hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新自由主義政策環境下の過疎地域の日韓比較研究-政策スタイルと住民組織に注目して

まず韓国に関しては、研究対象地域である全羅北道鎮安郡におけるフィールドワークを引き続き行った。昨年度は「新活力事業」による住民組織の再編について世帯レベルでの聞き取り調査を行ったが,今年度は主に新たに生成された機能組織の役割に注目しながら、住民組織と行政との関係変化について調査を行った。その結果、新住民をも巻き込んだ機能組織や従来の集落(マウル)の空間スケールを超えた機能組織が活発に生成されており,行政との関係においても従来の「指導される」受け身的な立場から,政策の立案や補助事業の申請段階から提案を行う地域ガバナンスの一翼を担うまで変化していることが確認された。次いで日本に関しては、広島県安芸高田市を対象に、韓国での調査と同様の方法で、自治組織の再編に関する補足調査を行いった。その結果,旧高宮町の地域コミュニティ支援事業が新市においてもモデル事業として採択され,新市全城において推し進められたが,住民が認識する地域コミュニティの空間スケールとの乖離から,既に形骸化したケースすら認められた。なお、これらの成果を前年度までの成果とあわせて,国際地理学連合の持続的農村システム委員会にて公表する準備をしている。
光源色および表面色の色の見え方の心理物理学実験による定量化

本研究の目的は、広範囲な色空間において光源色及び表面色の色の見え方および輝度と明るさの関係を、色覚メカニズムに基づいた心理物理学実験により系統的に測定し、広汎な分野における色彩管理に役立てようとするものである。1.表面色については、OSA均等色空間を構成する424枚の色票について、単一の色名を用いて色の見えを表すカテゴリカルカラーネーミングにより評価した。被験者はナイーブな10名である。その結果、表面色のカテゴリカル知覚には、基本色名と非基本色名が用いられ、言語や文化によらず、11個の基本色が存在することが明らかとなった。これらの基本色は、一致度が高く、応答時間も平均して0.31秒非基本色名よりも速い。2.光源色については、CIE1976u′v′色度図上で均等に分布する195点の色光について、有彩色成分と無彩色成分の比及び赤黄緑青の4つのユニーク色中から2つまでを選んでその比により色相を表すというカラーネーミング法により、色の見えを評価した。その結果、彩度の高い領域ではユニーク色となる領域の被験者間の一致は比較的良好であるが、低彩度領域では個人差が大きくなることが明らかとなった。3.さらに、光源色と表面色の色の見えを直接比較するために、実験2と同一の被験者において、同一のカラーネーミング法を用い、12枚の色票について色の見え方を評価した。その結果、等色度刺激でも光源色では、表面色に比べて彩度が低く、黄色みを帯びて見えることがわかった。また個人差も、光源色の方が表面色より大きい。本研究の実験において、広範囲な色空間における光源色と表面色の色の見え方の特性が明らかにされた。今後は、モードによる相違の要因解明が課題となる。1.光源色の色刺激呈示装置として,任意の空間分布,輝度,および色度の刺激を呈示できるカラーグラフィックシステムを講入し,観察条件をコントロールできる実験装置として組み立てた.2.(1)上記のシステムではディスプレイの赤緑青のフォスファの色度点で囲まれる範囲の色光しか呈示できないので,その外側を含めた色度図全域における色光の色の見え方を,現有のマックスウェル視光学系実験装置を用いて測定した.(2)C1E1976u′u′色度図上でほぼ均等に分布した197点の色光に対して, 120tdの白色参照光と明るさを合わせた後,カラーネーミングを行った.カラーネーミングでは,まず刺激中の有彩色と無彩色成分の比を答え,次に有彩色成分がある場合には赤黄緑青の中から2色までを選びその比を答えるという手法を用いた.被験者は現在のところ4名である.(3)測定結果から,各々の被験者におけるユニーク赤,ユニーク黄,ユニーク緑,およびユニーク青の領域,およびそれらの中間に見える色,即ち赤と黄が半分ずつ感じられる色等の領域が求められる.赤と青に関しては,スペクトルに近い部分ではほぼ同じ色度領域をユニーク赤,ユニーク青としているが,色度図内部の低彩度の色光になると,その色度領域は被験者によりかなり異なることがわかった.緑や黄に関しては,色度図内部の点から,スペクトルに近い部分まで,被験者によってユニーク黄,ユニーク緑と応答する色度領域が異なっている.3.色度図全域における多数の点の色の見え方を測定した報告はないので,この実験は重要な基礎的データを提供するものである.

今後さらに被験者数を5名程度は増やして,個人差を考慮した上での色光の色の見え方についての結論を得ることを計画している.金の装置を用いて表面色モードの実現しそれとの比較も必要である.1.色度図全域の色光(u'v'色度図にほぼ均等に分布する195個の色度点)について、マックスウェル視光学系を用いて、色の見え方をカラーネーミング法により測定した。色光の明るさは120tdの白色参照光と等しい明るさにそろえられている。4名の被験者について実験を行った。本研究で用いたカラーネーミング法では、まず色刺激中の有彩色と無彩色成分の比を答え、次に有彩色成分がある場合には、赤黄緑青の中から最大2色までを選びその比を答える方法を用いた。2.195点の測定点におけるローデータを平滑科し、色度図全域における等色み曲線が得られた。u'v'色度図において等色み曲線は白色点を中心とする同心円状にはならず、黄領域で密になり、青領域で伸びている歪曲した楕円状の分布となった。色相については、スペクトルに近い高彩度領域では4名の被験者のユニーク色領域がほぼ一致したが、低彩度領域では被験者間の相違が大きくなった。3.光源色と表面色の色の見えを比較するために、上の実験と同一の被験者にいて、まったく同一のカラーネーミング法により色票の色の見えを評価する実験を行った。テスト色票はNCS表色系で最大の色みCrを実現するR、Y、G、Bを含む12枚を選定した。視角は約2゚と光源色の実験視野と比較できるサイズとし、周囲を黒い紙で囲んだ条件で観察した。4.色票の実験結果を、色度座標がほぼ等しい色光の実験結果と比較した。4名の被験者に共通して次の3点の蛍光が見られた。(1)光源色の方が表面色よりも色みを小さく評価し、特に青領域でその傾向が顕著である。(2)黄領域の色光の色相は、表面色に比べて黄みが増す方向に移動する。(3)青領域の色光の色相は、表面色に比べてユニーク青から離れる方向に移動する。これらの変化は色順応だけでは説明できず、表面色と光源色のモードの相違が大きく影響していると考えられる。
次世代型抗感染症薬となるエフェクター機能阻害剤の探索研究

