hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
トランスジェニックセンサーマウスを用いた環境パトロールシステムの構築

センサー配列DRE(dioxin-responsive elemen;ダイオキシン応答配列)の下流にレポータータンパクSEAP(secreted alkaline phosphatas;分泌型アルカリフォスファターゼ)をコードする遺伝子を挿入した遺伝子構造を作製し、芳香族炭化氷素群に属する有害化学物質に反応するトランスジェニックセンサーマウスを作製した。樹立したDRE-based sensing via secreted alkaline phosohatase(DRESSA)マウスに5μg/kg体重の2,3,7,8-TCDDを強制経口投与したところ、血中のSEAP活性はべ一スの100倍以上に増加した。DRESSAマウスにおけるダイオキシンの検出限界は、2,3,7,8-TCDDを指標にした揚合、0.5μg/kg体重(強制経口投与)であった。また、雌雄差を比較検討したところ、雄のDRESSAマウスは雌のそれに比し高い反応性を示した。タバコ煙にはダイオキシンをはじめとするハロゲン化芳香族炭化水素や多環芳香族炭化水素など、ダイオキシン受容体を活性化する物質が数多く含まれる。われわれはまず遺伝子組換えセンサー細胞を用い、タバコ煙が極めて高レベルのダイオキシン受容体活性可能を有することを明らかにした。次に樹立したDRESSAマウスに能動喫煙の形でタバコ煙を曝露し、その後血中のSEAP活性を測定した。その結果、喫煙により有意かつ持続的な血中SEAP活性の上昇を認めた。同様の結果は、受動喫煙のモデルにおいても得られた。これらの検討結果は、樹立したセンサーマウスが環境モニタリングにおいて有用であること、すなわち有害化学物質を含む外気や室内空気に反応してSEAPを発現産生することを強く示唆するものであり、現在実験的喫煙環境および市中幹線道路近傍大気を用い、センサーマウスによる大気汚染検出の試みを継続中である。本年度はトランスジェニックセンサーマウスの作製とその特性の解析を目標に研究を行い、当初の目的をほぼ達成することができた。まず、センサー配列DRE(ダイオキシン応答配列)の下流にレポータータンパクSEAP(分泌型アルカリフォスファターゼ)をコードする遺伝子を挿入した遺伝子構造を作製した。この遺伝子構造をダイオキシン類に対し感受性の高いC57BL/6マウスの受精卵に注入してトランスジェニックセンサーマウスを作製した。PCR解析にて外来遺伝子が導入されたマウスを選別し、4系統のトランスジェニックマウスを樹立した。このうち1系統はベースの血中SEAP活性が高値を示し、センサーマウスとして問題があることが明らかになった。そこで残りの3系統にダイオキシン(2,3,7,8-TCDD)を強制経口投与し、その後経時的に尾静脈から採血(10-20μl)を行ない、血清サンプルを用いて血中のSEAP活性を測定した。その結果1系統のトランスジェニックマウスにおいて高度なダイオキシンに対する応答性が認められ、これをDRESSAマウスと名付け、センサーマウスとして使用することにした。DRESSAマウスに5μg/kg体重の2,3,7,8-TCDDを強制経口投与した場合、血中のSEAP活性の増加は24時間以内に認められ、数週間でピークに達し、そのレベルはベースの100倍前後にまで達する事が明らかになった。現在このDRESSAマウスの特性を更に詳細に検討をしている段階であるが、以上に述べたこのDRESSAマウスの高い反応性は、樹立したセンサーマウスが環境モニタリングにおいて有用であること、すなわち有害化学物質を含む外気や室内空気に反応して優位なレベルのSEAPを発現産生することを強く示唆する。
共生細菌ボルバキアが宿主のオスを殺す分子作用メカニズムの解明

共生細菌ボルバキアは、宿主の生殖を操作することによって繁栄を勝ち取っている。なかでも、宿主のオスのみを選択的に殺す“オス殺し"は、もっとも一般的な生殖操作として知られるが、そのメカニズムの詳細はわかっていない。本申請課題の1年目では、まず、アズキノメイガの雌雄それぞれに由来する培養細胞系にボルバキアを感染させる実験を行い、オス由来の培養細胞においてメス型のOsdsxF発現の誘導に成功した。この時、オス型のOsdsxM発現は完全に消失したが、この感染培養細胞から抗生物質処理によりボルバキアを除去したところ、オス型OsdsxMが再出現した。次に、これらのオス由来の初代培養系においてボルバキアを感染させることで発現が変動する遺伝子について、トランスクリプトーム解析(RNA-Seq)による、coding及びnon-codingの各発現遺伝子情報を網羅的に解析した。その結果、Osmascと相互作用する可能性のあるnon-coding RNAの候補配列は見出されず、Osmasc自体もボルバキア感染によって大きな変動を示さなかった。そこで、ボルバキア感染によって発現の変動が見られた候補遺伝子をスクリーニングし、定量PCRによる詳細な発現解析を進めたところ、感染によって発現が大きく低下する新規候補遺伝子を見いだすことに成功した。現在、この遺伝子を新規生殖操作関連遺伝子候補として、遺伝子解析系の構築を進めている。また、宿主側の遺伝子と相互作用するボルバキア側遺伝子の探索に向け、ボルバキアゲノムの解析を進めたところ、ほぼ全長に当たると想定される約1.2Mbのゲノム領域の獲得に成功した。スキャフォルド数も64まで絞り込んだ。当初想定されていたアズキノメイガ側のオス殺し関連遺伝子候補が、ボルバキアによる生殖操作のターゲットとして重要な遺伝子とは位置付けられない可能性が示されるなど、着実に研究を進めた結果、想定とは異なる状況が明らかとなってきた。そのような状況下、当初の計画通り、トランスクリプトームデータの取得・解析、ボルバキアゲノムデータの解析、培養細胞系を用いたボルバキアによる影響の解析を進め、培養細胞においてボルバキアによる生殖操作の再現に成功し、その培養細胞を用いて新規の生殖操作候補遺伝子を絞り込むに至るなど、研究は順調に進捗している。2年目は、培養細胞における遺伝子導入系を確立し、絞り込んだ宿主側の生殖操作候補遺伝子が、実際に性転換の誘導に寄与するか否かを確認する。また、RNAi等のloss of functionによる解析系を確立し、生殖操作候補遺伝子のさらなる絞り込みを進める。そして、絞り込んだ遺伝子について、ボルバキアとの相互作用の有無や、その影響を評価し、必要に応じてChip-seqなどの技術も検討しつつ、ボルバキア側が持つオス殺し遺伝子の特定に向けて解析を進める。培養細胞を用いた解析と並行して、絞り込んだ候補遺伝子の解析をvivoでも行えるよう、アズキノメイガの卵や虫体を用いた遺伝子導入や遺伝子ノックダウンの系の確立を進め、オス殺しに関する分子作用機構の全容解明に向けた実験系を構築する。

