配が緩やかであり、かつ標高が高い場所ほどニジマスが侵入する傾向が認められた。一方で、在来種の密度がニジマスの侵入に対して影響は認められず、サクラマスが選好する支流に多く分布していることが明らかになった。すなわち、ニジマスの侵入の可能性は、物理的要因に比べて非物理的要因が強く影響していることが示唆された。外来種は、在来種の絶滅と共に生物多様性の消失の大きな原因となっていることから、保護管理施策を確立することが急務となっている。河川生態系においては、外来サケ科魚類であるニジマスが放流されており、生態系への影響が多数報告されている。しかしながら、放流された全ての河川でニジマスは定着しておらず、分布を制限する条件が考えられる。そこで本年では、ニジマスに侵入されやすい河川の特性を明らかにすることを目的として研究を行った。調査は、北海道中西部に位置する厚田川で行った。本河川は、河川形態が異なる支流が発達しており(調査対象として24支流)、ニジマスが侵入した支流(10支流)と侵入していない支流(14支流)があることから、ニジマスの分布を制限する要因を特定するのに適した場所である。そこで、2万分の1の地図を用いて各支流の河床勾配・流域面積および標高を算出し、どのような要因がニジマスの分布と関係しているのかをロジスティック重回帰分析を用いて解析した。その結果、ニジマスは標高が低く、河床勾配が緩い場所に侵入しやすい傾向が認められた。河床勾配は、ニジマスの分布制限要因となっていることがこれまでの研究でも知られており、同様の傾向が本調査でも明らかになった。一方、標高は水温と関係していることから、水温の低い場所では侵入が難しいことが考えられた。しかしながら、水温がより低いとされる緯度の高い河川でもニジマスは生息していることから、生物的要因としてサクラマスとの種間関係を検討した。その結果、標高が高い場所ほどサクラマスの産卵床数が多いことが明らかになった。このことから、在来サケ科魚類がニジマスの分布制限要因の一つになっている可能性が考えられた。これらの結果は、2007年度愛媛大学で開かれた日本生態学会にて発表を行った。外来種は、在来種の絶滅と共に生物多様性の消失の大きな要因となっていることから、保護管理施策を確立することが急務となっている。国内の河川生態系を見ると、これまで多くの河川で外来種であるニジマスおよびブラウントラウトが釣りの対象として放流されてきた。これら国内に侵入した2種の外来種は、国際自然保護連合IUCNによって政界の侵略的外来種ワースト100に指定されるほど生態系へのインパクトが懸念されている。そこで本研究では、河川生態系における外来種の侵入に対してどのような予防及び対策を行えばよいのかを具体的に提言するため、外来種による在来生態系への影響を評価すると共に、人為的に駆除を行い生態系の復元過程を把握することを目的とした。18年度は、外来種であるニジマスが定着しやすい河川環境を明らかにするため、侵入した河川と侵入していない河川の物理環境を比較して、どのような環境において外来種に侵入されやすいのかを明らかにした。19年度は、定着しやすい河川にて直接的な影響としてサクラマスへの密度、間接的な影響として水生昆虫の群集構造を調べた。その結果、ニジマスの1歳魚以上の個体が淵を好み、これらの個体数が多い場所ではサクラマスの数が少なくなることが示された。また、間接的影響としては、現在も分析中であるが、ニジマスはサクラマスに比べてより選択的に水生昆虫を採餌しており、外来種であるニジマスが多くいる場所では、水生昆虫の群集構造に違いが認められた。19年度ではさらに20年度の調査のため、人為的にニジマスを駆除しており、外来種による直接的、間接的影響が緩和されることによって、在来生物群集がどのように変化して回復するのか、その過程を今年度は調査する予定としている。これまで外来種による生態系への影響を評価する研究は、在来種の生息空間が狭まり個体数の減少あるいは絶滅に繋かっていることが多数報告されている。本研究の対象種であるニジマスは、国際自然保護連合IUCNによって世界の侵略的外来種ワースト100に指定されるほど、在来種および在来生態系に対する影響が懸念されており、早急な対策が求められている。そこで本研究では、北海道中西部に位置する厚田川にてニジマスによる生態系への影響評価を行うため、初年度でニジマスの定着している支流と定着していない支流の物理的環境を比較し、どのような河川環境の特性があった場合にニジマスが侵入が起こるのかを明らかにした。

また、次年度では在来生物群集への影響を明らかにするため、調査地点を12箇所設け、水生昆虫の種組成およびバイオマス、在来種であるサクラマスの密度、体サイズおよび齢構成などを調べ、外来種による直接的、間接的な影響評価を行った。今年度は、これら採取されたサンプルおよびテータを解析するとともに、調査地点において外来種であるニジマスの駆除を行った。これは、河川生態糸の復元に向けた試みであり、科学的な知見に基づいた再生計画を立案するために行った。今後、本調査地において在来生物群集の回復過程をモニタリングしていく予定である。そして、これら資料をもとに、外来サケ科魚類が在来生物群集に侵入した場合、あるいは除去した場合に起こりうる群集の変化を予測できるモデルを作成する。そして、河川生態系への量的・質的な影響評価と総合し、個体群や生態系の保全を行うための計画策定を行う。
保育者養成におけるICTを用いたピアノ教育プログラムの開発と効果検証

