hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
文字と非文字パターンの知覚・認知的処理における共通性と異質性の解明

視覚的認識メカニズム解明の重要性は言うまでもないが、言語を使用する人間が書き言葉を認識するメカニズムには他の視覚的対象の理解と比較して異なる点があるのであろうか。このことを明らかにするために,言語刺激とその他の視覚刺激の認知過程を、同じ研究方法を用いて実験心理学的に研究することが本研究の目的である。視野闘争の瞬間提示法と瞬間的要約意味抽出課題という二つの方法によって検討した結果、文字や単語、ヒトの顔など我々が十分に学習した視覚的刺激の処理には、視覚系の比較的初期の段階ですでに他の刺激にはない処理過程が関与している可能性が示された。その過程につき今後さらに詳細な実証的、理論的研究が必要である。研究目的24年度の以降の研究目的は1)視野闘争研究のパラダイムの一つである、onset rivalry法を用いて、両眼に提示される二つの異刺激間の一方が選択的に知覚されるメカニズムを、文字刺激や顔写真を用いた実験により探ることと、2)数多くの記号がランダムに存在する画面を一目見てその画面から意味を抽出する要約的意味理解の過程に関し、記号として数字、漢数字、単語などを用いて検討することであり、24年度には以下の成果を得た。1)の成果:両眼網膜の凝視点を中心とする対応部に、異なる刺激を闘争刺激として数十から数百ミリ秒提示すると、典型的には両刺激のどちらか一方が選択的に知覚される。筆者らは、闘争刺激に先行してどちらか一方の刺激を、片眼または両眼に十分な時間(e.g . 1sec)提示すると、闘争時に見えの変調が生じ、先行提示されなかった新刺激を知覚する確率が際立って高くなることを、色刺激、幾何学パターン、漢字、ひらがなを用いて明らかにして来た。23、4年度は顔写真を刺激とし、刺激の正立・倒立要因について検討した。現在はこの成果に加え,仮名と漢字を素材とする実験を継続中である。2)の成果:9語の情動語をランダムに配置し、200ms提示した。この提示時間ではすべての語を認知する余裕はない。それでも被験者はこのような画面から、その画面に含まれる情動的に快な語と不快な語の比率の違いを認知できることを実験的に明らかとした。これらの成果に加えさらに実験的検討を加えるとともに,画像記憶のメカニズムに関しても要約的意味把握過程の関与について検討をおこなった。また、文字処理過程と注意過程の関係を探る方法としてAttentional Blink現象についての検討にも着手し、高齢者と若年者の比較から,文字処理過程と注意過程の交互作用についても興味ある事実を得つつある。「文字と非文字パターンの知覚・認知的処理における共通性と異質性の解明」をめざして、主として二つのパラダイムを用いた実験的検討を進めた。1)両眼視野の対応部にそれぞれ一文字ずつ、異なる漢字ないしは仮名を200ms提示することに先行して、そのどちらか一方を1秒間両眼ないしは単眼に提示すると、極めて高い確率で先行提示されなかった文字が選択的に知覚される。本研究においてはこの事を一貫して実証してきた。視野闘争においては、先行文字と形態的に異質な文字が選択されるという見えの変調が生じるのである。本年度はこの形態的同一性の効果の頑健さを確認するとともに、新たに音韻的要因の効果を検討した。闘争刺激の一方と同一の音を持つ漢字を、両眼に先行提示する条件で検討を行った結果、先行刺激提示の効果は無く,音韻的要因による見えの変調効果は生じないことが明らかとなった。2)複数の文字や記号が同時に瞬間的に提示される視野全体から、瞬時にしてその要約的意味を抽出する過程、すなわち高速意味要約過程の研究に関しては、これまでに明らかにしてきた数字や文字刺激を用いた場合の効果に加えて本年度は、何らかの意味的指示を有する幾何学的記号を刺激として用いて実験的検討を進めた。その結果、高速意味要約に有効な要因としては文字、数字、幾何学的記号といった書記形態の種類というよりは、それらの学習の程度、すなわち使用頻度が重要であることを示唆する結果が得られた。以上、当初計画のすべてを完了するには至っていないが、現時点においても文字や記号の認知的処理における共通性と異質性について理論的に考察するに値するだけの量と質をもつデータが得られており、現在、複数の成果発表に向けて、さらに詳細なデータ解析を行いつつ、理論的考察を進めている。研究目的本年度の研究目的は1)視野闘争研究のパラダイムの一つである、onset rivalry法を用いて、両眼に提示される二つの異刺激間の一方が選択的に知覚されるメカニズムを、文字刺激や顔写真を用いた実験により探ることと、2)数多くの記号がランダムに存在する画面を一目見てその画面から意味を抽出する要約的意味理解の過程に関し、記号として数字、漢数字、単語などを用いて検討することであり、以下の成果を得た。

1)の成果:両眼網膜の凝視点を中心とする対応部に、異なる刺激を闘争刺激として数十から数百ミリ秒提示すると、典型的には両刺激のどちらか一方が選択的に知覚される。筆者らは、闘争刺激に先行してどちらか一方の刺激を、片眼または両眼に十分な時間(e.g. 1sec)提示すると、闘争時に見えの変調が生じ、先行提示されなかった新刺激を知覚する確率が際立って高くなることを、色刺激、幾何学パターン、漢字、ひらがなを用いて明らかにして来た。今回は顔写真を刺激とし、刺激の正立・倒立要因について検討した。先行刺激が正立顏の場合は、文字刺激の場合と同様に、正立・倒立を問わす、先行提示されなかった方の顏(新顔)の選択的知覚が他の見え方を圧倒した。しかし先行刺激が倒立の場合には、闘争刺激の方位にしたがって傾向は異なり、倒立の新顏より正立の旧顏(先行提示された)の選択率が顕著に高い値を示した。先行刺激の方位と形態が共に闘争刺激の見えの変調に寄与しているといえる。文字についても同様の実験を継続中である。2)の成果:9語の情動語をランダムに配置し、200ms提示した。この提示時間ではすべての語を認知する余裕はない。それでも被験者はこのような画面から、その画面に含まれる情動的に快な語と不快な語の比率の違いを認知できることを実験的に明らかとした。研究実績に記したように、研究目的に上げた2つの目的のどちらについても現在も継続的に実験を行っている。24年度には国際会議において3件、国内学会において1件の発表を行い、2編の紀要論文を刊行した。最終年度は実験の精度をさらに上げ、計画の残りの部分を実施し、研究全体のまとめを行う予定である。これまでに得た成果は我々の検索範囲において今までに得られたことのない貴重な成果も多く、最終年度の成果を合わせれば、数編の論文として公表する価値のある研究となるものと予想できる。反省点をいえば、申請書に上げた種々の実験条件の取り上げ方において、必ずしも申請書通りとはなっておらず、順不同となった部分がある。具体的には目的1では文字刺激条件の実験の完成をまたずに、顔刺激を用いた実験を先に行ったし、目的2でも単独の文字刺激を用いた一連の実験を完結させること無く、単語レベルの実験を先行させたこと等である。これらは共に、学会等における議論などを通じて、より緊急性の高さの評価を変えたためである。課題4についても若干の計画の遅れがある。一方で当初計画になかったが、機会を得て文字認知機能と注意機能に関する加齢効果に関する研究にも着手することが出来た。この成果は本研究の最終目的に取って貴重なデータを提供することになると予想される。何れにしても、これらの変更は最終年度において調整を計ることによって、当初の目標通りの成果をあげるうるものと判断している。研究実績に記したように、研究目的に上げた2つの目的のどちらについても、国際学会に発表するに値する明確な結果を得ており、今も継続的に実験を行っている。24年度においても、実験の精度をさらに上げ、計画の残りの部分を実行して行きたい。本年度のヨーロッパ知覚会議に2件の報告にまとめ、発表を申請済みである。どちらの成果も我々の検索範囲において今までに得られたことのない貴重な成果であると考えられる。
大気圧プラズマ処理によるCAD/CAM用コンポジットレジンの接着強度の向上