そして、絞り込んだ遺伝子について、ボルバキアとの相互作用の有無や、その影響を評価し、必要に応じてChip-seqなどの技術も検討しつつ、ボルバキア側が持つオス殺し遺伝子の特定に向けて解析を進める。培養細胞を用いた解析と並行して、絞り込んだ候補遺伝子の解析をvivoでも行えるよう、アズキノメイガの卵や虫体を用いた遺伝子導入や遺伝子ノックダウンの系の確立を進め、オス殺しに関する分子作用機構の全容解明に向けた実験系を構築する。これまでに得られた結果を勘案した結果、2年目にChip-seq等の高度な解析が必要であると判断された。そこで、次年度使用額を大きくする必要が生じた。また、勤務先の規約により出張旅費や学会参加費が研究費から支出できないため、旅費がゼロとなっている。これについては、当初の計画が変更になったわけではなく、私費および国際学会へのscholorship申請により資金を確保し、予定通りに遂行した。
ジルコニウム錯体によるオレフィンのアリル位炭素-水素結合の活性化とその利用

我々の研究室ではこれまでに、二塩化ジルコノセンとブチルグリニャール反応剤から調製されるジルコノセン-1-ブテン錯体をベンゼン溶媒中、0°Cで酸塩化物に対して作用させると、ホモアリルアルコールが生成することを見いだしている。本反応においては、ジルコノセン-オレフィン錯体のアリル位の水素がジルコニウム上に転位することによって生成するジルコノセン-クロチル-ヒドリド錯体が鍵となっている。そこで、このジルコノセン-アリル-ヒドリド錯体のダブル求核剤としての特性を最大限に活かすために、分子内に二つの反応点を持つ基質との反応を試みた。その結果、1,4-ジケトンとの反応に有効に利用できることが明らかになった。ベンゼン溶媒中、0°Cで二塩化ジルコノセンとプロピルグリニャール反応剤から調製されるジルコノセン-オレフィン錯体に1,4-ジケトンを作用させると、ジルコニウム上のヒドリドとアリルアニオンの二つのアニオン種が、二つのカロボニル基に対して一つずつ導入され、1,4-ジオールが良好な収率でかつ、アンチ体選択的に得られる。さらに、ジルコノセン-クロチル-ヒドリド錯体を、1,4-ジケトンに対して作用させると、一方のカルボニル基には、ヒドリドが付加し、もう一方のカルボニル基にはクロチル基のγ位炭素が付加し、アンチ-1,4-ジオールが1,4,5位の三点の立体化学を完全に制御した形で得られることが明らかとなった。また、本反応の一般性をより高めるため、マグネシウム金属を還元剤として用い、アルケンから直接ジルコノセン-オレフィン錯体を調製し、本反応に利用することを試みた。すなわち、THF溶媒中0°Cで、オレフィンの共存下にマグネシウム金属と二塩化ジルコノセンを混合し、ジルコノセン-オレフィン錯体を調製する。ここに、1,4-ジケトンを作用させると、アンチ-1,4-ジオールが収率良く生成することが明らかとなった。本手法を用いると、グリニュール反応剤を調製する手間が省けるだけでなく、エーテルやエステルなど、種々の官能基を持つオレフィンからも、それらの官能基を損うことなく対応する1,4-ジオールを合成することができる。
コンプレックスプラズマの理論および実験的研究

コンプレックスプラズマの基礎物性を理論、実験、シミュレーションにより研究した。デュワ瓶中にガラス管を入れ、管の周辺を極低温に保ったヘリウムガス中でプラズマを生成し、アクリル微粒子(直径110μm)を注入することにより、コンプレックスプラズマ物性を調べた。微粒子はガラス管底部近くのシース境界領域で、クーロンクラスターとして浮上することを確認した。一方、デュワ瓶内に小型ガラス放電装置を入れて、その底部の穴から液体ヘリウム蒸気中に出てきた微粒子の浮上の様子、渦を巻く様子を観測することに成功した。また常温での微粒子の振る舞いを観測するため、線形大容量放電装置を設置し、レーザー照射により、個々の微粒子が映しだされ、その振る舞いを詳細に調べることが可能となった。特に微粒子の衝突がCCDカメラで捕らえられ、荷電粒子の衝突理論を検証することができた。シミュレーションによるコンプレックスプラズマ研究は、微粒子が作る構造に焦点を当てて進められた。地上の実験では微粒子の重力ゆえに、微粒子はシースにおける電場の作用を受けることによってのみ定常的に浮上して存在できるが、重力が無視できるような環境では、コンプレックスプラズマの中では有効的なポテンシャルができて、微粒子はプラズマの中に閉じ込められることになる。鎖状構造やたまねぎ状の球殻構造など、自己組織化による構造形成を示し、閉じ込めポテンシャルの形状によって構造を変化させる。これまでに3次元におけるシェル構造において果たすデバイ波長の効果を明らかにした。一方、系の安定構造を探るため、定常状態における系の全エネルギーが極小となる条件から準安定構造の存在を見出した。また、シースの中でイオンの流れがあるようなところで、微粒子間に働く力を熱力学的自由エネルギーの観点から理論的に解析を行い、負に帯電する微粒子の間に働く引力、斥力の存在を明らかにした。1.コンプレックスプラズマにおける微粒子の構造について粒子シミュレーションを用いて、プラズマ中に注入された微粒子の動的挙動の研究をすすめている。帯電微粒子群は閉じ込めポテンシャルの中で複数の鎖状構造やたまねぎ状のシェル(球殻)構造など、自己組織化による構造形成を示し、閉じ込めポテンシャルの形状によって構造を変化させる。これまでに3次元におけるシェル構造において果たすプラズマデバイ波長の効果を明らかにした。また閉じ込めの強さを一定とし、粒子数を変化させると微粒子群は系の中心付近に多面体構造を形成し、微粒子数が多くなると、微粒子群は多面体の内側に微粒子を内包するようになる。粒子数のさらなる増加が外側の多面体を形成している微粒子の数を増やすだけでなく、内側にも多面体を形成し、結果としてたまねぎ状構造となることが明らかにされた。最外殻の半径は粒子数の増加に伴い連続的に大きくなるが、内側に粒子が入り込むときには不連続な増大が観測された。2.コンプレックスプラズマの性質を極低温下で調べるための実験の立ち上げをおこなった。二重のガラスデュワーを作製し、外側に冷却用の液体窒素を、内側のデュワーに液体ヘリウムをそれぞれ導入し、減圧冷却によって液体ヘリウム温度を1K程度まで低下させた。内径100mm、高さ58mmのステンレス製円筒容器を液体ヘリウム中に浸し、少量の液体ヘリウムを容器内に導入した後タングステンフィラメントと陽極の間で定常放電する準備を整え、予備的な実験として液体ヘリウム蒸気中での直流放電に成功した。静電プローブによるプラズマパラメータの測定を試みているが、プラズマ生成が安定せずパラメータ特定までには至っていない。現在は放電の熱による液体ヘリウムの蒸発を抑えるため、電極部分を小さくして更にガラスで覆う等の設計上の工夫をこらしたプラズマ発生器を作製中である。1.コンプレックスプラズマ中で多数の微粒子が形成する構造について動力学粒子シミュレーションを用いて研究をすすめた。