模範演奏動画の視聴の有無によってピアノ初心者の練習成果にどのような違いが生じるかを検証することにより、保育者養成課程の音楽教育におけるICT活用の可能性を検討した。介入群の演奏は練習時間が実質的に短いにもかかわらず、全ての評価点が統制群に対し有意に高くなることが明らかになった。題材となった曲を実験協力者が知っていたか否かによるバイアスを排除するために、使用する曲は第二著者がオリジナルで作曲した。練習中の楽譜への記入を禁止したため、両群ともに演奏をする上での手がかりとなるものが極めて少ない状態で、読譜という点においては全く同条件で練習がおこなわれた。評価の基準は、「音」「リズム」「テンポ」「曲全体」について、それぞれ5点満点で評価した。介入群と統制群の評価点の平均値の差異が、最も小さかったのは「音」に関する評価となっており、ピアノ初心者が比較的正確に音符を読み取ることが可能であることが分かった。一方、「リズム」と「テンポ」に関しては、模範演奏動画の視聴の有無が練習成果に大きく影響したと推察された。この結果は、介入群が楽譜を「見る」ことによってではなく、「聴く」ことによって把握したリズムやテンポがそのまま演奏に反映されたことを示唆された。模範演奏動画は、単にその楽曲がどのようなメロディーやリズムで構成されているかを知る手段としてだけではなく、練習方法のガイドラインを示すという意味において大きな効果が認められた。また、ピアノ初心者の技能向上に資することが確認された。学務運営において,教職課程の再課程認定や,保育課程の見直しなどが重なったことや、共同研修者2名の所属が変わったことにより、研究発表及び論文作成が少し遅れている。追加実験や論文作成を精力的に進めていく。研究の成果を実際の音楽教育に活かす研究に発展させる。ピアノ弾き歌いの模範演奏動画の作成を行った。なお、「自由な位置での繰り返し再生機能」「変わらない音質での再生速度の変速機能」に加えて,「運指のポイント解説」「練習方法のポイント解説」といった「弾き歌いができるようになる過程」を含んでいる動画を作成した。なお、使用した曲は、本研究のために新たに作曲した者を使用した。即ち、実験に参加する学生にとっては、明らかに初見の曲であった。作成した模範演奏動画の教育的効果について,ピアノ初心者クラスの学生を対象に,交替介入による等価統制群事前事後テストデザインを用いた実験を行った。参加学生をランダムで2群(A群・B群)に分け,各学生には,初見の曲を2曲ずつ(甲曲・乙曲)選択させた。2曲のうち,A群の学生は甲曲について模範演奏動画を視聴しながら練習し,乙曲は通常の方法で練習させた。逆に,B群の学生は乙曲について模範演奏動画を視聴しながら練習し,甲曲は通常の方法で練習させた。練習終了後直ちに,曲を演奏してその様子を音声付きの動画で撮影した。学生の演奏動画を,通常練習と動画視聴練習で比較検討した。その結果、動画視聴練習の方が通常練習よりも上達が早かった。即ち、模範演奏動画の教育的効果が認められた。模範演奏動画を用いた練習方法は通常の練習方法と比較して教育効果が高いという仮説を立てたが,それが裏付けられた。今後は、被験者を増やして実験精度を高まるとともに、より効果的に模範動画の作成に取り組む。当初、撮影および動画の編集作業に関して,「学研プラス音楽事業室」から研究協力の承諾を得ていたが,価格等の関係で協力依頼を断念した。その結果、動画の作成が少し遅れた。また、教材の学生へ提示方法も、見直して、iTunesUを使用したが,学生の視聴環境が,Andoroidスマホの場合に動画が再生できない等の不具合が発生した。これらを解決するために、研究がやや遅れた。視聴環境をiTunesUとYouTubeの二本立てにすることで、学生の視聴環境に合わせることが可能となり,研究の遅れは取り戻せると思われる。視聴環境をiTunesUとYouTubeで検討して、最終的には、TouTubeに一本化することにより、安定した視聴環境を確保できた。

その結果、平静29年度において、平成28年度の研究の遅れを取り戻すことができた。模範演奏動画の視聴の有無によってピアノ初心者の練習成果にどのような違いが生じるかを検証することにより、保育者養成課程の音楽教育におけるICT活用の可能性を検討した。介入群の演奏は練習時間が実質的に短いにもかかわらず、全ての評価点が統制群に対し有意に高くなることが明らかになった。題材となった曲を実験協力者が知っていたか否かによるバイアスを排除するために、使用する曲は第二著者がオリジナルで作曲した。練習中の楽譜への記入を禁止したため、両群ともに演奏をする上での手がかりとなるものが極めて少ない状態で、読譜という点においては全く同条件で練習がおこなわれた。評価の基準は、「音」「リズム」「テンポ」「曲全体」について、それぞれ5点満点で評価した。介入群と統制群の評価点の平均値の差異が、最も小さかったのは「音」に関する評価となっており、ピアノ初心者が比較的正確に音符を読み取ることが可能であることが分かった。一方、「リズム」と「テンポ」に関しては、模範演奏動画の視聴の有無が練習成果に大きく影響したと推察された。この結果は、介入群が楽譜を「見る」ことによってではなく、「聴く」ことによって把握したリズムやテンポがそのまま演奏に反映されたことを示唆された。模範演奏動画は、単にその楽曲がどのようなメロディーやリズムで構成されているかを知る手段としてだけではなく、練習方法のガイドラインを示すという意味において大きな効果が認められた。また、ピアノ初心者の技能向上に資することが確認された。学務運営において,教職課程の再課程認定や,保育課程の見直しなどが重なったことや、共同研修者2名の所属が変わったことにより、研究発表及び論文作成が少し遅れている。1被験者を増やして実験精度を高まるとともに、より効果的に模範動画の作成に取り組む。2評価方法の精度を高める。即ち、本研究とは直接関係のないピアノ講師数名に依頼して、各学生が撮影した演奏動画をデータとしてランダムで視聴し,評価者がそれぞれについて評価を行う。3信頼性・妥当性の検証を行う。