薬剤耐性を克服する次世代型抗感染症薬「菌を殺さずに病原力のみを阻害する薬剤」の創製が強く望まれている。申請者は長年にわたり蓄積してきたサルモネラの感染生物学的研究成果に基づき、病原エフェクターの機能阻害物質が次世代型抗感染症薬の候補になりうると考え本研究に取り組んだ。本研究ではサルモネラエフェクターSlrPのE3リガーゼ活性測定システムを確立し、千葉大学キラリティーライブラリーの化合物について阻害活性を検討した。これまでに阻害物質の同定には至っていないが、本方法を応用して、E3リガーゼ活性を有するエフェクターSspH2の標的蛋白質がマクロファージ細胞質に存在することを明らかすることができた。薬剤耐性を克服した次世代型抗感染症薬の創成が強く望まれているが、薬剤耐性を克服できる理想的な抗感染症薬は菌を殺さずにその病原力のみを阻害する薬剤である。申請者は、長年にわたり蓄積してきたサルモネラの感染生物学的研究成果と最近導入したバイオインフォマティクスの研究成果に基づいて、広範な病原細菌に保存される病原エフェクターの機能阻害物質が次世代型抗感染症薬になりうると考え、本研究において、ユビキチン化反応におけるE3ユビキチンリガーゼ活性を有するエフェクターSlrPの機能阻害アッセイシステムの構築とこれを用いた活性阻害物質の探索研究を企図した。本年度は下記の成果を得た。1)Biotin/Streptavidinを用いたポリユビキチン化測定法の構築に成功した。ユビキチン化経路は連側的な3つのステップで構成されている。1E1活性化酵素へユビキチンが結合し2E1のユビキチンがE2結合酵素へ移され、3E3リガーゼによりE2から基質へのユビキチンの転移が起こる。E3リガーゼ活性を有するSlrP蛋白は高発現系を作成し、精製することができた。E1, E2は市販のものを用いた。ユビキチン化反応の基質としては多数の分子が考えられることからマクロファージ様細胞RAW264.6のcytosolを調整し用いた。本システムは順調に稼働している。2)E3リガーゼ活性を阻害するヒット化合物の探索を開始した。本研究において構築したAssay法を用い、本学「キラリティネットワーク」より提供された化合物ライブラリーを用いてハイスループットスクリーニングに取り組んでいる。薬剤耐性を克服できる抗感染症薬は「菌を殺さずにその病原力のみを阻害する薬剤」である。申請者は、長年にわたり蓄積してきたサルモネラの感染生物学的研究成果と最近導入したバイオインフォマティクスの研究成果に基づいて、広範な病原細菌に保存されている病原エフェクターの機能阻害物質が「菌を殺さずにその病原力のみを阻害する薬剤」となりうると考え、本研究に着手した。サルモネラのSlrPは、ユビキチン化反応におけるE3ユビキチンリガーゼ活性を有する病原エフェクターの1種である。SlrPを用いたユビキチンアッセイ系を樹立し、阻害物質の探索を行うと同時に、E3ユビキチンリガーゼ活性を有する他のエフェクターSspH1, SspH2を用いたアッセイ系の確立に取り組み、本年度は下記の成果を得た。1) SlrPの高発現系を樹立し、これを用いてSlrPの大量精製に成功した。SlrPの基質としてHuman Thioredoxinを用いたBiotin/Streptavidinポリユビキチン化測定法を確立し、測定法の適正化を行った。2)構築したポリユビキチン化測定法で、千葉大学キラリティライブラリー57種について、それぞれ最終濃度10nMを添加して阻害活性を検討したが、この中に阻害活性物質は含まれていなかった。3) SspH1, SspH2を大量精製し、これらを用いてHuman Thioredoxinを基質としたBiotin/Streptavidinポリユビキチン化測定法を確立した。4) SspH2については、基質蛋白質が未解明であったことから、マクロファージ様細胞RAW264.7の細胞質画分を用いてポリユビキチン化測定を行った。その結果、明らかにTR-FRET値の上昇が確認できたことから、SspH2の基質となる標的分子の同定が可能となった。細菌学(2)上記アッセイシステムを用いて本学「キラリティネットワーク」の協力の下、阻害剤の探索を開始した。ハイスループットスクリーニングによりエフェクター機能阻害活性を持つヒット化合物を同定し、候補化合物の培養細胞レベルでの薬効評価に取り組む。アッセイシステムの確立までは当初の計画以上に順調に成功したが、本学キラリティ-ネットワークにおける研究体制の整備に時間がかかりアッセイシステムによる阻害剤の探索の本格始動が26年度になったため。アッセイシステムの本格稼働により阻害剤探索実験を行う。
骨髄幹細胞へのドナー主要組織適合抗原遺伝子導入による免疫寛容に関する研究

ドナーの主要組織適合抗原(MHC)をレシピエント胸腺に提示することによりドナー特異的な免疫寛容を誘導することを目的として以下の研究を行った。ドナーBuffalloラット(RT1^b)の骨髄細胞をレシピエントWisterFurthラット(RT1^u)の胸腺内に移入すると同時に、ドナー心を腹腔内に異所性心移植した。免疫抑制療法(FK506及びAnti Lymphocyte Serum)を併用し、210日以上のグラフト生着を認めた。対して、同種骨髄細胞の胸腺内投与群は平均28.8日、ドナー骨髄細胞を静脈内投与群は平均54.4日で拒絶された。長期寛容群脾細胞において、細胞傷害性T前駆細胞・IL-2産生性ヘルパーT前駆細胞の有意な低下を、RT-PCR法によりグラフト浸潤細胞のインターフェロンγ産生の有意な低下を認めた。更に寛容群では心移植後130日目にドナー皮膚をも特異的に寛容した。即ち、ドナーMHCをレシピエント胸腺に提示することが、ドナー特異的免疫寛容の誘導に有用であることが示された。次に、レシピエントBuffalloラットの細胞にドナーPVG-R1ラット(RT1^a)MHC遺伝子を導入することを試みた。RT1^a遺伝子をCMVエンハンサー・アクチンプロモーターを持つ蛋白発現ベクターに組み込み、Buffalloラット肝細胞株(7316A)にエレクトロポレーションにて導入し、多数の安定導入株を得た。抗RT1^aモノクローナル抗体によるウェスタンブロット・FACS解析では導入株にRT1^a蛋白の発現は十分みられなかった。照射後細胞株の胸腺内移入にても免疫寛容誘導効果は認めず、寛容誘導に必要なRT1^a分子が必要量提示されないためではないかと考えた。骨髄幹細胞への遺伝子導入に際しても、RT1^a分子の多量の発現が寛容誘導に必要であると推察され、MHC分子を効率よく発現するベクター系の開発が必要と考えられた。ラット心移植モデルにおいて、ドナーMHCを発現させたレシピエント骨髄細胞の胸腺内移入によりドナー特異的免疫寛容を誘導できるか否かを検討している。その予備実験として平成7年度は、BUFラット(RT1b)心を、WFuラット(RT1u)に移植し、同時にBUF骨髄細胞も胸腺内に移植するモデルを用いた。このモデルに短期間のALSおよびFK506を併用することにより、グラフト心に対する免疫寛容が誘導された。寛容ラットの脾T細胞は、ドナー抗原に対し増殖応答の低下を示し、ドナー特異的な免疫担当細胞のクローンサイズの低下も認めた。次いで、レシピエントPVC.R1ラットのMHCクラスI抗原のA locusの遺伝子(RT1A^a)をラットcDNAライブラリーより単離した。これを蛋白発現ベクターに組み込み、ドナーBUFラット細胞(RT1A^b)に発現させた。まず、RT1A^a抗原を安定して発現する細胞株を得るために、BUFラット肝癌細胞株7316Aに、CMVエンハンサー・プロモータをもつpBK-CMVベクターを使用しRT1A^aを導入し、ネオマイシン耐性によりクローンを選別した。FACSおよび免疫沈降法により、RT1A^aを安定して強く発現する7316Aクローンを選別し、この細胞株の胸腺内移植によるグラフト心に対する免疫寛容誘導を試みている。更にレシピエント骨髄細胞を採取培養し、HVJリポゾーム法によりRT1A^a遺伝子の導入効率を高めるべく、各種条件の設定を試みている。