帯電量と質量が一定の多数の微粒子が重力の作用しない状況下で静電ポテンシャルによって等方的に閉じ込められたとき、3次元の球殻構造を形成すること、デバイ遮蔽の大きさにより球殻の大きさが変化することを明らかにした。一方、系の安定構造を探るため、定常状態における系の全エネルギーが極小となる条件から準安定構造の存在を見出した。動力学シミュレーション及びハミルトニアンの安定解を求める手法共に粒子数の階乗に比例して時間のかかる計算のため、現在核融合科学研究所のスーパーコンピュータを使っての計算を実行しているが、アウトプットの困難を伴う為、我々の研究室でPCクラスターの構築を始めている。2.コンプレックス中の微粒子間に働く力を熱力学的自由エネルギーの計算から解析を行った。負に帯電した微粒子は二つの微粒子が、プラズマのデバイ波長程度の領域にある場合には反発しあうが、デバイ波長の数倍はなれるとお互いに引き合うことが明らかにされた。3.極低温下における二重のガラスデュワーを使ったコンプレックスプラズマの振る舞いを調べるための実験では、安定なプラズマを得るために、電極構造、電極位置等、さまざまな工夫を試みた。内部にためられた液体ヘリウム表面上の蒸気中でプラズマを生成し、直径5μmのアクリル微粒子をプラズマ中に供給してコンプレックスプラズマの条件を作った。ガラスデュワーの光学スリットを通してHe-Neレーザーを照射したところ、平板電極上の領域に浮遊する微粒子群を観測した。ただしプローブ測定によるプラズマパラメータの決定にはいたっていない。コンプレックスプラズマ中の微粒子の構造、および微粒子の振る舞いについて理論、シミュレーション、実験の立場から研究を行った。動力学粒子シミュレーションでは、多数の帯電微粒子が形成する構造について調べた。プラズマ中の微粒子が重力の作用しない状況下で静電ポテンシャルによって等方的に閉じ込められたとき、定常状態における系の全エネルギーが極小となる安定条件から、安定構造と準安定構造の3次元球殻構造が存在することを明らかにした。微粒子数を増やすと準安定構造には複数の状態が存在することが示された。安定なコンプレックスプラズマを液体窒素、または液体ヘリウムの極低温環境において生成し、その特性を調べた。実験にはガラスデュワーを用いた装置を2台用いて、異なる方法でのプラズマ生成を試みた。1台では液体ヘリウム中に希薄なヘリウムガスを封入したガラス管を浸すことで、ガス温度が十分に冷却された状態を作り、その内部でプラズマを生成して静電プローブを用いてプラズマパラメータ計測を行った。また、プラズマの中に直径数μmの球状アクリル微粒子を投入し、プラズマ中に浮遊させることに成功した。浮遊微粒子が激しく運動する様子も観測されている。もう一方の装置では、底に小穴を開けた小型ガラスデュワーを液体ヘリウム上の蒸気中に設置し、その内部でプラズマを生成した。
伝統工芸「有松・鳴海絞り」における括り作業ロボットの実用化研究

愛知県の伝統工芸品である有松・鳴海絞りは,職人の高齢化により存続が危ぶまれている.我々は絞りの括り作業において,従来の糸の代わりに樹脂キャップを用いる方法を提案し,これを布に装着する絞りロボットを試作した.絞りロボットの小型化のため2種類のアクチュエータを用い,作業性の向上のため回転式のカートリッジおよびニードルと布を分離する機構を採用した.絞りロボットによっても従来の糸による絞り染めに似た模様を作り出せることが確認できた.有松・鳴海絞りの括り作業において,従来の糸の代わりに入口と出口で内径の異なる円筒形の絞り具(樹脂キャップ)を用いる方法を継承した.布にキャップを装着する電動式絞りロボットの小型化と絞り染めを体験できる手動式簡易型キャップ装着機の開発を行った.電動式の絞りロボットでは,これまでの市販の6軸ロボットを用いたものから小型化するため,2個のロボシリンダを選定し,布にキャップを装着するニードルとキャップカートリッジの移動のための設計と試作を行った.キャップのカートリッジは直線型にすると最後の戻りに時間を要するため回転式を採用し,連続して20個のキャップが装着できるようにした.制御部にArduinoマイコンを使用し,安価で操作性に優れたインタフェースを構築した.キャップを布に装着する実験では,これまでの6軸ロボットによるキャップ装着とほぼ同等であることが確認できた.手動式の簡易型絞りロボットでは,3Dプリンタによる樹脂製の移動機構を試作した.部品点数の削減と加工の容易さを考慮した設計を行った.ハンドルを下に押すとニードルが下がり,ニードルが布をキャップに押し込むことによりキャップの装着ができる.キャップカートリッジを手で回すことにより10個のキャップが連続して布に装着できるようにした.キャップに布を押し込むニードルの耐久性の確認のため,有限要素法を用いたシミュレーションを行った.研究成果として,日本機械学会東海支部講演会および計算力学講演会にて論文発表3件を行った.また,絞りロボットの試作機を愛・地球博10周年記念事業/瀬戸蔵ロボット博2015等のイベントに出展し,実演と操作体験から改良点を洗い出した.有松・鳴海絞りの括り作業において,従来の糸の代わりに入口と出口で内径の異なる円筒形の絞り具(樹脂キャップ)を用いる方法を発展させた.布にキャップを装着する電動式絞りロボットの小型化と絞り染めを体験できる手動式簡易型キャップ装着機の改良を行った.電動式の絞りロボットでは,より小型化と操作性の改良のため2個のロボシリンダの配置の適正化を行い,布にキャップを装着するニードルとキャップカートリッジの改良設計と試作を行った.キャップのカートリッジを装置のほぼ中央部に配置し,安定して20個のキャップが連続装着できるようにした.制御部にArduinoマイコンを使用し,安価で操作性に優れたインタフェースを構築した.しかし,配線の最適化には至っておらず,課題が残されている.キャップを布に装着する実験では,これまでとほぼ同等であることが確認できた.手動式の簡易型絞りロボットでは,3Dプリンタによる樹脂製の移動機構を改良した.部品点数の削減と操作性を考慮した設計を行った.ハンドルを下に押したときにも装置が安定するように脚部に脱着式のスタンドを取り付け,またキャップカートリッジを容易に脱着できる機構を考案した.しかし,脚部の樹脂による剛性不足が明らかになり,修正が必要であることが明らかになった.布がキャップに押し込まれる際の布の挙動を調べるため,有限要素法を用いたシミュレーションを行った.研究成果として,日本機械学会東海支部講演会にて論文発表2件を行った.また,絞りロボットの試作機をあいちITSワールド2015ロボット展に出展し,実演と操作体験から改良点を洗い出した.(1)電動型絞りロボットでは,キャップカートリッジを装置の中央に配置し,周囲に段差のないテーブルを置くことによって操作性を向上させた.テーブルに2カ所ヒンジドアを設け,指で容易にカートリッジが脱着できるようにした.(2)簡易型絞りロボットでは,内部のバネの数を減らしても布にキャップが装着されることを確かめた.(3)布へのキャップ装着がこれまでのものと同等であることが確認できた.(4)マイコンを用いて容易に制御できるようにした.しかし,配線の最適化と基板化はできていない.(5)有限要素法を用いたシミュレーションでは,布がキャップに装着される時にできる布のしわが再現できた.有松・鳴海絞りの括り作業において,従来の糸の代わりにシリコーン製の円筒形絞り具(樹脂キャップ)を用いる方法を発展させた.布にキャップを装着する電動式絞りロボットの小型化と作業性の向上,および絞り染めを体験できる手動式簡易型キャップ装着機の改良を行った.電動式の絞りロボットでは,作業机に置ける規模の小型化と操作性の改良のため2個のロボシリンダの配置の適正化を行い,布にキャップを装着するニードルとキャップカートリッジの改良設計と試作を行った.ニードルにより布に装着されたキャップがカートリッジから引き上げられ,その後ニードルからはたき落とされる確率をほぼ100%になるように改良を加え,作業性の向上を図った.制御部にArduinoマイコンを使用し,安価で操作性に優れたインタフェースを構築した.配線の最適化を行い,制御基板の小型化を達成した.キャップを布に装着する実験では,これまでとほぼ同等であることが確認できた.手動式の簡易型絞りロボットでは,3Dプリンタによる樹脂製の部品点数の削減と操作性を考慮した改良を行った.ハンドルを下に押したときにも装置が安定するように脚部に脱着式のスタンドを取り付け,またキャップカートリッジを容易に脱着できる機構を改良した.