評価者数名の評価について,その一致率を「信頼性係数」とする予定である。これにより、模範動画のより厳密な効果測定が可能となる。4日本保育学会等への発表の準備や論文執筆の準備を進める。模範演奏動画の改良として、視聴効果を高めるために、練習方法のガイドラインに重点を置いた動画の撮り方等を工夫する。動画以外の教材(注釈付き楽譜等)の開発として、模範演奏動画を用いた学習の効果を高めるための、注釈付きの楽譜等の開発を進める。教材開発として、保育者養成課程のカリキュラムに沿った模範動画の整備を進め、保育者養成課程の音楽の授業のカリキュラムに基づいて、初心者クラスで必要となる課題について十分な数の模範演奏動画ライブラリの整備を進める。音楽室、ピアノレッスン室、共用音楽室等の、練習用のピアノや電子ピアノがある教室で、模範演奏動画ライブラリが視聴できる環境を整え、タブレット端末を複数導入して、その効果を検証する。
始原生殖細胞を用いた発生工学技術の開発

ES細胞は個体の遺伝子改変で広く使われる細胞であるが、マウス以外の動物種には適用できないという問題がある。この問題を解決するために、我々は胎児期の生殖細胞である始原生殖細胞(PGC)に注目した。PGCは強力な増殖能を持ち、将来精子や卵子へと発生する能力を併せ持つことから発生工学の魅力的な標的であることから、本研究ではPGCの培養系を確立することを目標とした。合計約3000個の化合物もしくはサイトカインを用いてPGCの増殖刺激を示す実験系条件設定を行ったところ、PGCの増殖像を確認することができた。しかしながら、増殖したPGCから精子形成を誘導することはできなかった。始原生殖細胞を異なったステージの発生段階にあるマウスから回収し、ケミカルライブラリーによる増殖スクリーニングの予備アッセイの構築を行った。具体的にはEnhanced green fluorescence proteinを発現するトランスジェニックマウスをメスマウスと交配し、胎生8.5, 10.5, 12.5日の始原生殖細胞を細胞特異的な表面マーカー分子(SSEA-1抗原)を指標にしてFACS Divaにより純化した。回収された細胞はIsocove MEMを基礎とするマウスgermline stem (GS)細胞の培地に懸濁し、96穴プレートに1穴あたり100, 1000, 10000個で細胞培養を行った。96穴プレートにはあらかじめ始原生殖細胞の培養に有効とされているフィーダー細胞(STO細胞、Sl-220細胞、15P1細胞)を準備しておき、マイトマイシンC処理により不活化処理を行い、この実験系で細胞が生存する最適条件の検討を行った。細胞の生存はコンピューターによる自動計測で確認し、培養開始後10日目に結果を判定した。これまでの始原生殖細胞の増殖に有効であるとされるSteel factor, fibroblast growthfactor2, leukemia inhibitory factor, bone morphogenic protein 4などのサイトカインを中心としてスクリーニングを行い、生存期間がどのくらいの長さになるのかについて定量的に解析を行った。当初年度中に予定していた実験を終了することができたため。本研究は始原生殖細胞を用いた発生工学の基盤技術を開発する目的で研究を行った。これまでに研究代表者は合計約3000個の化合物もしくはサイトカインを用いて始原生殖細胞の増殖刺激を示す実験系条件設定を行った。このうち、2個については多能性幹細胞への変化を促すものであり、この細胞を用いて遺伝子欠損を行うことに成功した。残り10個については一定の期間は増殖刺激を行うことができたが、長期に渡る培養は困難であった。これは細胞培地に含まれていた血清が原因であることが無血清培地との比較実験より明らかになった。無血清培養により5個の分子については血清を含んだ培地で培養したときと同様に一過性の増殖のみを示すものであった。しかしながら、残った5個については2ヶ月以上に渡り培養することが可能であった。そこで、この細胞から子孫を作成することができるか否かを確認する目的で、不妊マウスの精巣内への移植実験を行った。この実験では先天的に生殖細胞を欠損しているKit変異体マウス(WBB6F1-W/Wvマウス;以下Wマウスとして省略)をホストマウスとして用いた。Wマウスが5-10日齢の幼若な時期に培養を行った細胞を、それぞれの分子に対して3匹以上のホストマウスを用いてマイクロインジェクションを行った。移植後2ヶ月後にこのホストマウスを屠殺し、その精巣を回収し、切片を作成し解析したが、いずれのホストマウスの精巣にも精子を認めることができなかった。この実験では精子形成が成功しなかったため、培養細胞には精子幹細胞活性が存在しないことが明らかになった。今後は上記で確立した培養条件を用いてケミカルライブラリーおよびshort hairpin RNAを用いて始原生殖細胞の生存を促す分子の同定を試みる。生殖生物学予定した金額よりも低い価格で実験系を構築することができたため。残りの金額を用いてより多くの種類の化合物とshRNAをスクリーニングする予定である。
進行又は難治性卵巣癌に対する末梢血幹細胞移植併用超大量化学療法の研究