CAD/CAM用ハイブリッドレジンは従来のペーストタイプのコンポジットレジンと比較し重合度が高く,物性や耐着色性に優れている.一方で,残留モノマーがなく重合度が高いため,接着が困難であることが問題となっている.そこで本研究では大気圧プラズマによりCAD/CAM用ハイブリッドレジンの表面改質を行い,接着力を向上させることを目的として実験を遂行している.ハイブリッドレジンを包埋後,P800 gritの耐水研磨紙にて被着面に対し研磨を行った.研磨後,3種類の方法で処理を行った.(A)無処理,(B)大気圧プラズマ処理, (C)サンドブラスト処理(0.2気圧50μmアルミナ).大気圧プラズマの照射は,速度可変の移動ステージに設置した試料に対して,プラズマノズルと試料との距離8 mm,ステージ移動速度10 mm/secに設定して行った.各種表面処理後のすべての試料に対し,レジンブロックにプライマーを塗布後,試料を接着用治具に固定し,レジンセメントを円柱状の穴の空いたモールドに填塞,光照射したものを接着試験片とし,剪断接着強さを測定した.また,プラズマ処理による濡れ性の変化を観察するため,上記と同様の条件でプラズマ処理を行い,水の接触角を測定した.その結果,プラズマ処理を行った試料の接着強さは,研磨のみ試料と比較して有意に高い値を示した.また,プラズマ処理を行うことで,濡れ性が大きく向上することが明らかとなった.しかしながら,サンドブラスト処理を行った試料は,プラズマ処理を行った試料の約2倍の接着力を示したことから,接着強さの向上にはサンドブラスト処理の方が有効であると考えられる.実験の概要で述べたように,大気圧プラズマの効果は予想に反して低く,実験計画の変更が必要となったため.実験結果より,サンドブラスト処理の方が大気圧プラズマ処理と比較して高い接着効果を示す事が明らかとなり,対費用効果を鑑みると,大気圧プラズマの臨床応用は非現実的であると判断しました.従って,実験計画を変更することにいたしました.今後は,まだその接着効果が不明であるMMA含有プライマーの接着効果を,各メーカーより市販されている多種のCAD/CAM用ハイブリッドレジンに対して同様の試験を行い,接着効果を評価する計画である.CAD/CAM用ハイブリッドレジンは,残留モノマーがなく重合度が高いため,接着が困難であることが問題となっている.そこで本研究では大気圧プラズマを用いて表面改質を行い,接着力を向上させることを目的として実験を遂行している.被着材の濡れ性は接着力を左右する大きな因子であることが知られている.そこで,CAD/CAM用ハイブリッドレジンへの最適なプラズマ照射時間を決定するために,水への濡れ性を測定し評価を行った.当初,照射時間の制御を秒単位でのスイッチのON/OFFによって行っていたが,水の接触角による評価の結果,大きくバラつく結果となったため改善の必要があった.そこで,移動速度を自由に制御することが可能なロボット(アクチュエーター)にプラズマの照射ノズルをセットし,照射ノズルの移動速度を変化させることにより照射時間の制御をした結果,そのバラつきはかなり小さくなり精度の高いデータを得ることが可能となった.照射1分後の濡れ性を評価した結果,プラズマ未照射群の接触角(n=5)は58.4±0.9度であったのに対し,プラズマ照射群の接触角は各種照射ノズルの移動速度が50, 25および10 mm/secにおいて,それぞれ,30.8±0.6, 8.6±0.7および6.7±0.6度を示し、5 mm/secの条件では測定限界値以下となった.しかし,5 mm/secの最も低速の条件においては,試料の照射した部分が白く変色しており,試料の変質が疑われる.従って,照射ノズルの移動速度は1025 mm/secが適切であると考えられる.さらに,表面改質効果の持続時間を評価するために,10 mm/secの照射条件にて24時間後まで経時的に接触角を測定した.その結果,24時間後においても6.4±0.3度を示したことから,少なくとも24時間は効果が持続することが明らかとなった.当初に行った接触角試験や接着試験の結果が条件にかかわらず大きくバラつく結果となり,実験結果の信頼性が低いと判断した.このバラツキは実験方法の不備が起因していることが明らかとなったため,プラズマ照射時間の制御方法や接着試験用の試料の作製方法を改善する必要があった.このために時間を費やすことと成り,また,すべての実験をやり直す必要があったために予定より遅れが出た.CAD/CAM用ハイブリッドレジンは従来のペーストタイプのコンポジットレジンと比較し重合度が高く,物性や耐着色性に優れている.一方で,残留モノマーがなく重合度が高いため,接着が困難であることが問題となっている.そこで本研究では大気圧プラズマによりCAD/CAM用ハイブリッドレジンの表面改質を行い,接着力を向上させることを目的として実験を遂行している.ハイブリッドレジンを包埋後,P800 gritの耐水研磨紙にて被着面に対し研磨を行った.研磨後,3種類の方法で処理を行った.(A)無処理,(B)大気圧プラズマ処理, (C)サンドブラスト処理(0.2気圧50μmアルミナ).大気圧プラズマの照射は,速度可変の移動ステージに設置した試料に対して,プラズマノズルと試料との距離8 mm,ステージ移動速度10 mm/secに設定して行った.