さらに,脚部の樹脂による剛性不足を修正した.有限要素法を用いたシミュレーションにより布がキャップに押し込まれる際の布の挙動を調べ,実機による布のしわ状態に似た結果が再現できることが明らかになった.研究成果として,2017年9月開催の日本機械学会年次大会講演会にて論文発表2件を行う予定である.また,2017年7月のロボカップ2017名古屋世界大会併催の「ロボット技術・産業フェア」に出展し,実演を行う予定である.愛知県の伝統工芸品である有松・鳴海絞りは,職人の高齢化により存続が危ぶまれている.我々は絞りの括り作業において,従来の糸の代わりに樹脂キャップを用いる方法を提案し,これを布に装着する絞りロボットを試作した.絞りロボットの小型化のため2種類のアクチュエータを用い,作業性の向上のため回転式のカートリッジおよびニードルと布を分離する機構を採用した.絞りロボットによっても従来の糸による絞り染めに似た模様を作り出せることが確認できた.(1)電動式絞りロボットでは,ニードルの移動用に直動型のアクチュエータを,キャップカートリッジの回転用にロータリー式のアクチュエータを用いて設計・試作した.(2)簡易型絞りロボットでは,ハンドルを押すとニードルが下がり,布にキャップが装着されることを確かめた.(3)布へのキャップ装着が市販の6軸ロボットを用いたものと同等であることが確認できた.(4)キャップ装着が連続してできるようにカートリッジを採用した.(5)有限要素法を用いたシミュレーションによりニードルの耐久性を確認できた.電動式絞りロボットでは,実際に職人の方に使ってもらえるように改良を行う.ニードルが降下する位置が装置のガタで狂うことがあるので,正確な位置決めができるようにする.キャップカートリッジに装填するキャップの上下を間違えるとキャップの装着が失敗するため,外部カメラを用いた画像処理によってキャップの装填ミスを無くすようにする.制御マイコンの回路実装に関して基板を整備し,連続使用に耐えるものとする.また,作業効率を高めかつ安全性に配慮した設計とし,外部デザインの改良にも努める.簡易型形絞りロボットでは,軽量化と剛性のバランスに注意し,確実な作業性に配慮した設計を行う.また,部品点数の削減と,低コスト化を推し進め,親しみやすい外部デザインにする.ハンドルを押したときに転倒する危険性を減らす工夫をする.現状では1種類であるキャップの形状の多様化も検討したい.有限要素法によるシミュレーションでニードル保持部と移動部機構の耐久性が増すようにする.ロボティクス電動式絞りロボットでは,さらに小型化と軽量化を行う.キャップカートリッジの脱着が容易にできるような機構に改良する.
特異な構造と機能をもつ有機ケイ素クラスター化合物の研究