進行・難治性の表層上皮性卵巣癌に対し、長期予後成績の改善を求めて我々が行ってきた自家造血幹細胞移植併用大量化学療法により以下のような成績が得られた。【研究対象及び方法】対象は上皮性卵巣癌105例で、大量化学療法のレジメンはシクロホスファミド16002400mg/m^2+アドリアマイシン80100mg/m^2+シスプラチン100150mg/m^2の2コース投与法とカルボプラチン9001500mg/m^2+シクロホスファミド3000mg/m^2で、自家骨髄移植は大量化学療法後48時間に、末梢血幹細胞移植は72時間後に行った。【成績】これらの臨床進行期別にみた5年・8年生存率は、I期(13例):92.3%・92.3%、II期(12例):73.3%・73.3%、III期(46例):58.1%・48.8%、IV期(19例):33.7%・33.7%、再発難治例(15例):37.5%・37.5%となった。同様に無病生存率をみると、I期:92.3%・92.3%、II期:73.3%・73.3%III期:35.7%・31.7%、IV期:22.6%・22.6%、再発難治例:31.0%・31.0%となった。III・IV期の進行例65例につき、大量化学療法前の残存腫瘍径の大きさ別に5年生存率をみると0-0.5cm群(35例):74.3%、0.6-2cm群(13例):30.8%、〉2cm群(17例):22.6%と、大量化学療法では、大量化学療法施行前の手術にてoptimal surgeryが得られた症例に対しては著明な長期予後成績の改善が得られることが判明した。組織型別にみると,粘液性腺癌・明細胞腺癌群は他の組織型の群に比べ、有意に不良な長期予後成績となった。【今後の展開】末梢血幹細胞移植を併用した大量化学療法の次のステップとして、卵巣癌に対し有効な薬剤として本邦でも使用可能となったパクリタキセルを含む多剤併用療法を現在検討中である。進行卵巣癌の治療成績をみると、5年生存率2530%でプラトーとなっているのが現況である。我々は更なる長期予後の改善を目指して、末梢血幹細胞移植(PBSCT)を併用した超大量化学療法に取り組んでいる。〔方法〕:PBSC採取のための導入化学療法は、術前化学療法又は寛解導入化学療法の意味も込めてシスプラチン75mg/m^2+ビラルビジン50mg/m^2+シクホスファミド1000mg/m^2の1日投与法で行い、白血球が最低値を示す頃よりG-CSFの投与を開始し、7000/μl以上に回復した頃より連続3日間、血液成分分離装置を用いて採取した。

本療法終了後に開腹手術を行い、転移巣も含めて可能な限りの腫瘍摘出術を行った後に、PBSCTを併用した超大量化学療法を2コース行った。そのレジメンは、カルボプラチン1500mg/m^2+シクロホスファミド3000mg/m^2を連続3日間に分けて投与し、投与終了72時間でPBSCTを、その24時間後よりG-CSFの投与を開始した。〔成績〕:上記のレジメンで採取された幹細胞は10症例の平均で、CD34陽性細胞は20.24×10^6(3.0334.00×10^6)、CFU-GMは35.27×10^5(7.2780.26×10^5)であった。PBSCT後の骨髄機能の回復をみると、白血球数100/μl以下の期間は2.1日間、PBSCTを行った日をday0とすると、1000/μlに回復する日は9日目、3000/μl以上は10.5日目、血小板輸血回数は5.4回、5万/μl以上に回復する日は13.4日目となった。〔結論〕:PBSCTを併用することにより超大量化学療法の速やかな骨髄機能の回復が得られ、本療法を安全に行い得ることが判明した。上記研究課題にもとづき,平成9年度には10症例に対し14回の超大量化学療法を施行した。そのレジメンはカルボプラチン1,500mg/m^2+シクロホスファミド3,000mg/m^2であるが,いずれの症例も移植後の骨髄機能の回復は速やかで,化学療法に起因する死亡例は1例もみられず,全例現在のところ再発徴候もなく生存している。これらの症例では,測定可能病変は全て手術により摘出したあとに超大量化学療法をしこうしていることから,その奏功率をみることは出来なかった。したがって,現在までに施行した105症例での長期予後成績を平成9年度の時点でみると,化学療法に起因する3例(I・II・III期各例)の死亡率を含めての5年・8年生存率(o/c)はI期:92.3,92.3,II期:73.3,73.3,III期:58.1,48.8,IV期:33.7,33.7,再発例:37.5,37.5となった。さらに,これらの無病生存率についても分析してみると,I期:92.3,92.3,II期:73.3,73.3,III期:35.7,31.7,IV期:22.6,22.6,再発例:31.0,31.0となった。これらのうち前治療歴のないIII・IV期の進行癌65例について,超大量化学療法施行前の残存腫瘍径別に5年生存率をみると,残存腫瘍径0-0.5cm(n=35):74.3%,0.6-2cm(n=13):30.8%,<2cm(n=17):22.6%と,0-0.5cmの群において,他の群に対し有意に(P<0.01)良好な5年生存率が得られた。さらに,白金製剤に対する感受性が不良と言われている粘液性腺癌,明細胞腺癌群は他の組織型の群に比し,有意に(P<0.05)その予後は不良であった。上記の研究課題にもとづき、進行・難治性卵巣癌の長期予後成績の改善を求めて我々が行ってきた造血幹細胞移植法併用大量化学療法の治療成績を平成10年10月の時点でまとめてみた。研究対象は表層上皮性卵巣癌80例(III期:46例、IV期:19例、再発・難治例:15例)で、大量化学療法のレジメンは、シクロホスファミド16002400mg/m^2+アドリアマイシン801000mg/m^3+シスプラチン100150mg/m^2と、カルボプラチン9001500mg/m^3+シクロホスファミド3000mg/m^2の2つのレジメンで行った。大量化学療法を行う前に、可能な限りの腫瘍摘出術を試み・、初回の手術が試験開腹に終わったものや不完全手術に終わったものには、通常投与量での化学療法を23コース行った後に再開腹術を行い残存腫瘍の可能な限りの摘出を試みた。造血幹細胞移植法としては、1992年迄は自家骨髄移植を、それ以降は末梢血幹細胞移植を行った。1997年10月現在での治療成績を分析してみると、5年・8年生存率は、III期:58.1%・48.8%、IV期:33.7%・33.7%、再発・難治例:37.5%・37.5%となった。同様に無病生存率は、III期:35.7%・31.7%、IV期:22.6%・22.6%、再発・難治例:31.0%・31.0%となった。