ドナーの主要組織適合抗原(MHC)をレシピエント胸腺に提示することによりドナー特異的な免疫寛容を誘導することを目的として以下の研究を行った。ドナーBuffalloラット(RT1b)の骨髄細胞をレシピエントWisterFurthラット(RT1u)の胸腺内に移入すると同時に、ドナー心を腹腔内に異所性心移植した。免疫抑制療法(FK506及びAnti Lymphocyte Serum)を併用し、210日以上のグラフト生着を認めた。対して、同種骨髄細胞の胸腺内投与群は平均28.8日、ドナー骨髄細胞を静脈内投与群は平均54.4日で拒絶された。長期寛容群脾細胞において、細胞傷害性T前駆細胞・IL-2産生性ヘルパーT前駆細胞の有意な低下を、RT-PCR法によりグラフト浸潤細胞のインターフェロンγ産生の有意な低下を認めた。更に寛容群では心移植後130日目にドナー皮膚をも特異的に寛容した。即ち、ドナーMHCをレシピエント胸腺に提示することが、ドナー特異的免疫寛容の誘導に有用であることが示された。次に、レシピエントBuffalloラットの細胞にドナーPVG-R1ラット(RT1a)MHC遺伝子を導入することを試みた。RT1a遺伝子をCMVエンハンサー・アクチンプロモーターを持つ蛋白発現ベクターに組み込み、Buffalloラット肝細胞株(7316A)にエレクトロポレーションにて導入し、多数の安定導入株を得た。抗RT1aモノクローナル抗体によるウェスタンブロット・FACS解析では導入株にRT1a蛋白の発現は十分見られなかった。照射後細胞株の胸腺内移入にても免疫寛容誘導効果は認めず、寛容誘導に必要なRT1a分子が必要量提示されないためではないかと考えた。骨髄幹細胞への遺伝子導入に際しても、RT1a分子の多量の発現が寛容誘導に必要であると推察され、MHC分子を効率よく発現するベクター系の開発が必要と考えられた。
舌全摘患者に用いる新規「構音補助アプライアンス」の開発

舌全摘症例の構音障害に対して、3種類の形態のPAPを適応し、その効果を検討した。PAP1は固有口腔全体を埋めるような一塊の豊隆で、高さは口底にかろうじて接触しない位置に設定した。PAP2はPAP1を基本形態とし、両側の側面を削除した。PAP3はPAP1を基本形態とし、その高さを削除した。同一被験者において比較したところ、会話の明瞭度と装着感の両方の観点からPAP3が最も改善効果の高い形態であった。本研究の目的は舌全摘症例に対する最適なPAPの形態を導き出すことである。PAPの形態は残存舌の機能印象を基に形成される場合がほとんどであるが、舌全摘症例についてはPAP形態の基準となる残存舌の運動が全くないため、術者が試行錯誤を繰り返しながら形態を決定しているのが現状である。実際、舌全摘症例に対するPAPの作製方法について記述した報告はみられない。また、舌全摘症例に対して複数のPAP形態を適応し、形態の違いと構音障害の改善効果について比較した報告はない。本年度の成果を以下に述べる。健常者を対象に舌運動阻害床を作製し、舌全摘症倒を想定した構音障害モデルを作製した。舌運動阻害床は熱可塑性樹脂で作製した。下顎の歯牙舌側のアンダーカットに維持を求め、下顎咬合平面の高さで舌を覆った。舌運動阻害床を装着することで発音時の舌の挙上を抑制することが可能となり、実験的に舌の運動障害による構音障害モデルを作製することができた。舌運動阻害床を装着した健常者に対して様々な形態のPAPを適応し、構音の改善効果が大きいと考えられる形態を以下の3パターンに絞った。パターン1:固有口腔全体を埋めるようなbulkyなもの。高さは口腔底にかろうじて接触しない位置に設定した。高さの設定はPIPを用いてPAP基底面と口底の接触面積を調整した。パターン2:パターン1を基本形態とし、その高さのみを削除したもの。パターン3:パターン1を基本形態とし、両側側面を削除したもの。パターン2およびパターン3はパターン1に呼気の通路を加えたものである。呼気の通路が、PAPと口底の間かPAP側面のどちらに設置するべきかを検討する。次年度は上記3つの形態を舌全摘患者に適応し、構音障害の改善効果について検討する。本研究の目的は舌全摘症例に対する効果的なPAP(本課題では構音補助アプライアンスと呼ぶ)の形態を導き出すことである。従来のPAPの形態は残存舌の機能印象を基に形成される場合がほとんどであるが、舌全摘症例については残存舌の運動が全くないため、術者が試行錯誤を繰り返しながら形態を決定しているのが現状である。実際、舌全摘症例に対するPAPの作製方法について詳細に記述した報告はみられない。前年度、舌の運動障害による構音障害モデルを対象に、有効と考えられる3パターンの構音補助アプライアンスの形態を導いた。構音補助アプライアンスA:固有口腔全体を埋めるようなbulkyなもの。高さの設定はPIPを用いて豊隆部基底面と口底の接触面積を調整した。構音補助アプライアンスB:構音補助アプライアンスAを基本形態とし、両側側面を削除したもの。構音補助アプライアンスC:構音補助アプライアンスAを基本形態とし、その高さを削除したもの。本年度は上記3パターンを舌全摘症例1例に適応した。単音節明瞭度はPAP未装着時が34.1、旧PAP(従来法により作製したもの)が31.1、構音補助アプライアンスAが45.5、構音補助アプライアンスBが38.1、構音補助アプライアンスCが48.3であった。会話明瞭度はPAP未装着時が81.6、旧PAPが77.5、構音補助アプライアンスAが92.5、構音補助アプライアンスBが102.2、構音補助アプライアンスCが106.1であった。構音補助アプライアンスAとBは、旧PAPに比べ明瞭度は高かったが、30分ほど会話を行うと明瞭度の低下と装着時の不快感が生じた。これは口底と豊隆部基底麺との間に貯留した唾液が泡立つことで生じていた。高さを口底付近に設定することは発音時の狭めをつくる上で有利だと考えられるが、長時間使用の観点からは適した形態ではなかった。構音補助アプライアンスAから高さを減じたCは明瞭度と装着感ともにAより優れていた。舌全摘症例に対して、従来型PAPと3種類の構音補助アプライアンスの構音改善効果について比較した。