有機ケイ素クラスターとしてオクタシラキュネアン骨格に四つのシクロテトラシラン環が縮合した化合物を合成した。この化合物は16個のケイ素原子から成る骨格をもち、分子内にスピロポリシラン、L字形ラダーポリシラン、ポリシラプロペラン骨格を含んでいる。この化合物は^1H NMRにおいて、tert-ブチル基のプロトンによるシグナルを1.271.71ppmに示す。この値はケイ素に置換したtert-ブチル基のプロトンが通常は0.9ppmに現れるのに比べて低磁場シフトしている。これはケイ素-ケイ素結合のσ電子によるクラスター内の環電流効果によるものと考えられる。また、この化合物は橙色の結晶であり、紫外可視吸収スペクトルでは約550mmまで吸収が伸びているが、明確な吸収帯は示さない。理論計算の結果、これは分子軌道が集積して半導体のバンド構造に似た状態になっているためであることがわかった。これらの結果から、この化合物は通常の有機ケイ素化合物とは異なり、有機ケイ素クラスターとしての性質を示すことが明らかになった。また、ケイ素-ケイ素π単結合と他のπ結合が共役するかどうかを調べるために、橋頭位にフェニル基をもつ2,2,4,4-テトラ-tert-ブチル-1,3-ジフェニルビシクロ[1.1.0]テトラシラン(1)を合成した。X線結晶構造解析を行ったところ、橋頭位のフェニル基はビシクロ[1.1.0]テトラシラン環の平面に対して10.9傾いているが、共平面に近い構造をとっていることがわかった。このような共平面構造を反映して、化合物1の紫外可視吸収スペクトルにおけるπ-π*吸収帯は572nmに観測され、この値は1,2,2,3,4,4-ヘキサ-tert-ブチルビシクロ[1.1.0]テトラシラン(2)の488mmより84nmだけ長波長側にシフトしている。また、化合物1はサーモクロミズムを示し、溶液は室温では紫色であるが、77Kでは青色になることがわかった。本年度は以下のようにπ単結合をもつ14族元素化合物の合成、構造、性質の研究とシリル置換テトラフェニルポルフィリンの光化学的性質と応用に関する研究を行った。二重結合はσ結合とπ結合によって形成されるが、最近、我々はσ結合を伴わない14族元素-14族元素π単結合が存在することを見出した。この結合は1, 2, 2, 3, 4, 4-ヘキサ-tert-ブチルビシクロ[1.1.0]テトラシラン1およびゲルマン2の橋頭位間に存在しており、X線結晶構造解析の結果、結合長は化合物1では2.849A、化合物2では3.127Aと著しく長くなっていることがわかつた。また、このπ単結合は二重結合のようにσ結合の束縛を受けないので、ビシクロ[1.1.0]ブタン環の2, 4位の元素を変えることによってπ結合の結合長制御が可能になることがわかった。光機能性色素であるテトラフェニルポルフィリンの機能向上のためには、光の吸収がより効率よく起こるようにすることが必要である。この目的のためにフェニル基に種々のシリル基が置換したテトラフェニルポルフィリンの合成を行い、光化学的性質を検討した。その結果、シリル基が置換するとテトラフェニルポルフィリンの紫外可視吸収スペクトルにおけるSoret帯及びQ帯の分子吸光係数は増大し、特にトリス(トリメチルシリル)シリル基が置換したものはテトラフェニルポルフィリン誘導体の中で最も大きな値をとることがわかった。また、テトラフェニルポルフィリンを光増感剤として酸素存在下で光照射すると一重項酸素が生成し、その量子収率は058であるが、シリル基が置換すると一重項酸素生成の量子収率が向上し、例えばトリメチルシリル基が置換したものでは0.77になる。このような高効率光増感剤はがんの光線力学療法への応用が期待されており、現在、細胞を用いた研究を共同研究として進めている。

X線結晶構造解析を行ったところ、橋頭位のフェニル基はビシクロ[1.1.0]テトラシラン環の平面に対して10.9傾いているが、共平面に近い構造をとっていることがわかった。このような共平面構造を反映して、化合物1の紫外可視吸収スペクトルにおけるπ-π*吸収帯は572nmに観測され、この値は1,2,2,3,4,4-ヘキサ-tert-ブチルビシクロ[1.1.0]テトラシラン(2)の488mmより84nmだけ長波長側にシフトしている。また、化合物1はサーモクロミズムを示し、溶液は室温では紫色であるが、77Kでは青色になることがわかった。
金属元素に起因する日本画和紙の焼け現象解明と新抑制法の開発

銅を含む顔料が和紙の劣化に及ぼす影響について研究した。まず、江戸時代後期の彩色木版画の観察と、岩緑青を塗布した和紙を80°C、相対湿度65%で劣化させる実験を行った。その結果、顔料中のCu成分が紙の表側から裏側に向かって拡散することがわかった。次に、岩緑青を塗布した試料の裏打紙の劣化に対する,キレート剤の抑制効果について研究した。キレート剤(EDTA, DTPA, HEDP)を浸漬してCaCO3を塗布した楮紙を,それぞれ岩緑青を塗布した雁皮紙に裏打し,80°C、相対湿度65%で劣化させた。DTPAとCaCO3を併用した効果が良好であった。銅含有緑色顔料による紙の焼け現象において、絵画表面に塗布した岩緑青のCu成分が紙の裏側あるいは裏打紙に物理的にどのように拡散し、紙の劣化度合とどの程度相関しているのか、また、より激しい劣化を引き起こす真鍮箔による焼けの劣化機構はどのようになっているのかを研究した。1.経年劣化試料の分析調査緑青焼けの観察される江戸幕末の彩色版画1点および、箔散らし紙1点の分析を行った。SEM、EDXおよび三次元蛍光分光分析の結果、試料紙断面のCu元素の濃度分布は絵画面から裏面に向かって勾配を持っており、紙の表側から裏側に向かって拡散している様子が示された。2.モデル試料の劣化促進試験劣化にいたる過程を明確に追うため、現代の和紙と顔料で作成したモデル試料を加湿加温条件の劣化促進試験にかけた劣化過程を分析した。現代の和紙と真鍮箔のモデル試料は、加湿加温条件の劣化促進試験の他に、実物の文化財が通常置かれる環境に近い大気暴露試験も行った。SEM、EDX、三次元蛍光分光分析およびICPS分析の結果、裏打紙中のCu元素の濃度は、劣化時間の増加とともに増加した。これは紙の変色傾向と一致し、試料表面の顔料由来のCu元素が本紙、裏打紙へと移行し紙の変色を引き起こしていることを示した。また、真鍮箔試料の大気暴露試験後には、試料表面でCu,Znが減少し、逆に裏面では増加した。これは、真鍮が腐食されてCu、Znが拡散・浸透したことを示している。3.薬品塗布による抑制法の開発裏打紙への焼けの波及を遅らせ、裏打紙取替えの修復回数を減らすことで、本紙に対する修復時の負担を減らすため、裏打紙への薬品処置による焼けの抑制効果を模索した。使用薬品としてCuイオンのキレート剤を選択し、これを浸漬させた試料と、紙に対する中和効果のある薬品処置を施した試料を作成し、これを劣化促進試験にかけた。本試料については順次分析中である。銅含有緑色顔料による紙の焼け現象において、絵画表面に塗布した銅含有緑色顔料の分解から、顔料中のCu成分の拡散、また紙の劣化度合との相関関係について検討した。また、より激しい劣化を引き起こす真鍮箔による焼けの劣化機構についても検討した。1.経年劣化試料の分析調査緑青焼けの観察される江戸幕末の彩色版画の緑色顔料および変色した繊維部分の透過型電子顕微鏡撮影を行い、着色に関与すると推測される化合物を観察した。この結果、試料の緑色顔料はアセト亜砒酸銅であり、変色した繊維の周辺には、顔料の分解過程で生成したと考えられえる、種々の化合物が観察された。2.モデル試料の劣化促進試験現代の和紙と顔料で作成したモデル試料を加湿加温条件で劣化促進させ、劣化過程を分析した。また、加湿加温条件の劣化促進試験の他に、実物の文化財が通常置かれる環境に近い大気暴露試験も行った。3.薬品塗布による抑制法の開発Cuイオンのキレート剤を選択し、これを浸漬させた試料と、紙に対する中和効果のある薬品処置を施した試料を作成し、これを劣化促進試験にかけた。これらの試料について、紙の変色、pH、セルロース粘度を測定した。和紙表面に塗布した銅含有緑色顔料の分解から、顔料中のCu成分の拡散、また紙の劣化度合との相関関係について検討した。また、より激しい劣化を引き起こす真鍮粉や銅粉による焼けの劣化機構についても検討した。金属イオンを封鎖するキレート剤を用い、紙の参加劣化の抑制を検討した。1.モデル試料の劣化促進試験和紙と顔料で作成したモデル試料を加湿加温条件で劣化させ、劣化後および劣化過程を分析した。また、加湿加温条件の劣化促進