イプシロン因子と特性サイクル

特性サイクルとl進層の暴分岐の関係について調べている過程で,それに関するいくつかの結果を得た.まず,「完備な代数多様体上のl進層の特性サイクルは暴分岐で決まる」という斎藤と谷田川の結果のより良い証明を得た.彼らはEuler-Poincare標数などの大域的な不変量を用いた証明をしていたが,特性サイクルや分岐は局所的な対象である.私は,隣接サイクルの暴分岐を調べることにより,純粋に局所的な証明に成功した.より正確に言うと,隣接サイクルへの数論的な作用の暴分岐がもとのl進層の暴分岐で決まることを示し,その帰結として彼らの結果を導いた.またこれにより,完備という仮定を外すこともできた.また隣接サイクルへの幾何的な作用の暴分岐に関しても同様の結果を得た.これらの事実の証明においては,惰性群の作用のトレースのl独立性,つまり,そのトレースが素数lによらない整数であることが重要である.隣接サイクルへの数論的作用に関するl独立性は三枝氏によりすでに証明されていたが,幾何学的作用に関しては,l独立性に関する結果は知られていなかったので,それを自身で証明をした.これらの研究の過程で,次のような結果を得た.代数多様体の族に対して,l進コホモロジー群へのVidalの分岐部分の作用のトレースの交代和が考えているスキーム上可逆な素数lによらない整数であることを証明した.ここで,Vidalの分岐部分とは,モノドロミー作用のうち、付値環の惰性群から来る部分である.その証明を通してGrothendieckのモノドロミー定理の高次元の場合への一般化を得た.つまり,Vidalの分岐部分のl進コホモロジー群への作用は常に準ベキ単であることを証明した。このことは余次元が1の場合の様々な結果が余次元が高い場合に一般化できることを示唆していると考えている.イプシロン因子の記述を難しくしている主な要因であるl進層の暴分岐に対する理解が進んだのでおおむね順調に進展していると考えている.高次元の代数多様体上のl進層のイプシロン因子を考える際には,代数多様体を修正して曲線上の族だと考えて,それに関する隣接サイクル複体を解析するのがカギとなる.隣接サイクル複体の解析においても難しい部分は暴分岐が要因になっている.今年度の研究で隣接サイクル複体の暴分岐について理解が進んだことはそのような研究において有用であると考えている.暴分岐も許す一般の場合にどのようにしてイプシロン因子を記述したらよいかに関してはまだよくわかっていないのでその部分を研究する.まず,Beilinsonによる位相的な特性サイクルの精密化をヒントにして精密化を何にするべきかを考える.とくに,特性サイクルの精密化としてどのような範疇の「サイクル」を扱えばよいかを考える.その際,Beilinsonの議論がどこまで数論幾何の文脈において応用可能かを吟味し,数論幾何においてはそのまま真似できない部分は,類似の構成ができないかなどの可能性を分析する.また,どの「サイクル」を置くべきかという部分については,特性サイクルと同様にMilnor公式による特徴づけを用いて定義できないかなどを考察をする.特性サイクルとl進層の暴分岐の関係について調べている過程で,それに関するいくつかの結果を得た.まず,「完備な代数多様体上のl進層の特性サイクルは暴分岐で決まる」という斎藤と谷田川の結果のより良い証明を得た.彼らはEuler-Poincare標数などの大域的な不変量を用いた証明をしていたが,特性サイクルや分岐は局所的な対象である.私は,隣接サイクルの暴分岐を調べることにより,純粋に局所的な証明に成功した.より正確に言うと,隣接サイクルへの数論的な作用の暴分岐がもとのl進層の暴分岐で決まることを示し,その帰結として彼らの結果を導いた.またこれにより,完備という仮定を外すこともできた.また隣接サイクルへの幾何的な作用の暴分岐に関しても同様の結果を得た.これらの事実の証明においては,惰性群の作用のトレースのl独立性,つまり,そのトレースが素数lによらない整数であることが重要である.隣接サイクルへの数論的作用に関するl独立性は三枝氏によりすでに証明されていたが,幾何学的作用に関しては,l独立性に関する結果は知られていなかったので,それを自身で証明をした.これらの研究の過程で,次のような結果を得た.代数多様体の族に対して,l進コホモロジー群へのVidalの分岐部分の作用のトレースの交代和が考えているスキーム上可逆な素数lによらない整数であることを証明した.ここで,Vidalの分岐部分とは,モノドロミー作用のうち、付値環の惰性群から来る部分である.その証明を通してGrothendieckのモノドロミー定理の高次元の場合への一般化を得た.つまり,Vidalの分岐部分のl進コホモロジー群への作用は常に準ベキ単であることを証明した。このことは余次元が1の場合の様々な結果が余次元が高い場合に一般化できることを示唆していると考えている.イプシロン因子の記述を難しくしている主な要因であるl進層の暴分岐に対する理解が進んだのでおおむね順調に進展していると考えている.高次元の代数多様体上のl進層のイプシロン因子を考える際には,代数多様体を修正して曲線上の族だと考えて,それに関する隣接サイクル複体を解析するのがカギとなる.隣接サイクル複体の解析においても難しい部分は暴分岐が要因になっている.今年度の研究で隣接サイクル複体の暴分岐について理解が進んだことはそのような研究において有用であると考えている.