各種表面処理後のすべての試料に対し,レジンブロックにプライマーを塗布後,試料を接着用治具に固定し,レジンセメントを円柱状の穴の空いたモールドに填塞,光照射したものを接着試験片とし,剪断接着強さを測定した.また,プラズマ処理による濡れ性の変化を観察するため,上記と同様の条件でプラズマ処理を行い,水の接触角を測定した.その結果,プラズマ処理を行った試料の接着強さは,研磨のみ試料と比較して有意に高い値を示した.また,プラズマ処理を行うことで,濡れ性が大きく向上することが明らかとなった.しかしながら,サンドブラスト処理を行った試料は,プラズマ処理を行った試料の約2倍の接着力を示したことから,接着強さの向上にはサンドブラスト処理の方が有効であると考えられる.実験の概要で述べたように,大気圧プラズマの効果は予想に反して低く,実験計画の変更が必要となったため.これまでに,精度の高いデータを出すための実験方法を確立することが可能となったので、今後は被着材に各種の前処理条件(プラズマ照射条件,サンドブラスト処理の有無,各種プライマーの塗布)による,接着強さへの影響を評価する.また,これまでは被着材として1製品のCAD/CAM用ハイブリッドレジンみを使用していたが,その他の製品に対しての評価も行う.さらに,プラズマ照射による試料表面の化学的な変化について分析を行う予定である.実験結果より,サンドブラスト処理の方が大気圧プラズマ処理と比較して高い接着効果を示す事が明らかとなり,対費用効果を鑑みると,大気圧プラズマの臨床応用は非現実的であると判断しました.従って,実験計画を変更することにいたしました.今後は,まだその接着効果が不明であるMMA含有プライマーの接着効果を,各メーカーより市販されている多種のCAD/CAM用ハイブリッドレジンに対して同様の試験を行い,接着効果を評価する計画である.理由:前述のように実験方法を改善する必要性が生じ,実験に遅れが生じたため.使用計画:平成30年度に消耗品の購入費として使用する.前述のように実験計画を変更する必要性が生じ,実験に遅れが生じたため.平成31年度に主として物品の購入費として使用する.
上気道感染症防御因子に対する運動の影響

1.上気道感染症罹患状況と唾液中の分泌型免疫グロブリンA(sIgA)の変動継続的に唾液sIgA濃度と上気道感染症罹患状況を調査した.唾液sIgA平均濃度と上気道感染症罹患日数とには相関はみられなかったが,唾液sIgAは個人差が大きいため,個人のsIgAの変動が上気道感染症罹患に関係する可能性を考慮する必要がある.上気道感染症に罹患したときに,唾液sIgAの低下が観察された者がいた.マラソン前後の唾液sICAM-1を測定した.唾液sICAM-1は上気道感染症の原因のrhinovirusの感染防御に働くと考えられる.唾液sICAM-1は一過性高強度運動後に上昇し,その上昇は総蛋白濃度の上昇と同様であったため,運動後の上気道感染症罹患増加には関与していないと考えられる.3.定量運動負荷による上気道感染症防御因子の変動自転車エルゴメーターで定量的運動負荷を行い前後の唾液sIgAを測定した.80%強度の運動後に唾液sIgAの低下が観察され,高強度運動では短時間の運動でも唾液sIgAが低下することがわかった.4.運動によるsIgA分泌抑制メカニズムの解析ラットで疲労困憊の運動後にsIgAの低下がおこるが,polymeric immunoglobulin receptor(pIgR)の発現量に変化はみいだせなかった.pIgRの発現調節以外の機構でsIgAの低下がおこっている可能性があるが,さらに検討を要する.1.上気道感染症罹患状況と唾液中の分泌型免疫グロブリンA(sIgA)の変動継続的に唾液sIgA濃度と上気道感染症罹患状況を調査した.唾液sIgA平均濃度と上気道感染症罹患日数とには相関はみられなかったが,唾液sIgAは個人差が大きいため,個人のsIgAの変動が上気道感染症罹患に関係する可能性を考慮する必要がある.上気道感染症に罹患したときに,唾液sIgAの低下が観察された者がいた.マラソン前後の唾液sICAM-1を測定した.唾液sICAM-1は上気道感染症の原因のrhinovirusの感染防御に働くと考えられる.唾液sICAM-1は一過性高強度運動後に上昇し,その上昇は総蛋白濃度の上昇と同様であったため,運動後の上気道感染症罹患増加には関与していないと考えられる.3.定量運動負荷による上気道感染症防御因子の変動自転車エルゴメーターで定量的運動負荷を行い前後の唾液sIgAを測定した.80%強度の運動後に唾液sIgAの低下が観察され,高強度運動では短時間の運動でも唾液sIgAが低下することがわかった.4.運動によるsIgA分泌抑制メカニズムの解析ラットで疲労困憊の運動後にsIgAの低下がおこるが,polymeric immunoglobulin receptor(pIgR)の発現量に変化はみいだせなかった.pIgRの発現調節以外の機構でsIgAの低下がおこっている可能性があるが,さらに検討を要する.1.上気道感染症罹患に対する運動と唾液分泌型免疫グロブリンA(sIgA)の影響大学生8名(2122歳)と一般成人32名(3358歳)に上気道感染症の罹患状況と運動や生活習慣に関して4ヶ月間継続してアンケート調査を行った.上気道感染症罹患群と非罹患群との比較では,運動習慣や生活習慣に有意な差を認めなかった.大学生8名については継続的に唾液sIgAを測定し,上気道感染症罹患時期にsIgAが低下する例が2例あった.2.高強度運動による唾液中感染防御因子の変動マラソン後に上気道感染症の罹患率が増加する一因として唾液中sIgAの低下が考えられているが,十分に解明されたわけではない.上気道感染症の1/3はrhinovirusが原因であり,、そのレセプターはIntercellular adhesion molecule 1(ICAM-1)である.可溶性ICAM-1(sICAM-1)は,細胞膜ICAM-1とrhinovirusとの結合を阻害して感染防御作用を示す.そこで,男子大学生14名を対象に,42kmのフルマラソンの前日,直後,1日後に唾液を採取し,sICAM-1濃度を測定した.唾液中のICAM-1濃度は,マラソン前日が4.2±5.0ng/ml,直後が7.1±4.6ng/ml,1日後が3.5±2.9ng/mlとマラソン直後に上昇し,1日後にはマラソン前日のレベルにもどった.フルマラソン後には,rhinovirusに対する感染防御能の低下を引き起こすような唾液中sICAM-1濃度の低下は観察されなかった.3.運動による唾液sIgA低下のメカニズムsIgAの産生は、唾液腺上皮細胞でのpolyimmunoglobulin receptor (pIgR)の発現量によって調節されている.Northern blottingによりpIgRのmRNA発現量を検出するため,プローブを作成した.マウス唾液腺より抽出した全RNAからcDNAを作成し、PCR法により増幅して,pCR2.1 T0P0ベクターを用いてクローニングした後、制限酵素によりpIgRのcDNAを抽出した。1.運動習慣と上気道感染症防御因子との関連高齢者81名(6590歳)において運動習慣についてアンケート調査を行い,唾液中のsIgAを測定して両者の関連を検討したが,今回解析した結果では有意な関係は検出できなかった.2.定量運動負荷による上気道感染症防御因子の変動

大学生9名(女性,1922歳)を対象に自転車エルゴメーターを用いて,推定最大酸素摂取量の30%と60%の強度でそれぞれ30分間,80%の強度で30分間以内の疲労困憊まで運動を負荷した.運動前,直後,1時間後,2時間後に唾液を採取して分泌型免疫グロブリンA(sIgA)をELISAで測定した.sIgA濃度に1分間の唾液量を乗じて算出した1分間のsIgA分泌量は,60%強度では,運動前29.5±21.9μg/minが運動直後18.5±15.6μg/minと低下し,80%強度でも運動前34,9±28.3μg/minが運動直後24.3±25.2μg/minと有意に低下した.今回の結果により,一過性の短時間の運動でも唾液sIgAの低下がおこることが明らかになった.3.運動による唾液sIgA低下のメカニズム雄性Wister系ラットを用い、運動群(n=6)は、疲労困憊の状態まで小動物用トレッドミルを用いてランニングを行わせた。ジエチルエーテル麻酔下でピロカルピン投与して,運動前後の唾液を採取してIgAをELISAで測定した.IgA濃度は運動前(9.774±1.846μg/ml)と比べて運動後(5.653±2.195μg/ml)で有意に低下した.運動負荷をせずに同様の処置で採取した非運動群(n=6)の唾液では有意な変動はなかった.今回の結果によって,運動によるsIgA低下のメカニズムがラットを用いて検討できることが明らかになった.
福井県の「絵付算額」の調査・研究と科学教育への援用に関する実証的研究