その結果、固有口腔を大きく埋めるbulkyな形態で高さをやや削除したものが最も明瞭度が高かった。高さの削除量は、唾液のbubblingを起こさない程度とすることが指標となる可能性がある。
おむつ尿吸収量を測定できる高齢ペット用おむつカバーの創製

家庭内で飼育される高齢犬数が増加している。高齢の犬は、尿失禁で室内を汚すことがあるので、飼い主はおむつを利用する。飼い主は、時刻や排尿量などの排尿情報を知ることは困難である。本研究では、おむつカバー型の排尿吸収量センサを開発した。排尿吸収量は静電容量の変化として検出し、このデータをBLTで携帯端末に送信した。その結果、少なくとも尿吸収量20 ml以下での精度で検出できることが示された。また、開発当初には電子回路部分の体積が260 mlであったが、これを15 mlにまで小型化することに成功した。今後、おむつを利用している高齢犬の排尿情報がデータベース化されると、疾病の診断や治療に役立つだろう。家庭飼育の犬や猫は高齢になると排泄物で室内を汚すので、飼い主は高齢ペットにおむつを使用する。近年のおむつは高性能化しており、数回の排尿を吸収できるので、頻繁なおむつ交換は必要ない。本研究では、センサを内蔵するおむつカバーで失禁の検出および、おむつの尿吸収量を3mL以下の精度で自動的に測定し、無線で飼い主の携帯端末に排尿時刻と吸収量を表示・記録するシステムを創製することを目的とする。現在、犬や猫の高齢ペットの排尿時刻と排尿量のデータベースは存在しない。本システムの創製により排尿を自動的に測定・記録してデータベース化すれば、高齢ペットの膀胱括約筋や尿意神経伝達経路の診断・治療に大いに貢献することが期待される。本年度は適切なオムツ交換時期を把握すること、また、動物の排尿量を自動記録することを目的として、オムツ外側より尿に非接触で尿吸収量を評価するセンサを開発した。これまでに研究代表者は、ヒト高齢者を対象としたオムツの尿吸収量を評価するセンサの開発を行っている。本研究ではこれらの知見を犬用に発展させる。犬は雌雄により排尿器の位置が異なるので、オムツも雄犬用と雌犬用が製造・販売されている。まずは、オス犬向けの腹部に巻くタイプのオムツを対象とし、絶縁フィルム上に2本の電極を貼付したものをセンサとした。静電容量をある電荷量の充放電回数として検出し、この値を送・受信器を介して無線でPCで測定した。その結果、0から120mLまでは充放電回数からある程度の尿吸収量を推定できた。研究代表者が拝命していた副学部長としての大学管理業務が、想定以上に急増した。これにより当該研究に対するエフォートが低減し、当初計画より研究が遅延した。一方、当初計画通り、ある程度の「排尿の確認」には成功したが、排尿量の測定精度が十分高くない。目的を達成するための追加実験により、実用に適する十分な測定精度を達成させるため、1年間の期間延長によりこれらの問題を解決させる。本研究では、センサを内蔵するおむつカバーで失禁の検出および、おむつの尿吸収量を3 ml以下の精度で自動的に測定し、無線で飼い主の携帯端末に排尿時刻と吸収量を表示・記録するシステムを創製することを目的とした。電気インピーダンス法によりおむつ外側から尿吸収量を評価することに成功した。また、電子回路を発展させ、従来、100cm^3程度の体積を有するセンサ回路を15cm^3程度にまで小型化させた。新しい電子回路を用いて生理食塩水で形成されたファントムによる基礎実験では、おむつカバー形状のセンサで良好な特性を得た。さらに、センサデータを無線送信して携帯端末で表示させることに成功した。このセンサーを展示会で発表したところ、企業からの共同研究の申し入れや全国紙の新聞でも記事として取り上げられた。本年度は犬用のオムツセンサの予備的な研究として、静電容量変化で尿吸収を評価できる原理を示した。犬の排尿姿勢に対する影響や尿吸収量をどの程度まで測定できるのかについて検討する必要があると考えられる。また、オス犬に対してメス犬では排尿位置が大きく異なる。そのためオス犬用センサとは別に、メス犬用のセンサを開発する必要がある。今後、センサ回路、送受信器の小型化、電源、測定データを可視化するソフトウエアなどを開発する必要がある。高齢者工学研究代表者が拝命していた副学部長としての大学管理業務が、想定以上に急増した。

これにより当該研究に対するエフォートが低減し、当初計画より研究が遅延した。一方、当初計画通り、ある程度の「排尿の確認」には成功したが、排尿量の測定精度が十分高くない。目的を達成するための追加実験により、実用に適する十分な測定精度を達成させるため、1年間の期間延長によりこれらの問題を解決させる。当該研究に関わる学生・大学院生の協力を得て、短時間ではあるが研究打ち合わせを頻回に実施し、高精度に排尿量を測定できるセンサシステムを実現する。そのために必要な、測定器などを整備し、これら成果の発表を積極的に行うための旅費、また論文発表や英文校正の費用などに使用する予定である。
ゼブラフィッシュのイオン輸送系変異体を用いたトランスポートソームの解析