試験の他に、実物の文化財が通常置かれる環境に近い大気暴露試験も行った。SEM、EDX、三次元蛍光分光分析およびICPS分析の結果、裏打紙中のCu元素の濃度は、劣化時間の増加とともに増加した。これは紙の変色傾向と一致し、試料表面の顔料由来のCu元素が本紙、裏打紙へと移行し紙の変色を引き起こしていることを示した。さらに、透過型電子顕微鏡による観察および分析で、劣化部に生成した、銅含有化合物を確認した。これらは顔料の分解化合物と考えられる。金属粉を塗布した試料の劣化試験後の生成物は、加湿加温条件下と、大気暴露環境下では異なる化合物が検出された。2.薬品塗布による抑制法の開発Cuイオンのキレート剤を3種選択し、これを浸漬させた試料と、紙に対する中和効果のある薬品処置を施した試料を作成し、これを劣化試験にかけた。これらの試料について、紙の変色、pH、セルロース粘度を測定した。その結果、キレート剤と炭酸カルシウムをともに用いたときに効果が見られた。
グルコース提示型デンドリマー培養面による細胞分化および刺激伝達の制御

移植を前提としたヒト細胞の培養において,細胞固定および刺激伝達を可能とする培養面の構築を実施する.グルコース提示型デンドリマー培養面を作成し,培養面表層に呈示されたグルコースと細胞表層のグルコーストランスポータとの関係を解明し,細胞固定,形態制御を試みた.また,本培養面の種々の操作変数にて,細胞の接着,形態,増殖などの細胞特性を評価するとともに,自己集塊培養システムへの適用(細胞形態および極性変化機構を考慮した分化制御面の開発)を目指した.デンドリマー培養面の末端基リガンドとしてD-グルコースを選択し,細胞膜トランスポーターを利用した細胞固定つまりインテグリンを介しない細胞固定を実現した.さらに,種々の操作因子を変化させ,用途の多様性ならびに,対象とする細胞の用途に応じた至適な条件を模索するなど,「培養面特性評価」の基礎的検討を行った.さらに,細胞の固定および形態変化を引き起こす本培養面のメカニズムは,面に提示されたD-グルコースと細胞表層の1型および4型グルコーストランスポータが関与することを明らかとした.応用研究として,「細胞形態および極性変化機構を考慮した分化制御面の開発」を実施し分化制御を試みた.グルコース提示型デンドリマー面におけるデンドリマー分布密度およびリガンド提示密度などの基礎知見を基に,脱分化細胞の存在しない初代軟骨細胞を用いて形態制御を試みた.また,本培養面にて継代培養を実施し,細胞の形態変化および脱分化状況を把握した.また,ES細胞の集塊形成への展開を試み,未分化能を有することが示唆された.一方,「細胞接着機構を考慮した刺激伝達面の開発」として,細胞への刺激伝達手法において,薬剤をグルコース提示型デンドリマー面に固定することで面からの刺激伝達を試みた.特に,デンドリマーのリガンドとして増殖因子EGFを提示することで,上皮細胞の分裂や運動促進を効率的に行うことが見出された,さらに,本培養面を,上皮細胞シート形成に適用したところ,シート形成を行ううえで重要となる基底層の安定化が見られ,本培養面は,シート形成する上で有効であることがわかった.移植を前提としたヒト細胞の培養において,細胞固定および刺激伝達を可能とする培養面の構築を実施する.グルコース提示型デンドリマー培養面を作成し,培養面表層に呈示されたグルコースと細胞表層のグルコーストランスポータとの関係を解明し,細胞固定,形態制御を試みた.また,本培養面の種々の操作変数にて,細胞の接着,形態,増殖などの細胞特性を評価するとともに,自己集塊培養システムへの適用(細胞形態および極性変化機構を考慮した分化制御面の開発)を目指した.デンドリマー培養面の末端基リガンドとしてD-グルコースを選択し,細胞膜トランスポーターを利用した細胞固定つまりインテグリンを介しない細胞固定を実現した.さらに,種々の操作因子を変化させ,用途の多様性ならびに,対象とする細胞の用途に応じた至適な条件を模索するなど,「培養面特性評価」の基礎的検討を行った.さらに,細胞の固定および形態変化を引き起こす本培養面のメカニズムは,面に提示されたD-グルコースと細胞表層の1型および4型グルコーストランスポータが関与することを明らかとした.応用研究として,「細胞形態および極性変化機構を考慮した分化制御面の開発」を実施し分化制御を試みた.グルコース提示型デンドリマー面におけるデンドリマー分布密度およびリガンド提示密度などの基礎知見を基に,脱分化細胞の存在しない初代軟骨細胞を用いて形態制御を試みた.また,本培養面にて継代培養を実施し,細胞の形態変化および脱分化状況を把握した.また,ES細胞の集塊形成への展開を試み,未分化能を有することが示唆された.一方,「細胞接着機構を考慮した刺激伝達面の開発」として,細胞への刺激伝達手法において,薬剤をグルコース提示型デンドリマー面に固定することで面からの刺激伝達を試みた.特に,デンドリマーのリガンドとして増殖因子EGFを提示することで,上皮細胞の分裂や運動促進を効率的に行うことが見出された,さらに,本培養面を,上皮細胞シート形成に適用したところ,シート形成を行ううえで重要となる基底層の安定化が見られ,本培養面は,シート形成する上で有効であることがわかった.移植を前提としたヒト細胞の培養において,細胞固定および刺激伝達を可能とする培養面の構築を実施する.特に,本年度は,グルコース提示型デンドリマー培養面を作成し,培養面表層に呈示されたグルコースと細胞表層のグルコーストランスポータとの関係を解明し,細胞固定,形態制御を試みる.また,本培養面の種々の操作変数にて,細胞の接着,形態,増殖などの細胞特性を評価するとともに,自己集塊培養システムへの適用(細胞形態および極性変化機構を考慮した分化制御面の開発)を目指した.デンドリマー培養面の末端基リガンドとしてD-グルコースを選択し,細胞膜トランスポータを利用した細胞固定つまりインテグリンを介しない細胞固定を実現した.さらに,種々の操作因子を変化させ,用途の多様性ならびに,対象とする細胞の用途に応じた至適な条件を模索するなど,「培養面特性評価」の基礎的検討を行った.特に,種々の操作変数(デンドリマー密度,グルコース呈示密度,D-,L-グルコース存在比,デンドリマー世代数)に対する面構造変化を解析した.