本研究は、江戸時代に日本独自に発展した数学(以下:和算)の問題を記し、神社・仏閣に奉納された絵馬(以下:算額)のうち、福井県で特徴的な「絵付算額」を中心に先行研究を整理・統合、再検討し、調査・研究を行い、「越前の算額」の増訂版として「福井の算額(仮称)」を作成する。本県には、新資料や、新情報を得た未調査範囲が30%程度存在する。一方、物的・人的資源は散逸・消失の危機にあり早急な調査・研究が課題である。さらに、調査・研究の結果を次期学習指導要領と関連付け、特に文化的意義を強化した授業研究を通じて科学教育(特に数学教育)への援用の可能性を実証的に研究することを目指す。
溶液のネットワーク構造揺らぎと化学反応の統計理論

平成5年度に引き続いて,ネットワーク構造を格子上の0または1の変数で表した動的モデルを分析した。ネットワーク運動のパターンが溶質の運動におよぼす影響、溶質間相互作用に及ぼす影響の分析を行うための模型が開発され、基礎的データが集められた。また、この格子模型の結果が分子動力学計算と比較され、分子動力学計算において1psから3ps程度の時間間隔で、氷に近い局所的構造が発達し、また崩壊する、という構造の形成と崩壊のパターンが確認された。局所構造指数という新しい量が定義され、この構造発達と崩壊の時間空間パターンが定量的に分析された。(a)構造が発達した分子は集まってクラスターを作っているが、このクラスターはパーコレーションモデルで考察された4本の水素結合を持つ分子のクラスターとは場所、形ともに異なる。(b)構造が発達した分子クラスターは、常温、常圧では線、または面のつながりをもち、大きな塊になることは少ない。(c)構造が発達した領域では1ps程度の周期の構造変化が特徴的に見られ、ラマンスペクトルに現れる40cm^<-1>程度のピークに相当すると考えられる。構造が発達した場所でのみ、この振動が観測されることはラマンスペクトルから推察された2状態描像とコンシステントである。などの知見が得られ、ネットワークの揺らぎを理解するための新しい切り口が得られた。また、x線などの方法で解明された蛋白の立体構造から経験的ポテンシャルを構築し、蛋白質の立体構造に関する分子動力学計算を行った。トラジェクトリーは詳細に分析され、正しくフォールドするための必要条件が明らかにされた。とくに、疎水相互作用の重要性が明確にされ、ポテンシャルの改良が進んでいる。分子動力学の結果を定性的に再現する単純なスピングラス模型が開発され、フォールドの各段階の動的構造と蛋白質の構造の階層性との関係が分析された。
生物・凝集処理を同時に行う染料廃水の省エネ・ゼロエミッション型廃水処理装置の開発

高濃度染料実廃水(pH:10程度, CODcr: 2,000mg/L,全窒素: 230mg/L,着色度: 4,0006,000)を対象とした、エアレーションが不要な、凝集処理機能を生物処理装置内に持たせた新規廃水処理装置の実証運転を行う。到達目標として、CODcr除去率90%以上、全窒素除去率70%以上、着色度300以下)、余剰汚泥発生量0.1以下(対除去CODcr量)といった、環境負荷を低減し、かつ処理水を灌漑等の再生水として利用できるレベルにまで処理を行う。廃水処理装置の実装置化の検証を行い、特に規制が新規に設置された途上国における廃水処理装置として普及させる基礎データを収集する。
火山降灰地域における芝生用清掃機の機構開発

[実験方法の概要]芝生用降灰除去機の実験装置は,可変速のベルトコンベアと集塵機,ルーツブロアから成る。コンベアベルトには人工芝を張り付けたものを用いた。実験は,吹付け気流による粒子の飛散挙動と試作回収装置内の粒=挙動について可視化による解析を行った。平成9年度の成果を下記の13,10年度の成果を4に要約する。[研究成果の概要]1.平板上の降灰粒子に1本の吹付け管で噴流を吹き付けた場合,吹付け管前方断面では吹付け流速を5090m/sの範囲で増加させると粒子の飛散開始位置は遠ざかり,飛散速度が増加し飛散角度は80°から70°へ減少する。また,清掃速度が増加すると吹付け管の方に巻き込むように飛散する粒子が増す。2.人工芝の降灰粒子に1本の吹付け管で噴流を吹き付けた場合,1.で見られた吹付け管の方に巻き込むように飛散する粒子はほとんどない。吹付け管前方断面では吹付け流速を5090m/sの範囲で増加させると粒子の飛散開始位置は1.の場合より遠方となり,飛散速度が増加し飛散角度は55°から30°へ減少する。3.人工芝の降灰粒子に3本の吹付け管で噴流を吹き付けた場合,吹付け管前方断面の粒子挙動は2.の場合とよく似ているが,吹付け管の中間前方断面では,吹付け流速の変化に係わらず粒子の飛散開始位置は吹付け管の極く近傍となり,飛散速度が低く飛散角度は80°程度と高い。清掃速度が増加すると,1.,2.の場合とは逆に飛散位置が遠ざかり,飛散速度がかなり増加し飛散角度は低下する。4.上記の結果に基づいて,取付け角度30°,45°,60°の吸込み管路をもつ清掃装置を製作した。そして,装置内の微粒子の挙動を調べた結果,次のようなことが明らかとなった。(1)吸込み管路の取付け角度が30°の場合,吹き上げられた粒子の一部は吸込み管路入口手前の上壁面に衝突し,その後吸込み管路内を少し蛇行しながら上昇する。(2)吸込み管路の取付け角度が60°の場合,吹き上げられた粒子の一部は吸込み管路へ流入後,下壁面に衝突し,その後吸込み管路内を蛇行しながら上昇する。(3)吸込み管路の取付け角度が45°の場合,吹き上げられた粒子は吸込み管路へスムーズに流入し,管路内をほぼ平行に上昇する。(4)粒子飛散挙動の結果は,吸込み気流のある回収装置内の吹上げ挙動をも十分説明できる。実験方法の概要降灰除去機のモデル実験装置は,幅約0.3m,長さ約1.6mで可変速のベルトコンベアと集塵機,ルーツブロアから成る。