1.トランスポートソームの研究に役立つと期待される興味深いゼブラフィッシュ変異体を3種類単離した。変異体スクリーニングの戦略としては,浮腫を生じるENU変異体のうち通常の淡水から生理食塩水に移した時に浮腫が軽減・消失するものを単離し,変異遺伝子を同定すればイオン輸送系の重要な調節因子の発見につながるのではないかと考えた。生理食塩水中で最も長く生存する変異体に的を絞って解析し,以下のような結果を得た。ポジショナルクローニングによって変異遺伝子を突き止めたところ,新規のコネキシン(Cx36.7,分子サイズ36.7kDaに基づく命名)で,発生の初期では心臓の前駆細胞で特異的に発現し,筋原繊維の向きを決めるとともに,心臓の発生にかかわる転写因子Nkx2-5の発現も制御していることが明らかになった。このことは,低分子を通す単純なチャネルと考えられてきたギャップジャンクションが細胞内因子と複雑に相互作用することにより多彩な機能を発揮していることを示唆し,トランスポートソームの研究に新展開をもたらすものと期待される。2.ゼブラフィッシュのアンモニア輸送体Rhcg1の発現部位と発現のタイミングをインサイチュハイブリダイゼーションによって決めたところ,V-ATPaseを多量に含む塩類細胞(vMRC)に強く発現し,Rhcg1とV-ATPaseが共役して有毒なアンモニアの排泄を行なっている可能性が強く示唆された;魚類ではアンモニアを尿素に変換せずに直接外界に捨てている。魚類は体液と大きく浸透圧が異なる水環境で生きていくために,イオン輸送に特化した細胞を発達させている。この細胞は,その機能的特長から塩類細胞と呼ばれ,ミトコンドリアが豊富なことからMRC(Mitochondrion-rich cell)と略称される。MRCはイオン輸送体とそのトランスポートソームの解析に格好の材料であり,本研究では遺伝学的解析が可能なゼブラフィッシュを用いて以下の成果を得た。1.ゼブラフィッシュの幼生を用いて卵黄膜上に存在する淡水型MRCには,Na-K-ATPase型(NaK-MRC)とV-type H-ATPase型(vH-MRC)の2種類があることを明らかにした。2.そのうちのvH-MRCがNaイオンの取り込みに関与していることをNaイオン感受性の蛍光色素を用いて明らかにした。3.vH-MRCにはCarbonic anhydrase(CA)IIとIVが多量に発現し,Naイオンの取り込みに関わっていることを明らかにし,淡水からのNaイオンの取り込み機構を提唱した。基本的には,恐山ウグイの解析から2003年に提唱したNaイオン吸収機構に,V-typeH-ATPaseを駆動力供給分子として追加したモデルである。CA-IIのNaイオン取り込みへの係わりは,アンチセンスモルホリノMOでCA-IIの発現を抑えると,Naの取り込みが減少することからも確かめられた。4.CA-IIに対する抗体染色の結果,CA-IIはvH-MRCのサブアピカル側に濃縮されて存在することが分かった。この分布様式は,V-type H-ATPaseのそれと極めてよく一致しており,両者はトランスポートソームを形成して効率よく働いている可能性が強く示唆された。
FISH法によるタマネギべと病菌および乾腐病菌の検出

タマネギべと病菌(Peronospora destructor)とタマネギ乾腐病菌(Fusarium oxysporum f. sp. cepa)はタマネギ栽培における重要病原菌として知られる。各菌はそれぞれ卵胞子(べと病菌)と厚膜胞子(乾腐病菌)を形成し、土壌中で耐久生存を行う。本研究ではrRNAを標的としたFISH法により生きた卵胞子および厚膜胞子を特異的に検出する手法を開発する。これにより、これら病原菌について土壌中の菌量を生菌ベースで把握するシステムを構築する。本年度はFISHプローブの設計を計画した。タマネギべと病菌については当研究室で解読した18S rRNA遺伝子の塩基配列を標的とした。タマネギべと病菌が含まれるPeronosporaceae科の種との同塩基配列の比較から本菌特異的な多型を含む領域を検索した。その結果選ばれたそれぞれ20塩基からなる2つ領域をプローブ配列とした。タマネギ乾腐病菌は既報の28S rRNA遺伝子およびITS領域の塩基配列を標的とした。各種Fusarium属菌との同塩基配列の比較から本菌特異的な多型を含む領域を検索した。その結果、これら塩基配列から本菌特異的な多型を含む領域をそれぞれ一つ選ばれ(各20塩基)、プローブ配列とした。タマネギべと病菌については設計したプローブがハイブリダイズすることを分生胞子を用いることで確認した。タマネギ乾腐病菌についても分生胞子を用いて、プローブがハイブリダイズすることを現在、確認している。本本年度の研究実施計画はプローブ設計であり、タマネギべと病菌とタマネギ乾腐病菌のどちらについても、プローブの設計に成功した。そのため、研究計画に遅延は無いと判断された。本年度は設計したプローブを用いて卵胞子および厚膜胞子に対するFISHを行う。これら胞子にプローブをハイブリダイズさせるための条件を検討する。卵胞子と厚膜胞子は厚い疎水性の細胞壁に囲まれている。プローブの細胞壁透過性を高めるため、プローブには人工核酸であるPNAを持ちいることを検討する。また、通過したプローブが少量でも十分な蛍光が観察できるCRAD-FISH法やガラスビーズ等による細胞壁の物理的加傷も予定する。2018年2月に注文した試薬に国内在庫がなく、2019年4月まで購入できなかったため、次年度使用額が生じた。この次年度使用額は当該試薬の購入に充てる。
PrFe_4P_<12>の圧力誘起金属-絶縁体転移の機構解明と新たな圧力誘起相の探索

本研究では高圧下でスクッテルダイト構造を反映した特徴的な物性を探索し,その発現機構を明らかにすることを目的としている.1.PrFe_4P_<12>の圧力誘起金属-絶縁体(M-I)転移PrFe_4P_<12>の圧力誘起M-I転移の発見に引き続き,その起源解明に向けて磁化、ホール効果、NMR測定を行った.発見当初は低温の電気抵抗上昇の原因として磁気散乱の急激な増加の可能性も考えられたが,高圧下ホール効果測定を行い,バンド絶縁体状態が実現していることを見出した.また,高圧下NMR測定を行い金属状態から絶縁体状態への変化がクロスオーバー的な現象ではなく相転移であることを明らかにした.NMRスペクトルと磁化測定の結果から絶縁体相は約2μ_B程度の磁気モーメントを持つ反強磁性秩序相であることが分かった.2.その他のスクッテルダイト化合物における新たな圧力誘起相の探索PrFe_4Sb_<12>,PrOs_4Sb_<12>,PrOs_4P_<12>,NdFe_4P_<12>,NdOs_4Sb_<12>,NdRu_4Sb_<12>,SmOs_4Sb_<12>,LaFe_4P_<12>,LaRu_4P_<12>,LaFe_4Sb_<12>における4GPaまでの圧力効果を調べた.この中で圧力効果の大きかったものとして重い電子系物質SmOs_4Sb_<12>があげられる.常圧のSb-NQR測定において2Kの強磁性転移が本質的であることを明らかにしたが,この2Kのキュリー温度は加圧と共に急激に上昇していくことが分かった.つまり,SmOs_4Sb_<12>は常圧で強磁性臨界点の近傍に位置していることを意味している.このような系は過去にCe系,Yb系では報告があるが,Sm系では初めてである.また,このことが重い準粒子形成に大きく寄与していると考えられる.本研究では高圧下でスクッテルダイト構造を反映した特徴的な物性を探索し,その発現機構を明らかにすることを目的としている.1.PrFe_4P_<12>の圧力誘起金属-絶縁体(M-I)転移PrFe_4P_<12>の基底状態は,2.4GPa以上の加圧により反強四重極秩序した金属相から絶縁相に移り変わることが当グループにより発見されている.Prの価数が3価であるPrFe_4P<12>は非補償金属であるため,そのままではフェルミ面にバンドギャップを形成することは不可能であると考えられる.そこで、このM-I転移の機構を明らかにするため以下の測定を行った.(1)ホール効果測定:M-I転移に対応してキャリアー数が急激に減少していることが分かった.電気抵抗上昇の原因がフェルミ面のギャップ形成であり,絶縁体状態が確かに実現していることを明らかにした.(2)NMR測定:^<31>P核のNMR測定を行い、M-I転移に対応してNMR信号が急激に消失することがわかった.またこの信号消失の原因となりうる物理量(T_1、T_2、内部磁場)に何の前触れもなく信号強度だけが減少することから,このM-I転移は一次相転移であると結論される.(3)帯磁率測定:M-I転移に対応して帯磁率が減少することがわかった.このことから絶縁体状態ではPrのf電子が非磁性になっている可能性が示唆される.2.その他のスクッテルダイト化合物における新たな圧力誘起相の探索本研究では高圧下でスクッテルダイト構造を反映した特徴的な物性を探索し,その発現機構を明らかにすることを目的としている.1.PrFe_4P_<12>の圧力誘起金属-絶縁体(M-I)転移PrFe_4P_<12>の圧力誘起M-I転移の発見に引き続き,その起源解明に向けて磁化、ホール効果、NMR測定を行った.発見当初は低温の電気抵抗上昇の原因として磁気散乱の急激な増加の可能性も考えられたが,高圧下ホール効果測定を行い,バンド絶縁体状態が実現していることを見出した.また,高圧下NMR測定を行い金属状態から絶縁体状態への変化がクロスオーバー的な現象ではなく相転移であることを明らかにした.NMRスペクトルと磁化測定の結果から絶縁体相は約2μ_B程度の磁気モーメントを持つ反強磁性秩序相であることが分かった.2.その他のスクッテルダイト化合物における新たな圧力誘起相の探索PrFe_4Sb_<12>,PrOs_4Sb_<12>,PrOs_4P_<12>,NdFe_4P_<12>,NdOs_4Sb_<12>,NdRu_4Sb_<12>,SmOs_4Sb_<12>,LaFe_4P_<12>,LaRu_4P_<12>,LaFe_4Sb_<12>における4GPaまでの圧力効果を調べた.