デンドリマー面作成法については,世代累積法(OH基の提示,グルタルアルデヒドによる鎖状構築,トリス(2-アミノメチル)アミンによる分枝構築の繰り返しにより,樹状構造を形成する)にて,デンドリマー分布濃度,リガンド(グルコース)提示密度,凹凸度などの操作変数を変化させて,グルコース提示型デンドリマー培養面の特徴を検討した.操作変数の異なる培養面の表層凹凸状態は原子間力顕微鏡(AFM)を用い,ナノスケールでの観察を実施した.また,基材表面でのデンドリマー分布濃度の定量化は,AFMにおける解析および蛍光色素を固定することで評価した.移植を前提としたヒト細胞の培養において,細胞固定および刺激伝達を可能とする培養面の構築を実施する.本年度は,応用研究として,「細胞形態および極性変化機構を考慮した分化制御面の開発」を実施し分化制御を試みた.特に昨年度得たグルコース提示型デンドリマー面におけるデンドリマー分布密度およびリガンド提示密度などの基礎知見を基に,脱分化細胞の存在しない初代軟骨細胞を用いて形態制御を試みた.また,本培養面にて継代培養を実施し,細胞の形態変化および脱分化状況を把握した.本培養面にて軟骨細胞を培養を行ったところ,球形の細胞形態を呈した.これらの細胞は,細胞間接着を促進するE-カドヘリン生成が上昇することが認められその結果,細胞分裂後には,集塊形成を促進することがわかった.また,集塊形成した軟骨細胞は,分化の指標であるII型コラーゲンを生成し,数回の継代後も細胞は生成しており,本培養面は脱分化を抑制できる面であることが確認できた.さらに,細胞の固定および形態変化を引き起こす本培養面のメカニズムを抗体ブロッキング法にて,上皮細胞および軟骨細胞を用いて検討したところ,面に提示されたD-グルコースと細胞表層の1型および4型グルコーストランスポータが関与することを明らかとした.一方,「細胞接着機構を考慮した刺激伝達面の開発」として,細胞への刺激伝達手法において,薬剤をグルコース提示型デンドリマー面に固定することで面からの刺激伝達を試みた.特に,デンドリマーのリガンドとして増殖因子EGFを提示することで,上皮細胞の分裂や運動促進を効率的に行うことが見出された.さらに,本培養面を,上皮細胞シート形成に適用したところ,シート形成を行ううえで重要となる基底層の安定化が見られ,本培養面は,シート形成する上で有効であることがわかった.移植を前提としたヒト細胞の培養において,細胞固定および刺激伝達を可能とする培養面の構築を実施する.本年度は,応用研究として,「細胞形態および極性変化機構を考慮した分化制御面の開発」を実施し分化制御を試みた.特に昨年度得たグルコース提示型デンドリマー面におけるデンドリマー分布密度およびリガンド提示密度などの基礎知見を基に,脱分化細胞の存在しない初代軟骨細胞を用いて形態制御を試みた.また,本培養面にて継代培養を実施し,細胞の形態変化および脱分化状況を把握した.本培養面にて軟骨細胞を培養を行ったところ,球形の細胞形態を呈した.これらの細胞は,細胞間接着を促進するE-カドヘリン生成が上昇することが認められその結果,細胞分裂後には,集塊形成を促進することがわかった.また,集塊形成した軟骨細胞は,分化の指標であるII型コラーゲンを生成し,数回の継代後も細胞は生成しており,本培養面は脱分化を抑制できる面であることが確認できた.さらに,細胞の固定および形態変化を引き起こす本培養面のメカニズムを抗体ブロッキング法にて,上皮細胞および軟骨細胞を用いて検討したところ,面に提示されたD-グルコースと細胞表層の1型および4型グルコーストランスポータが関与することを明らかとした.
HTLV-I抗体陽性者の長期追跡

1)HTLV-Iぶどう膜炎がATL、HAM/TSPに次ぐ第3のHTLV-I関連疾患として疫学および臨床眼科学上確立し、ウサギを用いた動物モデルが提示された。2)環境要因によるHTLV-I活性の増強効果が調べられた。3)キャリアのHTLV-I感染細胞数、ウイルス発現が調べられた。4)HAM/TSP患者230名を定期的に観察し、HAM/TSPでは発症後しばらく進行し、その後は明らかな進行を認めない慢性期に移行することが示唆された。5)HTLV-Iの世界的拡がり、HTLV-I亜型の研究は、南米、パプアニューギニア、中国、ロシアなどとの協同研究ですすめられている。このように本プロジェクトにおいて1)HTLV-Iぶどう膜炎がATL、HAM/TSPに次ぐ第3のHTLV-I関連疾患として疫学および臨床眼科学上確立し、ウサギを用いた動物モデルが提示された。このように本プロジェクトにおいて
骨梁構造における荷重伝達を考慮したインプラント偶発症抑止シミュレーション