コンベアベルトは滑らかな表面のものと人工芝を張り付けたものを用いた。検定されたホッパーから一定量の降灰をベルト上に散布して所定の速度で送り,ホッパーの下流位置には人工芝面に対して空気噴流を吹き付けるためにステンレスパイプを取付けた。微小円形噴流により吹き上げられた降灰の3次元固気流動現象を切断して観察するためにスリット光を用い,白く着色された降灰によって可視化を行った。可視化された流動現象を高速度ビデオカメラにより撮影し,得られた画像をコンピュータにより解析した。2.研究成果の概要(1)平板上の降灰粒子に1本の吹付け管で噴流を吹き付けた場合,吹付け管前方断面では吹付け流速を5090m/sの範囲で増加させると粒子の飛散開始位置は遠ざかり,飛散速度が増加し飛散角度は80°から70°へ減少する。また,清掃速度(コンベアベルトの速度)が増加すると吹付け管の方に巻き込むように飛散する粒子が増す。(2)人工芝の降灰粒子に1本の吹付け管で噴流を吹き付けた場合,(1)で見られた吹付け管の方に巻き込むように飛散する粒子はほとんどない。吹付け管前方断面では吹付け流速を5090m/sの範囲で増加させると粒子の飛散開始位置は(1)の場合より遠方となり,飛散速度が増加し飛散角度は55°から30°へ減少する。(3)人工芝の降灰粒子に3本の吹付け管で噴流を吹き付けた場合,吹付け管前方断面の粒子挙動は(2)の場合とよく似ているが,吹付け管の中間前方断面では,吹付け流速の変化に係わらず粒子の飛散開始位置は吹付け管の極く近傍となり,飛散速度が低く飛散角度は80°程度と高い。清掃速度が増加すると,(1),(2)の場合とは逆に飛散位置が遠ざかり,飛散速度がかなり増加し飛散角度は低下する。3.今後の研究計画平成10年度には,人工芝面に平行な流れ(吸込み気流)がある場合について詳しく調べる。すなわち,人工芝から吹上げられた降灰が吸込み気流により搬送されるプロセスを流れの可視化によって解明し,降灰の吹上げと搬送のメカニズムとその最適な条件について明らかにする。1.実験方法の概要降灰除去機のモデル実験装置は,幅約0.3m,長さ約1.6mで可変速のベルトコンベアと集塵機,ルーツブロアから成る。コンベアベルトには人工芝を張り付けたものを用いた。検定されたホッパーから一定量の降灰をベルト上に散布して所定の速度で送り,ホッパーの下流位置で今年度製作した降灰回収装置により回収実験を行った。回収装置内で吹き上げられた降灰の3次元固気流動現象観察するために幅20mmのスリット光で白く着色された降灰粒子を可視化した。回収装置の吸込み管内の平均気流速度が25m/sで粒子速度がかなり高速であったため,撮影にはスチルカメラを用い,ISO感度1600のフィルム,シャッタースピードl/20001/4000秒で撮影し,フィルムスキャナーによりコンピュータに取り込み画像の解析をした。2.研究成果の概要(1)平成9年度の実験結果に基づいて,吹付け気流による人工芝上降灰微粒子の吹き上がり条件,すなわち飛散開始位置,飛散速度,飛散角度を分析し,吹き上げ微粒子を吸引・搬送するための最適な角度を調べた。そして,清掃速度0.5l.0km/h,吹付け流速5090m/sの範囲では,45°がほぼ最適であることが分かった。(2)この分析結果に基づいて,取付け角度45°の吸込み管路をもつ清掃装置を製作した。さらに比較対照のため取付け角度30°と60°のものも製作した。(3)可視化画像の処理により回収装置内の微粒子の挙動を調べた結果,次のようなことが明らかとなった。(1)吸込み管路の取付け角度が30°の場合,吹き上げられた粒子の一部は吸込み管路入口手前の上壁面に衝突し,その後吸込み管路内を少し蛇行しながら上昇する。
北極域における温室効果気体の変動と循環の研究

1998年7月、1998年12月1999年3月にスバールバル諸島ニーオルスンにおいて、大気中の温室効果気体やエアロゾルなどの実態の把握を目指し、集中観測を行った。これらの観測から、北極域におけるCO_2、CH_4、O_3の変動が詳細に捉えられると同時に、CO_2データは海水表層でのCO_2交換の評価のための基礎データとなった。エアロゾルについては今回の集中観測で多くの基礎データの蓄積がなされ、冬から春にかけての極域におけるエアロゾルの特徴をとらえることができた。北極域における大気微量成分の広域3次元分布、特に極渦の形成・崩壊期に着目した輸送・循環・変質の過程を調べるため、1998年3月6日14日の期間、航空機にオゾンおよびCO_2の連続測定装置、大気サンプリング装置、エアロゾル計測装置、エアロゾルサンプリング装置等を搭載し、観測を実施した。観測は北極点を通過し北極海を横断する長距離高高度飛行(巡航高度12km)を基本とし、その他、スピッツベルゲン島近海上空およびアラスカ州バーロー沖合上空では海面付近から高度12kmまでの鉛直プロファイルの観測を行った。機器は概ね順調に動作し、良好なサンプルやデータを取得することができた。その結果、(1)CO_2やO_3濃度は圏界面高度で不連続に変化し、圏界面を挟んで鉛直混合が大きく妨げられる様子が確認された、(2)CH_4とN_2O濃度に見られた正の相関は前年度にスウェーデンで実施された大気球による北極成層圏大気の観測結果と良い一致を示した、(3)硫化カルボニル(COS)の高度分布測定から、COSが成層圏エアロゾルの硫黄供給源であることを示唆する結果が得られた、(4)北極ヘイズ層は多層構造をなし対流圏上部まで到達することがあった、(5)エアロゾルの直接サンプリングにより、成層圏・自由対流圏では主に硫酸粒子、下部混合層では海塩粒子の存在が確認された。北極域は、北半球中高緯度の工業先進国から放出される諸物質が収斂するところであると同時に、気候変化が最も顕著に現れる場所である。本研究においては、北極域において温室効果気体とそれに関連する物質を地上で系統的に観測すると同時に、航空機や気球を用いた集中観測を行い、またグリーンランド海およびその周辺海域で船舶観測を実施することによって、北極域での大気および海洋中の物質循環の変動の実態を明らかにし、気候温暖化によって引き起こされると考えられるこれらの諸物質の循環の変化について理解を得ることを目的としている。そのため、平成9年度には次のような調査研究を実施した。(1)二酸化炭素やメタン、一酸化二窒素、一酸化炭素など多種にわたる大気微量成分の濃度と同位体比を系統的に測定するために、スバールバル諸島ニーオルスン基地での手動による大気試料採集をノルウェー極地研究所に依頼すると同時に、全自動大気試料採取装置を開発し、平成9年8月に基地に設置した。得られた試料は、東北大学と国立極地研究所、名古屋大学において分析された。また、気候温暖化にとって重要な役割を持つエアロゾルについても、平成9年8月と平成10年2-3月にニーオルスン基地で集中観測を行った。(2)ニ-オンスン基地においてオゾンの地上連続観測を行うと共に、平成9年8月に高々度気球を用いたオゾンの鉛直分布の集中観測を実施し、時間・空間変動の実態を明らかにした。