この中で圧力効果の大きかったものとして重い電子系物質SmOs_4Sb_<12>があげられる.常圧のSb-NQR測定において2Kの強磁性転移が本質的であることを明らかにしたが,この2Kのキュリー温度は加圧と共に急激に上昇していくことが分かった.つまり,SmOs_4Sb_<12>は常圧で強磁性臨界点の近傍に位置していることを意味している.このような系は過去にCe系,Yb系では報告があるが,Sm系では初めてである.また,このことが重い準粒子形成に大きく寄与していると考えられる.
ナノグラニュラー構造を有する次世代無機エレクトロルミネッセンス薄膜材料の創製

半導体ナノ粒子を用いた無機エレクトロルミネッセンス材料を開発するためには,発光色および色鮮明度に反映するナノ粒子サイズおよび分布幅の制御が不可欠である.本研究課題ではこの点を詳細に検討した.その結果, Ge/Al-O薄膜において,Geナノ粒子の粒径サイズはAl-Oマトリクスの化学量論的組成付近において一峰性の分布を有し,他方,ナノ粒子およびマトリクスを構成する酸化物の生成熱差を大きくすることにより、ナノ粒子は狭分布化することが明らかになった.したがって,本研究課題により,半導体ナノ粒子の制御技術の確立に向けた知見が得られた.半導体ナノ粒子を用いた無機エレクトロルミネッセンス材料を開発するためには,発光色および色鮮明度に反映するナノ粒子サイズおよび分布幅の制御が不可欠である.本研究課題ではこの点を詳細に検討した.その結果, Ge/Al-O薄膜において,Geナノ粒子の粒径サイズはAl-Oマトリクスの化学量論的組成付近において一峰性の分布を有し,他方,ナノ粒子およびマトリクスを構成する酸化物の生成熱差を大きくすることにより、ナノ粒子は狭分布化することが明らかになった.したがって,本研究課題により,半導体ナノ粒子の制御技術の確立に向けた知見が得られた.半導体ナノ粒子を酸化物に分散させた複合材料は、次世代無機エレクトロルミネッセンス材料として期待される。赤、緑、青の3原色を良好に発光させるためには、ナノ粒子が当該波長に対応した粒径に制御されるこことが望まれる。そこで、当該研究では自己組織化半導体ナノ粒子を均一なサイズで酸化物マトリクス中に分散させた複合材料を,ナノグラニュラー構造薄膜作製法を用いて創製することを目的とする.本年度は,半導体ナノ粒子および酸化物マトリクスとして,様々な材料の組み合わせによる薄膜作製を精力的に行うと共に,その諸特性評価を並行して行った。その結果、1.Geナノ粒子をAl酸化物中に分散させたGe/Al-O薄膜において、Geの平均粒径は、成膜時の酸素分圧を変化させることによりBimodal(二種類の平均粒径による分布)からSingle(単一の平均粒径が支配的な粒径分布)へ変化することが明らかになった。X線小角散乱法により見積もられた典型的な平均粒径は約3.5nmであり、他方、TEM観察より同等サイズのGeナノ粒子がAl-O中に分散されていることが明らかになった。さらに、各組成とSingle分布との関係を詳細に検討した結果、Geナノ粒子のSingle分布はAl酸化物の化学量論的組成(Al_2O_3)線上において得られることが明らかになった。したがって、当該Single分布線上においてGe濃度を変化させることにより、波長選択を任意に行うことができる。2.高屈折率および強誘電体であるTa_2O_5をマトリクスとしたGe/Ta_2O_5薄膜について、Ge組成と共に屈折率が約10%変化することが明らかになった。したがって、新奇な特性として光スイッチ用光導波路構造用材料として有望であることが明らかになった。3.マトリクス材料探索として不純物添加CdCoO系固溶半導体のバルク合成を行った結果、Bi不純物を添加した場合、良好なキャリヤ生成が示唆され、磁気特性は室温において常磁性であった。4.半導体ナノグラニュラー構造薄膜におけるナノ粒子用材料の探索として、CaSe系固溶半導体材料の禁制帯幅などの基本特性を明らかにした。本年度も引き続き,半導体ナノグラニュラー薄膜の創製を目指すと共に,前年度において得られた有望な材料について,ナノ粒子およびマトリクスの最適化と粒径サイズ均一化の検討を行った.さらに,前年度の機能性酸化物をマトリクスとした際に新奇機能の発現が観測された場合,新しいデバイス概念の創出や既存デバイス代替調査を行い,当該薄膜材料の応用化の可能性についても検討を行った.1.Geナノ粒子を酸化物マトリクス中に分散させた複合材料薄膜において,Ge粒径サイズの均一化の検討を行うために,TiO_2をマトリクスとして薄膜作製を行った.その結果,Geの平均粒径サイズが約4mmである場合のサイズ分布は214mmの間で大きく変化した.これに対して,先の研究において検討を行ったAl酸化物をマトリクスとした場合,粒径サイズ分布は±1mm以下に制御された.したがって,マトリクスとしてAl酸化物がより均一なGeナノ粒子粒径分布をもたらすことが明らかになった.次に,Ge/Al-O膜の発光特性を検討するために,rfスパッタリング法によりSi基板上に当該薄膜を作製し,950°Cにおいて1時間熱処理を行った.その結果,当該薄膜の室温におけるフォトルミネッセンススペクトルは3.0eV付近にブロードなピークを有することが明らかになった.これは、Ge酸化物に関係した欠陥を起源とする発光であると考えられる.2前述のTio2をマトリクスとし,Ge濃度を68at%とした場合,アナタース構造が支配的なマトリクスを形成することが明らかになった.この構造は、半導体ナノ粒子を用いた次世代太陽電池のマトリクス構造として適しており,Ge微量添加によりマトリクス構造を制御できることが明らかにした.半導体ナノ粒子および酸化物マトリクスとして用いる各材料の生成熱差を材料設計指針として当該材料探索を行った結果,マトリクスをAl酸化物とすることによりGeナノ粒子の粒径サイズ分布が比較的狭くなることを明らかにした.