我々は、マイクロCTの高い撮像分解能で得られた画像をもとに三次元的な観察と形態計測を行い、解剖学的な構造物とその周囲の骨梁構造についてのデータを蓄積し、さらには骨梁構造を考慮した三次元有限要素解析を用いてインプラント周囲顎骨の応力分布を観察することで、インプラント埋入時において注意すべき解剖学的構造の三次元的位置関係をデータベース化し、生体力学的要因を考慮したインプラント埋入シミュレーションのシステムを構築した。ヒト顎骨のマイクロCT撮像データを用いて、歯槽骨における皮質骨および海綿骨の構造的特徴と、下顎管などの解剖学的構造物の三次元的位置データを取得した。特に今年度は、インプラントおよび矯正用インプラントアンカー埋入時に重要なファクターであるとされる皮質骨厚さについての検索を行い、骨口蓋ならびに歯槽突起部における詳細なデータを採取してデータベース化を行った。特にインプラントアンカー埋入が想定される部位についての日本人の基礎的データは少なく、非常に貴重なデータである。さらに、皮質骨厚さと海綿骨の骨密度(BV/TV)が異なる複数の精密モデルを作製し、垂直荷重条件下の三次元有限要素解析を行った。設定した埋入危険領域における最大主応力値をヒストグラム化して評価したところ、皮質骨、海綿骨の状態、インプラントの埋入深度により、下顎管などの解剖学的構造物に近接した部位において応力値の増減が認められた。特に、皮質骨の厚さが十分に確保できない場合、海綿骨が荷重伝達において重要な役割を果たしていることが明らかとなった。これにより、インプラント周囲骨の支持能力の一端が解明されたとともに、インプラントが負担過重をはじめとした偶発症を引き起こす機序について定量的に評価された。さらに、皮質骨および海綿骨の状態が異なる条件下におけるインプラント偶発症を想定した解析を行い、インプラント埋入危険部位についてデータを加えることで、生体力学的条件も考慮したインプラント埋入シミュレーションをさらに発展させることができた。本年度は、前年に取得した歯科インプラント埋入部位における骨のデータベースに、さらに下顎骨のデータを追加した。下顎管を抽出し、骨梁構造を考慮した応力解析を行うことで、設定した埋入危険領域の妥当性を評価した。皮質骨の厚径と骨梁の構造特性のパラメータはインプラント周囲の荷重伝達経路を評価する上で双方ともに重要な因子であるが、今回の解析から、皮質骨厚径が十分な顎骨の偶発症発生リスクは低く、皮質骨厚径が薄い顎骨では骨梁の構造が偶発症発生リスクに大きな影響を与えることが明らかとなった。さらに顎骨モデルに与える力学的物性値について検討を加えた。その結果、海綿骨の構造特性を考慮したせん断係数を与えた力学解析に比べ、従来の線形複合則をもとに算出したせん断係数を与えた解析は50%もの解析誤差が生じることとなり、特にインプラント周囲顎骨における力学解析にはせん断係数を考慮する必要があることが明らかとなった。さらに臨床応用を視野に入れた解析を進めており、偶発症を想定した力学解析を行い、発生する反力の計算をはじめている。皮質骨、海綿骨をドリリングする単純な反力のみならず、埋入方向の不正により発生する下顎管損傷や顎下腺窩に対する皮質骨の打ち抜きなどを想定した解析を現在急ピッチで行っている。これにより、実際の埋入シミュレータに術者感覚をフィードバックするシステム構築が可能となり、生体力学的な視点からの学習を可能にするインプラント埋入シミュレーションがさらに発展すると考えている。本年度は、過去2年間にわたってデータベース化してきた歯科インプラント埋入手術における偶発症に関連する解剖学的構造物のデータを用いた力学解析を行い、ドリリング時の反力を測定した。偶発症発生を想定した数パターンの解析モデルを作製し、術者の手指に伝わる挙動を反力をというパラメータに置き換えて記録した。皮質骨厚径、海綿骨の構造特性などを考慮に入れ、計算結果を出力することで、データベース化された注意すべき解剖学的構造物に対応してフィードバックすることを可能にした。特に正常な位置においてドリリングが完了したモデルと、下顎管を損傷してしまう偶発症モデル、舌側の皮質骨を穿孔してしまう偶発症モデルの3つに焦点を絞って反力計算及び解析モデルの作製に取り掛かってきた。今回の解析から、下顎管穿孔時には急激な反力の変化は見られなかったが、舌側皮質骨接触時及び穿孔時には急激な反力の変動が確認された。さらに骨梁構造の異方性については顎骨内部骨梁の骨密度分布を算出し、上下顎前歯部、小臼歯部、大臼歯部の10部位を微小解析領域として設定し、平均化に適したユニットセルをそれぞれの領域から抽出した。抽出したユニットセルに対して、独自の均質化法を用いた構造解析を行い、せん断剛性の計算を行った。力学的物性値は、それぞれの軸に対しての縦弾性係数、ポアソン比、せん断剛性の計算を行った。異方性を考慮した解析を行った結果、骨梁構造の異方性がドリリング時の反力に経時的な影響を与えている可能性が示唆された。

骨密度が同等である顎骨間の比較においても、ドリリング時の反力値が様々な軌道を描くのは、骨梁構造の異方性の影響が考えられる。歯科インプラント埋入部位に関する基礎データに関して、学術論文の報告を複数行うことができた。また、本研究に付随して得られた解析結果について、すでにいくつかの論文投稿を行っている。インプラント埋入シミュレーションの反力データ採取については、力学解析による計算は順調であり、今後例数を増やしていく計画である。24年度が最終年度であるため、記入しない。上記の研究業績の概要で述べたように、今後は臨床応用を視野に入れてインプラント埋入シミュレータにこれまで得られたデータベースをリンクし、偶発症発生時の感覚をシミュレーション上において体感できるようなシステム構築を進めていく。研究はおおむね順調に進展しているため、大きな計画変更は現在予定されていない。
頑健性を考慮した多応答曲面計画に関する研究

本研究では,ある次数d_1の線形回帰モデルを仮定するが,真の応答関数がより高次d_2(d_2>d_1)の線形回帰式である可能性がある場合を取り上げ,因子の次数d_2の効果が存在しても,その存在に対して頑健性がある多応答曲面計画として次の事を行った.(2)全ての応答変数について,真の応答関数が同一の因子で同一の次数の多項式で表現され,さらに,頑健性を考えるべき次数が全ての応答変数について同一である場合について次のことが成立することを導き出した.さらに,ハードウエアと既存のソフトウエアを購入し,数値的検討を行ない,単一応答曲面計画でいわれている性質が,多応答曲面計画でもほぼ成り立つことを示した.(3)(2)の仮定の一部を外した場合,すなわち,それぞれの応答変数によって,用いる因子,真の応答関数の次数が異なる場合について,Average Integrated Bias,ならびに,Max Integrated Biasを最適化する多応答曲面計画について考察を行った.この場合には,ある1つの応答変数についてIntegrated Biasを最小化する応答曲面計画が,Average Integrated Bias(Max Integrated Bias)を最小化するものにはならないことを示した.この場合には,核となる因子とその次数をしかるべき方法で定義すればよいと考えられるが,未だに明確な形では結論が得られていない.また,数値的な検討を行ったところ,この定義をうまく行えば頑健性がある多応答曲面計画が得られるという見通しは得た.なお,(3)について明確な結論が得られたところで投稿を行う予定である.本研究では,ある次数d_1の線形回帰モデルを仮定するが,真の応答関数がより高次d_2(d_2>d_1)の線形回帰式である可能性がある場合を取り上げ,因子の次数d_2の効果が存在しても,その存在に対して頑健性がある多応答曲面計画として次の事を行った.(2)全ての応答変数について,真の応答関数が同一の因子で同一の次数の多項式で表現され,さらに,頑健性を考えるべき次数が全ての応答変数について同一である場合について次のことが成立することを導き出した.さらに,ハードウエアと既存のソフトウエアを購入し,数値的検討を行ない,単一応答曲面計画でいわれている性質が,多応答曲面計画でもほぼ成り立つことを示した.(3)(2)の仮定の一部を外した場合,すなわち,それぞれの応答変数によって,用いる因子,真の応答関数の次数が異なる場合について,Average Integrated Bias,ならびに,Max Integrated Biasを最適化する多応答曲面計画について考察を行った.この場合には,ある1つの応答変数についてIntegrated Biasを最小化する応答曲面計画が,Average Integrated Bias(Max Integrated Bias)を最小化するものにはならないことを示した.この場合には,核となる因子とその次数をしかるべき方法で定義すればよいと考えられるが,未だに明確な形では結論が得られていない.また,数値的な検討を行ったところ,この定義をうまく行えば頑健性がある多応答曲面計画が得られるという見通しは得た.なお,(3)について明確な結論が得られたところで投稿を行う予定である.