(3)北極域における温室効果気体を含む大気組成の空間分布の実態を明らかにするために、平成10年2-3月に、ニーオルスン基地での各種観測を集中・強化すると同時に、ノルウェー・ロングイヤビーンを基地として北極上空で航空機観測を実施した。1998年7月、1998年12月1999年3月にスバールバル諸島ニーオルスンにおいて、大気中の温室効果気体やエアロゾルなどの実態の把握を目指し、集中観測を行った。これらの観測から、北極域におけるCO_2、CH_4、O_3の変動が詳細に捉えられると同時に、CO_2データは海水表層でのCO_2交換の評価のための基礎データとなった。エアロゾルについては今回の集中観測で多くの基礎データの蓄積がなされ、冬から春にかけての極域におけるエアロゾルの特徴をとらえることができた。北極域における大気微量成分の広域3次元分布、特に極渦の形成・崩壊期に着目した輸送・循環・変質の過程を調べるため、1998年3月6日14日の期間、航空機にオゾンおよびCO_2の連続測定装置、大気サンプリング装置、エアロゾル計測装置、エアロゾルサンプリング装置等を搭載し、観測を実施した。観測は北極点を通過し北極海を横断する長距離高高度飛行(巡航高度12km)を基本とし、その他、スピッツベルゲン島近海上空およびアラスカ州バーロー沖合上空では海面付近から高度12kmまでの鉛直プロファイルの観測を行った。機器は概ね順調に動作し、良好なサンプルやデータを取得することができた。その結果、(1)CO_2やO_3濃度は圏界面高度で不連続に変化し、圏界面を挟んで鉛直混合が大きく妨げられる様子が確認された、(2)CH_4とN_2O濃度に見られた正の相関は前年度にスウェーデンで実施された大気球による北極成層圏大気の観測結果と良い一致を示した、(3)硫化カルボニル(COS)の高度分布測定から、COSが成層圏エアロゾルの硫黄供給源であることを示唆する結果が得られた、(4)北極ヘイズ層は多層構造をなし対流圏上部まで到達することがあった、(5)エアロゾルの直接サンプリングにより、成層圏・自由対流圏では主に硫酸粒子、下部混合層では海塩粒子の存在が確認された。
運動時の脳活動を増大させる空間的な注意条件の検討

周囲の物体の位置や動きを認識しながら運動を行う場面では、脳の運動野のみならず頭頂葉の関連が示唆されているが、未だ不明な点が多く残されている。本研究では、手を動かすときに注意対象が動く方向やその位置によって脳波上でどのような変化が起こるか観察する。運動中の脳活動領域を増大あるいは減少させる空間注意条件を探索し、運動機能のリハビリテーションや、ブレイン・マシン・インターフェースへの応用を検討する。
廃ポリ塩化ビニールによる製鋼ダスト中亜鉛の選択的塩化精練法

本研究の目的は,製鋼ダストとポリ塩化ビニル(PVC)の高温反応を用いたダスト中ZnとFeの選択的分離プロセスの確立にむけた基礎研究である.本年度は,研究計画の最終年度にあたり,昨年度までの研究に続けて,反応機構の詳細に関するデータを得るため,定温反応器による反応実験および熱重量分析法の実験を行った.このうち,定温反応器による反応実験では,モデルダストとして,昨年度のZnOとFe_2O_3の混合物に代えて,電気炉ダストの主成分のひとつである亜鉛フェライトZnFe_2O_4を用いて実験を行った.1205Kにおける実験の結果,亜鉛フェライト中のZnのPVC中のClによるZnCl_2への転換率は,ZnOとFe_2O_3の混合物の場合より若干低く,70100%で,Ar流量とともに増加することがわかった.また,ZnO,Fe_2O_3,ZnFe_2O_4のそれぞれとPVCの混合物を用いて,熱重量分析-質量分析の実験を行った.実験の結果,温度の上昇とともに,ZnO-PVC系では,Znの塩化反応,塩化反応後のPVC残渣の熱分解,ZnCl_2の蒸発の順で,Fe_2O_3-PVC系ではPVCの脱HCl化反応,脱HCl後のPVC残渣の熱分解,酸化鉄の部分還元の順で,それぞれ反応が進行することがわかった.一方,ZnFe_2O_4の場合は,ZnO-PVCとFe_2O_3-PVCの中間的な反応が進行した.以上の結果と昨年度の実験データを総合して反応機構に関する考察を行い,ダスト中ZnのPVCによる塩化と酸化鉄の還元の同時反応は可能であること,またZnの塩化反応に対するPVC粒径の影響が大きいことを明らかにした.本年度の計画にもとづき、PVCとモデルダスト(Fe_2O_3とZnOの混合物)の混合粉末を不活性ガス(Ar)雰囲気下で加熱し、Znの塩化反応および反応系からの蒸発とFe_2O_3の還元反応を同時進行させるプロセスに関する実験をバッチ式石英反応容器にて行った。反応物は、ペレット形状で酸化物もしくは実際のダストおよびPVCパウダーの混合物である。反応物について、ICPによる化学分析およびSEM-EDS、XRDを用いたキャラクタリゼーションを行った。実験条件としてAr流量(101000Ncm^3/min、温度(9001100°C)および酸化物/PVC比を種々変化させた実験により、ZnCl_2の生成、分離量、炉内残渣中金属Fe生成量などと実験条件の関係を詳細に調べた。Ar流量にかかわらず、本実験の範囲で、ダスト中Znの90%以上、ダスト中Feの90%以上が、それぞれ、ZnCl_2として気相へ、金属Feとしてるつぼ内に移行し、きわめて高いZnとFeの分離効率が得られた。この反応によるHClの生成は熱力学的予測に比較して微量であることが示された。また、ガス中に分離されたZnCl_2の一部は酸化物の還元反応の生成物であるH_2O、CO_2との反応によりZnOに変化していることがわかった。以上の実験事実から、本研究の対象とするPVCを用いたダストからの素材再生プロセスが基礎的に可能であることがわかった。また、熱重量分析-質量分析法により、PVCとモデルダストの反応過程についての知見を得るための実験も開始した。この実験は、現在、継続中であり、PVCとダスト中酸化物の反応の速度論的知見を得つつある。本研究の目的は,製鋼ダストとポリ塩化ビニル(PVC)の高温反応を用いたダスト中ZnとFeの選択的分離プロセスの確立にむけた基礎研究である.本年度は,研究計画の最終年度にあたり,昨年度までの研究に続けて,反応機構の詳細に関するデータを得るため,定温反応器による反応実験および熱重量分析法の実験を行った.このうち,定温反応器による反応実験では,モデルダストとして,昨年度のZnOとFe_2O_3の混合物に代えて,電気炉ダストの主成分のひとつである亜鉛フェライトZnFe_2O_4を用いて実験を行った.1205Kにおける実験の結果,亜鉛フェライト中のZnのPVC中のClによるZnCl_2への転換率は,ZnOとFe_2O_3の混合物の場合より若干低く,70100%で,Ar流量とともに増加することがわかった.また,ZnO,Fe_2O_3,ZnFe_2O_4のそれぞれとPVCの混合物を用いて,熱重量分析-質量分析の実験を行った.実験の結果,温度の上昇とともに,ZnO-PVC系では,Znの塩化反応,塩化反応後のPVC残渣の熱分解,ZnCl_2の蒸発の順で,Fe_2O_3-PVC系ではPVCの脱HCl化反応,脱HCl後のPVC残渣の熱分解,酸化鉄の部分還元の順で,それぞれ反応が進行することがわかった.一方,ZnFe_2O_4の場合は,ZnO-PVCとFe_2O_3-PVCの中間的な反応が進行した.以上の結果と昨年度の実験データを総合して反応機構に関する考察を行い,ダスト中ZnのPVCによる塩化と酸化鉄の還元の同時反応は可能であること,またZnの塩化反応に対するPVC粒径の影響が大きいことを明らかにした.
新規noncoding RNA-L-IST-によるSeP翻訳制御メカニズムの解析