この際,Geは間接遷移型のバンド構造を有することから,直接遷移型のInSbをナノ粒子として用いることにより,損失の少ない発光過程を期待することができる.そこで,マトリクスとしてAl酸化物,ナノ粒子としてInSbから構成される新規ナノグラニュラー構造薄膜を作製した.その結果,Al_2O_3ターゲット上にInSbチップを配置した複合ターゲットを用いてスパッタ成膜し,約550°C以上の熱処理を施すことにより,結晶化したInSbナノグラニュラーがアモルファスマトリクス中に分散した複合構造薄膜が得られた.また,複合ターゲットにSbを追加して補償リザーバとすることにより,InSbナノ粒子中のSb欠損を同時に抑制することも可能である,複合薄膜の光吸収端は,InSb濃度の減少と共に短波長側にシフトすることから,InSbの量子サイズ効果が発現していると考えられる.また,300900nmの波長領域にわたって室温における発光は観測されず,非発光性再結合が支配的であると考えられる.一方,新奇な結果として,マトリクスとしてFe酸化物,半導体ナノ粒子としてGeを用いて複合材料を作製した際,Ge添加濃度が35at%において,比較的作製が困難とされる強磁性マグネタイト単相薄膜が得られた.
非解剖学的構造をもつ人工弁作成を目指した組織工学的研究

手術用材料として市販されている吸収性ポリグリコール酸フェルト(グンゼ社製ネオベール)を用いて、弁葉作製のための足場となる骨格を作製した。この弁葉をポリウレタンで作ったスポーク状の弁座に、ポリプロピレン製のねじで固定し、弁葉がポリグリコール酸、弁座がポリウレタンからなるJellyfish弁を作製した。しかしながら培養中にねじの固定部がはずれてしまうことが分かり、弁葉中心部をポリウレタンにて弁座に接着する方式へ改良した。ヤギの頸静脈を取り出し、1mm2mm程度の大きさに細切し、dish上に播種した。α-MEM培地500mlに、ペニシリン20万単位・ストレプトマイシン200mg、10%FBS(ウシ胎児血清)を加えた培地で培養した。1週間ほどで血管構成細胞である内皮細胞・線維芽細胞などからなる混合細胞コロニーが得られた。これをトリプシン処理してフラスコに移し、播種できる細胞数(5×10^6)まで培養を続けた。遠心後2×10^6cells/mLの濃度でフェルト上に播種し、同じ培地で2週間培養した。フェルト繊維に細胞は固着し、フェルト上で細胞分裂が見られた。2週間後弁葉の構成成分はポリグリコール酸37%・細胞73%(顕微鏡下での面積比)であった。アクリルで作製した弁試験装置に無菌的にこの弁を取り付け、培養液中で圧較差・逆流耐圧・順方向流量・逆流量などの弁機能を計測した。その結果、流量4L/min,逆流耐圧50mmHgまでは圧較差、逆流ともほとんどなく心臓弁としての機能があることが分かった。しかしながら80mmHgの圧力下で30分計測を行ったところ、弁葉が破損し逆流が見られた。破損部はスポークの接触部分に見られた。また破損した弁葉および細胞片が培養液中に流出した。このため肺動脈弁としては使用可能であるが耐久性に問題があることが判明した。またこのままでは大動脈弁としては使用できないことも分かった。弁座についてもウサギ耳介軟骨より作製を試みた。その結果直径が20mm程度ならば作成可能であるが、小口径(10mm)にするとスポーク間に細胞が増殖し開口部を閉鎖してしまうことが分かった。このフェルトは加水分解により30日でほぼ強度が0になるように設計されている。ヤギの頸静脈を取りだし、単純explant法に準じて、1mm2mm程度の大きさに細切し、60mm dish上に播種した。GIT培地(和光純薬)500mlに、Basic-FGF(fibroblast growth factor)0.67μg,ペニシリン20万単位・ストレプトマイシン200mg、10%FBS(ウシ胎児血清)を加えた培地で培養した。2週間ほどで血管構成細胞である内皮細胞・線維芽細胞などからなる混合細胞コロニーが得られた。これをトリプシン処理してフラスコに移し、播種できる細胞数まで培養を続けた。現在、細胞数が2×10^5個程度になったところで、ポリグリコール酸のフェルト上に混合細胞を播種し、弁全体を培養液につけポリグリコール酸フェルト内で細胞の静置培養を行っている。約2週間程度培養を行った後、アクリルで作製した弁試験装置にこの弁を取り付け、圧較差・逆流耐圧・順方向流量・逆流量などの弁機能を計測し、動物実験において使用可能か否かを計測する。逆流耐圧が200mmHg程度得られれば、ヤギの大動脈弁位に埋込み、100mmHg程度であれば肺動脈弁位に埋め込んで、弁機能の評価および生体内で弁葉がどのようなリモデリングを受けるのかを評価する。

その結果、流量4L/min,逆流耐圧50mmHgまでは圧較差、逆流ともほとんどなく心臓弁としての機能があることが分かった。しかしながら80mmHgの圧力下で30分計測を行ったところ、弁葉が破損し逆流が見られた。破損部はスポークの接触部分に見られた。また破損した弁葉および細胞片が培養液中に流出した。このため肺動脈弁としては使用可能であるが耐久性に問題があることが判明した。またこのままでは大動脈弁としては使用できないことも分かった。弁座についてもウサギ耳介軟骨より作製を試みた。その結果直径が20mm程度ならば作成可能であるが、小口径(10mm)にするとスポーク間に細胞が増殖し開口部を閉鎖してしまうことが分かった。
転写活性化因子PhoBの機能解析