暴分岐も許す一般の場合にどのようにしてイプシロン因子を記述したらよいかに関してはまだよくわかっていないのでその部分を研究する.まず,Beilinsonによる位相的な特性サイクルの精密化をヒントにして精密化を何にするべきかを考える.とくに,特性サイクルの精密化としてどのような範疇の「サイクル」を扱えばよいかを考える.その際,Beilinsonの議論がどこまで数論幾何の文脈において応用可能かを吟味し,数論幾何においてはそのまま真似できない部分は,類似の構成ができないかなどの可能性を分析する.また,どの「サイクル」を置くべきかという部分については,特性サイクルと同様にMilnor公式による特徴づけを用いて定義できないかなどを考察をする.
最適課税理論の再構築-所得税と消費税の最適な組み合わせとその構造

本研究は最適物品税構造と最適関税構造の特徴を、一般的な効用関数下で明らかにした。これらの特徴は消費、生産の代替効果(あるいは、代替の弾力性)に依存している。つまり所得効果からは独立である。主な結論は以下の通りである。(i)すべての財が互いに代替的であるなら、すべての財に対する最適物品税は正である。(ii)すべての財が各国で互いに代替的であるなら、各財に対する最適関税率の国家間総計は正である。本研究の目的は,所得税と消費税の最適な組み合わせとその構造を明らかにすることである.学術的な特徴は,効用関数に弱分離性等の特殊な仮定を置かずに最適問題を解き,最適所得税の累進度,各財に対する最適消費税率の順位,最適な消費・所得税収比率を調べることである.非線形の所得税の場合,予定されたとおり,最適な所得・消費税構造を解析的に明らかにすることは非常に困難であった.しかし,一般的な効用関数の場合,最適解としての消費税率はゼロにならず,所得税と消費税の両方が必要であることを確認できた.これ以上の解析的な結論を得られない可能性を考慮し,シミュレーション分析を行う準備をしている.その場合,応用一般均衡モデルを使ったシミュレーション分析が最も効果的である.しかし,応用一般均衡モデルは,CES効用関数,コブ・ダグラス効用関数等の弱分離性を伴う関数を通常使用するので,従来の結論と同じになってしまうことが明らかになった.今後は,応用一般均衡モデルに適応し,かつ分離性を伴わない新しい効用関数を見出すことが重要になる.従来の最適所得税理論では、すべての家計が労働を供給をすることを前提としていた.しかし,調査・聞き取りによって,労働を供給しない,つまり所得がゼロになってしまう家計が少数でないことがわかった.労働を供給しない家計が存在する場合,労働供給する家計に課す所得税にどのような影響を及ぼすかを分析することも重要である.この分析も困難を伴うかもしれないが,現実を直視すれば避けられない課題であろう.本研究の目的は,所得税と消費税の最適な組み合わせとその構造を明らかにすることである.学術的な特徴は,効用関数に弱分離性等の特殊な仮定を置かずに最適問題を解き,最適所得税の累進度,各財に対する最適消費税率の順位,最適な消費・所得税収比率を調べることである.非線形所得税の場合,予想されたとおり,最適な所得・消費税構造を解析的に明らかにすることは非常に困難で,満足できる理論的な結論を導出するにはいたっていない.しかし,その最終課題への準備的な理論的論文を2本作成した.それらを国際雑誌に投稿中である.1本目の論文は,最適物品税の符号を調査した論文である.課税財のすべてが互いに代替的なら,すべての最適物品税は正であることを明らかにした.この結論に非課税財である余暇と課税財との代替条件は必要としない.2本目の論文は,交易条件を考慮した2国モデルにおける最適関税構造を明らかにした論文である.この論文は,最適課税問題とは扱う対象が異なるが,最適課税理論を交易条件効果が発生する開放モデルへ拡張するうえでの準備的な論文として位置づけられる.この論文では,補償超過需要関数から構成されている最適化問題を解き,最適関税率を導出した.この方法は最適物品税率導出の方法を参考にしている.本研究の目的は,所得税と消費税の最適な組み合わせとその構造を明らかにすることである.学術的な特徴は,効用関数に弱分離性の仮定をおかない下で、最適所得税の累進度,各財に対する最適消費税率の順位,最適な消費・所得税収比率を調べることにある.さらに、資本所得の租税回避問題を考慮した開放経済モデルを構築し、最適な租税構造を明らかにすることも本研究の学術的な特徴である。本研究課題に関係する論文を2本作成した.1つ目の論文は、最適物品税率の符号を調査したものである.すべての財が互いに代替的なら,すべての最適物品税率は正であることを証明した.この論文は雑誌への投稿準備中である。次の論文は,交易条件を考慮した開放経済モデルにおいて、最適関税構造を明らかにした論文である.この論文は,従来の最適所得税・消費税問題とは扱う対象が異なるが,最適所得税・消費税問題を交易条件効果が発生する開放モデルへ拡張するうえでの準備的な論文として位置づけられる.すべての貿易財が各国で代替的なら、各貿易財に対する関税率の国家間総計は正であることを証明した。この論文は雑誌に投稿中である。
父子同定によるニホンザルの繁殖構造の解明と行動生態学的研究