近年、Sec(Cysの硫黄がSeに置き換わったアミノ酸)含有タンパク質のSelenoprotein P (SeP)は糖尿病を悪化させる因子であることが明らかになった。SeP mRNAの3'UTR内にはSec挿入配列(SECIS)と呼ばれる特殊な配列が存在したんぱく質にSecを挿入している。SeP mRNAにはantisense RNA (L-IST)が存在し, mRNA量非依存的にSePたんぱく質量を減少させるがメカニズムは詳しくわかっていない。本研究では1).L-ISTによるSeP翻訳制御メカニズムの解析,2).L-ISTの必要配列の同定,3).L-ISTの体内輸送の存在の立証,4).L-ISTを利用したSec翻訳調整による糖尿病治療法の開発を行う。
尿細管再生における前駆様細胞と浸潤マクロファージの役割と再生療法への応用

急性腎不全における尿細管障害後の尿細管再生に近位尿細管の遠位端に存在する細胞群(標的細胞)が重要な役割を担っているとの仮説を立て、治療への応用を目指し標的細胞の特性の解明を行った。標的細胞は尿細管内に局在し、盛んな増殖能を有する前駆様細胞の性質を持つ。また、増殖に際し他の近位尿細管細胞とは異なり、比較的未分化な細胞形質となり増殖を開始することが示された。前駆様細胞としてのさらなる特性の解明と細胞療法への応用を目指している。我々は,近位尿細管S3セグメント遠位端細胞(標的細胞)が,近位尿細管細胞内の前駆様細胞として障害の回復に重要な役割をなしているとの仮説をたてており,その特性を解明することで尿細管障害の治療に応用可能ではないかと考えている。現在,ラットの近位尿細管S3セグメント遠位端細胞(標的細胞)の単離、培養と前駆細胞特性の検討を試みている。急性腎不全をSDラットに酢酸ウラニウムを静注して惹起し,2-3日後に出現する標的細胞(初期増殖細胞として出現)をBrdUにてパルス標識し,標的細胞を含む腎領域を採取し細胞を単離し,単離細胞を培養した。単離細胞を幹細胞特性を持つ細胞の選別のため,Hoechst33342dyeでインキュベート後,BrdU陽性細胞(標的細胞)をFACSにてHoechst33342 low staining細胞分画として選別した。現在,選別細胞のviabilityを保持する検討をしているが,今後,標的細胞の5-FUに対する抵抗性の有無とともに前駆細胞特性を検討する。また,急性腎不全早期に尿細管間質に浸潤するマクロファージの尿細管再生促進作用の検討のため,標的細胞のマクロファージから採取するconditioned mediumに対する増殖活性の有無の検討を予定している。また,この標的細胞を酢酸ウラニウム誘発急性腎不全ラットモデルの腎被膜下への細胞療法への応用を考慮している。急性尿細管障害後の尿細管再生に近位尿細管S3セグメント遠位端の細胞群(標的細胞)が、近位尿細管細胞内の前駆様細胞として障害からの修復に重要な役割を担っているとの仮説を立て、標的細胞の特性の解明と治療への応用を目的とした。急性尿細管障害はSDラットに酢酸ウラニウムを静注して作成し検討した。標的細胞は、前駆様細胞と同じくslow-cycling cellの可能性が高く、5-fluorouracilに対して抵抗性を有し、2度目の酢酸ウラニウムに対する障害に対しても増殖能を有する特異な性質が確認された。また、酢酸ウラニウムによる軽度の障害に対して近位尿細管細胞は尿細管細胞形質を保持したまま細胞分裂が可能であった。一方、高度の障害に対して修復を担うと考えられる標的細胞は、まず間葉系細胞への形質転換をするか、或いは形質転換と同時に細胞分裂をすることが示唆された。さらなる標的細胞の特性の検討のため、酢酸ウラニウムにて高度の急性尿細管障害を惹起し、2-3日後に出現する標的細胞(初期増殖細胞として出現)をS期マーカーであるbromodeoxyuridine (BrdU)にてパルス標識し、標的細胞を含む腎組織を採取し細胞を単離培養した。単離細胞をHoechst33342dyeでインキュベートし、少数のBrdU陽性細胞(標的細胞)をフローサイトメーターにてHoechst33342低染色細胞分画として選別した。現在、培養標的細胞において前駆様細胞特性の有無、マクロファージ刺激による増殖活性亢進の有無、また細胞療法への可能性を検討中である。
赤外線天文衛星「あかり」で探る、銀河形成の環境依存性

銀河の形成史、とりわけ銀河形成と銀河を取り巻く環境に対する理解を深めるため、本年は3つの研究を行った。その3つとは、1)中間赤外線帯における銀河計数と銀河進化モデルの比較、2)爆発的星形成を行う銀河の多環式芳香族炭化水素PAHの放射の欠乏、ならびに3)銀河団環境におけるPAHの放射についてである。銀河形成と周辺環境との関係を理解するためには、まず一般的な環境にある銀河(フィールド銀河)の性質を理解することが重要である。上記1),2)はフィールド銀河について、3)は銀河団銀河についての研究である。以下、それぞれについて簡略に説明する.1)の銀河計数とはある領域中に検出された銀河を波長ごと、明るさごとに求めるものであり、検出された銀河の数は銀河の形成史を反映している。本研究では、あかりの9つの波長帯を使うことで、2-24μm帯を連続的にカバーする初めての銀河計数を作成した.その結果、昔の宇宙ほど赤外線で非常に明るい銀河が多く、銀河の進化にダストが重要な役割をもつことを再確認した.2)では、様々な時代の星形成銀河のPAHの放射を観測することで、銀河内部の物理状態を議論した。これまで、銀河内部の物理状態は時代によって異なることが示唆されていた.しかし本研究では、星形成活動の指標を変えるとどの時代でも銀河内部の物理状態は似通っていることを示した。3)では、銀河団環境にある星形成銀河のPAHの放射強度と、一般環境にあるPAHの放射強度が有意には変化していないことを示した。一般に、銀河の性質は環境によって異なることが知られているが、星形成銀河だけに着目した場合にはこの環境依存性が見られないことを示した。上記のすべての研究は論文としてまとめ、1)と2)はすでに雑誌に掲載されており、3)についても先日雑誌に投稿した。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
ぺリオスチンを用いた新たな再生療法の開発