大腸菌では倍地中のリン酸欠乏によりPhoBに依存して転写誘導のおこる31個以上の遺伝子群がありこれらは総称してリン酸レギュロンと呼ばれている。これら遺伝子群のプロモーター領域には転写活性化因子PhoBのDNA結合の認識配列であるリン酸ボックスが存在している。PhoBとRNAポリメラーゼの蛋白質・蛋白質の相互作用点を明らかにするためリン酸レギュロンの発現を特異的に減少させるRNAポリメラーゼ変異体の分離に成功した。その変異部位はRNAポリメラーゼのσ^<70>サブユニットのhelix-turn-helix上の第一helixにあり、この領域でPhoBとの蛋白質・蛋白質の相互作用に関与している可能性が高いことが示唆された。また、σ^<70>サブユニットの第一helixに部位特異的変異の導入を行い、この部位でのPhoBとの蛋白質・蛋白質の相互作用を確認した。さらに、PhoBとRNAポリメラーゼのリン酸レギュロンプロモーター上での蛋白質・蛋白質の相互作用をさらに明らかにするためにPCR mutagenesis法によりRNAポリメラーゼと相互作用できなくなったと考えられるPhoB変異体の分離を行なった。その部位がPhoB上のある特定領域に集中しているおり、この領域がRNAポリメラーゼとの相互作用点と考えられた。
有限要素法シミュレーションによる鍛造製品の材質予測と制御

18-8オーステナイト系ステンレス鋼は、オーステナイト相とマルテンサイト相の2相で構成される。そこで本研究では、オーステナイトの変形抵抗σ^^-_Aとマルテンサイトの変形抵抗σ^^-_Mの間に線形の複合則が成り立つものとして、すなわちステンレス鋼の変形抵抗σ^^-がσ^^-=σ^^-_A(1-M)+σ^^-_M・Mなる形で表されるものとして変形抵抗構成式の作成を試みた。ここで、Mはマルテンサイトの変態率(0≦M≦1)である。最初に、マルテンサイト変態率と塑性ひずみおよび加工温度との関係を明らかにするために、恒温単純圧縮試験を種々の加工温度のもとで実施した。その結果、塑性ひずみε^^-の増加に伴うマルテンサイト変態率Mの増加傾向は加工温度に関係なくほぼ同様で、マルテンサイト変態率Mが0.5となるときのひずみε^^-_Cをもちいて、M={1+(ε^^-/ε^^-_C)^<-2.77>}^<-1>の形に整理できることが分かった。次に18-8オーステナイト系ステンレス鋼がマルテンサイト変態を生じなくなる100°Cの温度で任意のひずみまで圧縮し、その後加工温度を種々変えて圧縮試験を実施する方法を用いて、加工温度の影響を考慮したオーステナイトの変形抵抗式を作成した。これらの結果を用いてマルテンサイトの変形抵抗を求めた。マルテンサイトの変形抵抗は加工温度に関係なく塑性ひずみに対して一本の曲線で表すことができることが分かった。最終的に、18-8オーステナイト系ステンレス鋼の変形抵抗構成式として次式を得た。本式を今回開発した加工温度の変形への影響を考慮することを可能にした有限要素シミュレータに組み込み、円柱状素材を拘束圧縮した場合の変形状態の解析を実施した。解析より求めた硬さ分布は実験より求めた硬さ分布に比較的よく一致しており、本式を実加工の変形解析に適用することは十分可能であることが明らかになった。
歯髄細胞を用いた分化誘導因子を必要としない骨再生医療の開発

これまでの骨再生医療研究では幹細胞を分化誘導し骨芽細胞を得ていたが、抜去歯牙より採取したヒト歯髄細胞は骨芽細胞への分化誘導を行わなくても、生体内で骨組織を形成できることを見いだした。また、ヒト歯髄細胞を無血清培地にて培養した場合でも、分化誘導を必要とせず骨様組織を形成した。本研究により歯髄細胞を用いた血清および分化誘導因子を必要としないこれまでにない安全で、簡易な骨再生医療の基礎を築けた。我々はこれまでにヒト歯髄細胞を再生医療に応用することを目指し研究を進めてきた。その研究過程において歯髄細胞の多分化能を検討する目的で、初代培養した歯髄細胞を細胞選択、分化誘導を行わずに、そのままハイドロキシアパタイトスキャフォールドに付着させ免疫不全マウスに移植したところ活発な骨組織形成が観察された。そこで本研究を遂行することに至り、研究初年度の平成21年度は同意の得られた患者10人の歯髄細胞を用いて実験を行った。10人全ての歯髄細胞は細胞選択、分化誘導を行わずともin vivoにてハイドロキシアパタイトスキャフォールド内に骨組織を形成した。免疫組織電顕により歯髄細胞により形成された骨組織にはヒトオステオカルシン、TypeIコラーゲンの発現が認められた。また、歯髄細胞による骨形成は歯の発生段階(根完成歯または根未完成歯)、細胞培養培地の種類、血清濃度には影響されず、いずれの場合にも骨形成が認められた。これまでの骨再生医療研究では骨髄や脂肪組織などから細胞を表面マーカーなどにより選択し、その後にデキサメタゾンやBMPなどの分化誘導因子を用いて細胞を骨芽細胞に分化させていたが、今年度の我々の研究成果は歯髄細胞は細胞選択、分化誘導を必要とせずにin vivoにおいて骨を形成できることを示している。実際の再生医療の臨床応用を考えると安全性、簡便性は非常に重要な問題である。今年度の研究成果は従来の骨再生医療に比べより簡便で安全性の高い方法に発展すると考えられ、その意義は大きいと思われる。これまでの我々の研究においては歯髄細胞の培養では牛胎児血清を使用していたが、実際に患者に移植する細胞を培養する際には牛胎児血清は安全性を考慮すると使用は避けたい。そこで平成22年度は無血清培地におけるヒト歯髄細胞の培養を目指した。初代培養の方法は従来どおりoutgrowth培養法を用いた。ES細胞用無血清培地、間葉系幹細胞用無血清培地などの種々の培地を使用してみたところ、間葉系幹細胞用無血清培地により培養すると牛胎児血清含有培地と同等またはそれ以上の歯髄細胞の増殖が認められた。初代培養のみならず継代培養においても良好な増殖が得られ、臨床応用に必要な細胞数は確保できると思われる。再生医療において安全性は重要事項である。今年度の研究成果により歯髄細胞を用いた再生医療研究が一歩、臨床応用に近づいたと思われる。本研究初年度の平成21年度には同意の得られた患者10人の歯髄細胞を用いて実験を行った。ES細胞用無血清培地、間葉系幹細胞用無血清培地などの種々の培地を使用してみたところ、問葉系幹細胞用無血清培地により培養すると牛胎児血清含有培地と同等またはそれ以上の歯髄細胞の増殖が認められた。初代培養のみならず継代培養においても良好な増殖が得られた。平成23年度には間葉系幹細胞用無血清培地で歯髄細胞を培養した場合と牛胎児血清含有培地で培養した場合とで骨芽細胞のマーカーの発現を比較した。間葉系幹細胞用無血清培地で培養した場合でもオステオカルシンの発現が認められ、歯髄細胞は骨芽細胞へ分化したと考えられた。

また、間葉系幹細胞用無血清培地にて培養した歯髄細胞をハイドロキシアパタイトスキャフォールドに付着させ免疫不全マウスに移植したところ骨形成が認められた。本研究より歯髄細胞は牛胎児血清、分化誘導因子を用いなくても骨組織を形成することが判明した。本研究成果により歯髄細胞を用いた安全な骨再生医療が一歩、臨床応用に近づいたと思われる。