ニホンザルのメスは一生自分の生まれた群れにとどまり血縁集団を形成するが,コドモのオスは思春期に達すると他の群れに転出する結果,ニホンザルの群れのオトナのオスは他群から転入してきたものたちの集まりである.ニホンザルの群れ内の個体間の血縁関係を明らかにし,ニホンザルのオスの社会的順位と繁殖成功度との関係を明らかにすると共に,近親婚の割合・地域個体群内での遺伝子の交流の割合など,ニホンザルの繁殖構造を解明しようとした場合,遺伝的レベルからの解析が必要条件となる.しかし,ニホンザルの群れ内の個体間の遺伝的変異性は乏しく,従来行われてきたタンパクの電気泳動法では父子鑑別は不可能であった.本研究ではDNAによる個体識別法の開発・確立を行ない,これを用いた個体識別を基礎データにして,ニホンザルの繁殖構造の解明を目的とした. DNA個体識別法に用いるプローブはプロトオンコジーンHa-ras-1の3〓近傍領域の28塩基からなる反復配列が有効であることが,検索の結果見い出された.すなわち,ニホンザルの末梢血より高分子DNAを抽出後, Sau3AI, H〓fIなどの4塩基認識切断制限酵素にて切断後, 0.5%アガロースケル電気泳動にて分離の後,サザン法にてlow stringencyの条件下で解析を行なうと,良好な高分解能の結果が得られた.本方法により検出されるDNAパターンはケージ飼育下における父・母・子の関係が明瞭な家系試料を用いた解析から遺伝性が確認された.従って,このDNA個体識別法は,親子鑑定を含む個体識別に有効であることが確かめられた.これら基礎データを得た後,任意に抽出した放飼場サンプルを用いた個体識別を行なうと共に,野性ニホンザルのサンプルによる実際のフィールド調査への本解析方法の応用を進めている.ニホンザルのメスは一生自分の生まれた群れにとどまり血縁集団を形成するが,コドモのオスは思春期に達すると他の群れに転出する結果,ニホンザルの群れのオトナのオスは他群から転入してきたものたちの集まりである.ニホンザルの群れ内の個体間の血縁関係を明らかにし,ニホンザルのオスの社会的順位と繁殖成功度との関係を明らかにすると共に,近親婚の割合・地域個体群内での遺伝子の交流の割合など,ニホンザルの繁殖構造を解明しようとした場合,遺伝的レベルからの解析が必要条件となる.しかし,ニホンザルの群れ内の個体間の遺伝的変異性は乏しく,従来行われてきたタンパクの電気泳動法では父子鑑別は不可能であった.本研究ではDNAによる個体識別法の開発・確立を行ない,これを用いた個体識別を基礎データにして,ニホンザルの繁殖構造の解明を目的とした. DNA個体識別法に用いるプローブはプロトオンコジーンHa-ras-1の3〓近傍領域の28塩基からなる反復配列が有効であることが,検索の結果見い出された.すなわち,ニホンザルの末梢血より高分子DNAを抽出後, Sau3AI, H〓fIなどの4塩基認識切断制限酵素にて切断後, 0.5%アガロースケル電気泳動にて分離の後,サザン法にてlow stringencyの条件下で解析を行なうと,良好な高分解能の結果が得られた.本方法により検出されるDNAパターンはケージ飼育下における父・母・子の関係が明瞭な家系試料を用いた解析から遺伝性が確認された.従って,このDNA個体識別法は,親子鑑定を含む個体識別に有効であることが確かめられた.これら基礎データを得た後,任意に抽出した放飼場サンプルを用いた個体識別を行なうと共に,野性ニホンザルのサンプルによる実際のフィールド調査への本解析方法の応用を進めている.
動的クロマチン高次構造であるヘテロクロマチンの構造・機能ネットワークの解明

ヘテロクロマチンは遺伝子発現制御や遺伝情報維持に重要なクロマチン高次構造である。本研究はモデル生物である分裂酵母を用いてRNAi機構に依存して形成されるヘテロクロマチンに着目しその形成・機能の解明を目指した。その結果、RNAi依存ヘテロクロマチン形成過程およびヘテロクロマチン内転写の制御で機能する転写関連因子ネットワークの一部を明らかにした。また新規因子の機能解析から核膜近傍に「RNAi依存ヘテロクロマチン形成場」が作られるという新規概念を提唱した。ヘテロクロマチン形成にはヒストン修飾酵素やそれを認識結合するタンパク質群の他にRNAi関連因子、転写関連因子など非常に多くの因子が複雑なネットワークを形成している。研究代表者は分裂酵母をモデル生物として、ヘテロクロマチン因子の探索を遺伝学的、逆遺伝学的手法を中心におこなった。その結果、転写伸長制御に関わるタンパク質キナーゼ(Csk1,Lsk1,Mcs6)、転写伸長制御因子(FACT,Spt4)、転写メディエーターのコンポーネント(Med18,20)、基本転写因子TFIIH中の機能未知因子、ストレス応答に関わるキナーゼ(Wis1)、機能未知新規因子(Dsh1,Dog1,Dog2)などをヘテロクロマチン形成、あるいはヘテロクロマチンでの転写抑制に関わる因子として同定した。また、ヘテロクロマチン内での転写を活性化するEpe1が、ヘテロクロマチン形成そのもに関わることを見いだし、ヘテロクロマチン動的制御の鍵となる因子で有ることが予想された。今後これらの各因子の機能及び相互の関連について解析を進める。分担者の田中はこれらの因子の相互作用を検出するためのYeast Two hybrid法の系を構築を試み、効率のよいシステムができつつある。特にヘテロクロマチン形成にかかわるRNAポリメラーゼIIの相互作用因子の探索をこころみたが、通常の方法では機能しないため、新規システムの構築をおこない、スクリーニングの準備が整った。分裂酵母をモデル生物としてRNAi依存性ヘテロクロマチン形成・機能に関与する因子のスクリーニングをデータベース情報を中心にした逆遺伝学的手法によりおこない、10以上の因子を得た。それらの因子のほとんどはRNAポリメラーゼII(RNAPII)の転写や転写後のRNAプロセシングを制御する因子であり、転写とヘテロクロマチン形成・機能の間に強い機能的相関があることが示唆された。またいずれの変異もヘテロクロマチンによる転写抑制がエピジェネティックに変動するという特異な表現型を示し、ヘテロクロマチン内転写の特殊な機能が示唆された。