ペリオスチンはオルタネイティブスプライシングにより4種類のバイアントおよびアイソフォームを有しており、骨,骨格筋,心臓,歯周組織などに存在する細胞外マトリックスである。近年では、機能障害を起こした組織の再生を促進するとも報告されている。本研究は、再生療法にペリオスチンを利用することを目的として行った。ブタ歯根膜よりぺリオチンを抽出し、LC/MS/MSおよびウェスタンブロットでの検出に成功した。そして、ヒト歯根膜細胞での遺伝子レベルでの発現を確認した。ペリオスチンは4種類のアイソフォームを有し、骨,骨格筋,心臓,歯周組織などに存在する細胞外マトリックスである。歯周組織においては、発生や分化,再生,創傷治癒に深く関与していることが知られている。そこで本研究では、ペリオスチンを歯周組織再生療法に応用する事を目的として、ペリオスチンの各種アイソフォームが歯周組織に及ぼす影響を検討する。ペリオスチンを用いて、歯周組織の発生・分化および創傷治癒を模倣した新たな歯周組織再生療法の開発を行う。歯周組織の構成成分であるペリオスチンを用いることにより、副作用がない安全な治療が期待できる。本研究では、各種ペリオスチンのスプライシングアイソフォームの遺伝子配列の相違を利用したPCRPrimerを6種類を作製し、mRNA発現によるスプライシングバリアントの検出を行った。cellline化されているヒト歯根膜細胞よりmRNAを抽出し、各種バリアントの遺伝子発現を確認した結果、すべてのバリアントがヒト歯根膜細胞に発現していることが確認された。代表者が行った予備実験では、歯根膜細胞を硬組織形成へと誘導する事により、Wild typeペリオスチン遺伝子の発現が増強される事は確認している。このことから、硬組織であるセメント質および歯槽骨再生時にペリオスチンが深く関与している可能性が示唆された。この条件下で、さらにペオスチンを作用させることにより、硬組織形成誘導が促進される可能性が考えられる。歯周疾患は歯周組織の破壊を起こした結果、歯の脱落を引き起こす。これにより咀嚼障害および審美障害を引き起こし、QOLの低下を招く。このような歯周疾患に日本国民の8割が罹患しており、歯周組織再生療法のニーズは非常に高い。しかしながら、歯周組織は硬組織と軟組織が混在した複雑な組織であり、新世代の歯周組織の再生療法の開発には難航を示している。歯周組織の再生には、歯肉→歯肉線維芽細胞,歯槽骨→骨芽細胞,セメント質→セメント芽細胞,歯根膜→歯根膜細胞が必要である。そして、これらの細胞の供給には歯根膜由来の未分化間葉系の細胞が必要である。したがって、すべてのソース源となる歯根膜の再生こそが歯周組織再生において必要不可欠であるといえる。歯根膜組織に存在するペリオスチンは、4種類のアイソフォームを有し、骨,骨格筋,心臓,歯周組織などに存在する細胞外マトリックスである。近年では、機能障害を起こした組織の再生を促進する事が報告されている。本年度は、医療廃棄物であるヒト抜去歯より歯根膜組織の遺伝子を採取し、スプライシングバリアントの解析を行う予定であったが、近年MIの概念および重度歯周疾患に罹患した歯でも保存する事に対する意識が強まり、抜去歯の獲得に難航している。また、採取したmRNAが少量過ぎて、十分な解析が行えない状態であった。今後の研究方針としては、おおよそのヒト歯根膜mRNAの解析が終了したので、ペリオスチンアイソフォームを作製する。その作製したアイソフォームが歯根膜細胞に与える影響をin vitoroにてALP活性の測定、細胞増殖能の測定、細胞の形態の観察などを行う予定である。研究費の使用目的としては、安定したデータの採取のために、Cell Line化されているヒト歯根膜細胞の購入および培養材料等の購入、培養施設の環境整理、研究発表の旅費に使用する予定である。また研究遂行が遅れるようなら、業者への委託解析も行う予定である。
無機有機複合量子井戸における井戸間光結合と光非線形性

ハロゲン化鉛無機有機量子井戸物質を用い、井戸幅の揺らぎがないことを利用して、光を介した井戸間の分極の結合、すなわち多重量子井戸ポラリトンが光学特性に与える影響の研究を行った。特に、井戸間の光結合に由来する幅広い全反射領域と三次元バルク物質におけるL-T分裂との比較、および、井戸間のポラリトンの伝搬・緩和過程を詳細に調べた。ハロゲン化鉛無機有機量子井戸物質では、半導体i井戸層と極めてバンドギャップの大きい有機バリア層が自己組織的に交互に積み重なる。そのため理想的な二次元構造を示し、励起子は井戸の中に強く閉じ込められる。井戸層問の電子的な結合は完全に切り離されていることから、これまでこの物質では単結晶においてさえも単一の井戸とみなして光物性の研究がなされてきた。しかしもし、光を介した井戸間分極のコヒーレントな結合があれば、井戸層数と等しい数のモードが生じるはずである。そしてそれらのモードのうち、強く光と結合するモードのみに振動子強度の集中が起こり、光結合した多重量子井戸ならではの光学的性質を示すと考えられる。そこで本研究ではこの無機有機量子井戸物質を用い、井戸層問の光結合が光学特性に与える影響を詳細に調べている。本年度に行った研究により、無機有機量子井戸物質中では1.多重量子井戸に閉じ込められた二次元励起子であるにもかかわらず、ポラリトンの励起波長依存性や発光緩和過程は、三次元的なふるまいを示す。2.その一方で、二次元的性質に由来すると考えられる特異な励起子反射スペクトルが得られている。という現象が見られた。これらの結果は、本研究で扱っている物質が三次元物質と「光結合の強い」多重二次元物質との本質的な違いを明らかにする手掛かりとなりうることを示唆しており、局所場と非局所場が物質系の誘電率に与える寄与の解明につながる可能性がある。ハロゲン化鉛無機有機量子井戸物質では、バンドギャップが可視から紫外領域にある半導体井戸層と、極めてバンドギャップの大きい有機バリア層が自己組織的に交互に積み重なる。そのため理想的な二次元構造を示し、励起子は深い井戸の中に強く閉じ込められ、室温においても安定に存在する。井戸とバリアとのバンドギャップが大きいため井戸層間の電子的な結合は完全に切り離されていることから、これまでこの物質では単結晶においてさえも単一の井戸とみなして光物性の研究がなされてきた。しかし、もし、光を介した井戸間分極のコヒーレントな結合があれば、井戸層数と等しい数のモードが生じるはずである。そこで本研究ではこの無機有機量子井戸物質を用い、井戸層間の光結合が光学特性に与える影響を詳細に調べている。昨年度に引き続き、本年度も、無機有機量子井戸物質中ポラリトンが光学特性に与える影響の研究を行った。特に、「多重量子井戸」に由来する巨大な全反射領域と三次元バルク物質におけるL-Tギャップとの比較について理論的な解析を行った。さらに、同じペロブスカイト構造でありかつ三次元物質である二酸化チタンとの光学特性の比較を行い、電子構造の対称性、次元性、及び、多重量子井戸間の光結合の可能性について検討した。