特に転写および転写産物であるRNAのプロセシング転写にともなうクロマチン制御などを統括的に制御するRNAPIIの最大サブユニットのC-terminal repeatdomain(CTD)のリン酸化に着目して解析をおこない、CTDの7番目のリン酸化は従来機能がはっきりとしていなかったが、RNAi機構を介したヘテロクロマチン形成に必須であることがわかった。一方、CTDの2番目のリン酸化はヘテロクロマチン内での転写産物の分解による過程に機能すること、つまりヘテロクロマチンによる転写後抑制の過程に必要なことが明らかになった。これらの結果はCTDのリン酸化はある種の分子スイッチと機能し、それぞれのリン酸化が独立にヘテロクロマチン形成が・機能を制御するという新しいメカニズムが明らかになった。これらの結果は、転写装置が単にRNAの合成だけでなく、クロマチン構造やRNAプロセシングなど広範な機能制御をおこなっていることを示唆している。一方、CTDの2番目のリン酸化はヘテロクロマチン形成には影響はあたえないが、ヘテロクロマチンによる転写後抑制に必要なことが明らかになった。また2番目のリン酸化を認識結合する因子としてヒストンH3の36番目のリジンをメチル化する酵素であるSet2が知られている。Set2の解析からH3K36のトリメチル化がヘテロクロマチンでの遺伝子発現抑制に必要であることがわかった。

これらの結果は、転写装置が単にRNAの合成だけでなく、クロマチン構造やRNAプロセシングなど広範な機能制御をおこなっていることを示唆している。
ウレタン系レジンの重合特性のFTIRによる評価

試作した光重合型ウレタン系コンポジットレジンはUDMA/BisGMA系およびUDMA/TEGDMA系の2種類で、無機質フィラー50wt%、重合開始剤としてカンファーキノン、還元剤としてジメチルアミノエチルメタクリレートを各々マトリクスモノマーに対して5mol%ずつ配合した。試作レジンの重合性はフィルム状試験片でFTIRおよびHPLCにより評価した。FTIRによる評価では内部標準としてUDMA/BisGMA系ではベンゼン環による吸収ピーク(1608cm^<-1>)とN-Hによる吸収ピーク(3373cm^<-1>)を、UDMA/TEGDMA系ではN-Hによる吸収ピークを用いた。TEGDMA 100%では厚さ補正で行った。UDMA:BisGMA=60:40, 40:60mol%ではいずれの内部標準を用いても違いは認められなかったが、一方の成分が80mol%以上含まれる場合は多く含まれる成分のピークを内部標準とする必要があった。つまり、UDMAが80mol%以上含まれる場合はN-Hによる吸収ピークを、BisGMAが80mol%以上含まれる場合はベンゼン環による吸収ピークを内部標準とした。UDMA/BisGMA系ではBisGMA濃度が高くなるに従い、反応率、重合率ともに低くなった。UDMA/TEGDMA系では反応率はTEGDMA濃度が060mol%でほぼ一定で、それ以上ではTEGDMA濃度が高くなるに従い低くなった。重合率はTEGDMA濃度が高くなるに従い高くなり、UDMA:TEGDMA=40:60で最高になり、さらにTEGDMA濃度が高くなるに従い低くなった。FTIRで評価した残留モノマー量とHPLCで測定した残留モノマー量を比較するとUDMA/BisGMA系、UDMA/TEGDMA系ともにFTIRで得た値の方がHPLCで得た値より26%程度低かった。この差はHPLCでは試験片全体の残留モノマー量が測定されるのに対して、FTIRでの測定部位は試験片中央の直径5mm程度であるためと思われ、FTIRによる重合性の評価方法は妥当であると考えられた。
次世代型NMR法を用いたゴムの架橋構造解析

ゴムのマクロ物性は硫黄原子による架橋構造により決定される。しかしながら、アモルファス試料であるゴム中の硫黄を化学的に分析できる手法が存在しないため、長きにわたり、架橋構造は明らかになっていなかった。本研究では固体核磁気共鳴(NMR)法を駆使して、ゴム中の硫黄原子に関する電子・分子情報を取得することに挑戦をしている。本年度はゴム中の架橋構造のモデル化合物として、ジベンジルジスルフィド(低分子有機硫黄化合物)を中心に、磁場掃引固体NMR法とゼロ磁場NMR法の測定を実施した。特に後者のゼロ磁場NMR法では、80Kから300Kの温度領域で鋭い信号を観測することができ、緩和時間の測定や二次元Nutation Echo法を適用して、硫黄NMRパラメータを正確に算出することができた。これら基礎データは来年度以降のゴムの架橋構造解析に役に立つ重要な知見と言える。また、緩和時間の測定から分子の動的挙動に関する情報を得ることができ、将来のゴム中のダングリング結合の有無の確認にも応用できることが示唆された。信号感度の面では、同一実験条件下でWURST-QCPMG法、Echo法、また、QCPMG法を用いた測定を行い、それぞれのSN比を算出した。T2時間次第ではあるが、180KではQCPMG法が感度的に最も有利であることが判明した。実際のゴムに対するNMR測定では、測定温度(T2時間)を考慮し、最適な実験条件下を見出したいと考えている。低分子有機硫黄化合物の磁場掃引NMR法とゼロ磁場NMR法の測定は順調に進んでいる。ゴム中の架橋構造のうち、ジスルフィド結合のモデル化合物としてジベンジルジスルフィドを測定したが、想定以上に信号強度が強く、様々なNMR測定法を試験することができた。ゴム中の架橋構造のうち、モノスルフィド結合のモデル化合物として、メチオニンもしくはシステインを測定する予定である。また、トリスルフィド結合のモデル化合物は、合成方法とX線構造解析の結果の有無等を踏まえて、現在検討中である。硫黄33安定同位体標識化合物の価格が変動したため。