hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
パノスコピック形態制御された希土類系複合物質の高次機能と材料システム化

本研究は、物理的または化学的手法に基づくパノスコピック形態制御技術により、希土類系合金、特定組成を有する金属間化合物、セラミックス、金属とセラミックスとの複合体(サーメット)または有機物とセラミックスとの複合体を作製し、これらの磁性、伝導性、光学物性および反応性を系統的に調べることで、小型または高温仕様モータ用高性能磁石、電波吸収体用磁性粉末、固体電解質、蛍光体、光学ガラスおよび各種触媒などとしての可能性を明らかにすることを目的とした。得られた研究成果は以下のとおりである。1)Nd-Fe-B系焼結磁石に対し、DyやTb金属の微粒子粉末を合成すると共にこれらを当該磁石片表面に被覆後、加熱により粒界相に拡散させることで、高い磁化と保磁力を併せもつ永久磁石となることを見出した。これまでの方法では、DyやTbのフッ化物をCaH_2で還元していたが、本方法ではこれらの金属を直接改質に供することが可能となり、処理後に磁石表面の残渣を除去する必要がなく、より効率的な処理手法と考えられる。2)アルカリ土類シアナミドを還元性原料として、Si_3N_4、AINまたはEu_2O_3から複合金属窒化物系蛍光体、すなわち、M_2Si_5N_8:Eu^<2+>およびMAISiN_3:Eu^<2+>(M=Ca,Sr)を効率良く合成することに成功した。また、特に金属イリド、窒化物または金属や合金以外からCaAISiN_3:Eu^<2+>を直接合成できた報告例はなく、量産性の点で注目される。3)Sm^<3+>イオンを含み、かつ固体電解質、すなわち、LiGe_2(PO_4)_3、NaNbO_3などを主成分とするガラスを前駆体として、Ybファイバーレーザを光源に用いてパターンニングを行い、微細なイオン伝導路の形成に成功した。特に,LiGe_2(PO_4)_3相成分を含むLi_2O-GeO_2-P_2O_5系ガラスでは、室温で3.8×10-4 S/mの伝導度が観察され、濃淡型のLi^+イオンセンサとして利用できる可能性が示唆された。4)塩素化剤である塩化アンモニウムの遷移金属と希土類金属への塩素化能の違いを利用し、希土類系材料スクラップから温和な条件で希土成分類を選択的に回収すると共に金属鉄をそのまま回収するプロセスを開発した。また、回収された鉄金属は磁性材料として活用できることが明らかになった。本研究は、液体急冷法、メカニカルアロイング法、金属蒸気収着法、立体スパッタリング法、等々を援用したパノスコピック形態制御技術により、希土類系合金、特定組成を有する金属間化合物、金属とセラミックスとの複合体(サーメット)、または無機ガラス等を作製し、これらの磁性、光物性、導電性および反応性を系統的に調べることで、高保磁力型耐熱性磁石、電波吸収体用磁性粉末、高輝度蛍光体、固体電解質、触媒等々としての可能性を明らかにすることを目的としている。平成16年度に得られた研究成果は以下の通りである。1)希土類元素であるディスプロシウム酸化物または同フッ化物をカルシウム水素化物と共にNd-Fe-B系焼結磁石片の周囲に充填後加熱することで、還元により生成したディスプロシウム金属を焼結磁石の粒界を選択的に内部導入でき、効果的に同磁石の保磁力を効果的に向上できることが明らかになった。2)希土類磁石や水素吸蔵合金等の金属間化合物スクラップを出発原料として、加圧一酸化炭素雰囲気下で加熱することで、上記スクラップより効果的に鉄やニッケル等の遷移金属成分を対応する金属カルボニルとして抽出回収でき、更には残渣として希土類濃縮物を得ることに成功した。また、得られた鉄カルボニル等を、シリコンなどを含む有機金属化合物と反応させることにより、鉄-シリコン系金属間化合物微粒子が生成し、これらは数GHzから十数GHzの帯域において良好な電磁波吸収能を有することを見出した。3)アルカリ土類金属とシリコン、アルミニウムなどとの金属間化合物を、液体急冷法やメカニカルアロイング法を用いて作製し、これらを出発原料としてアンモニア中等で加熱窒化することで、対応する金属組成の複合窒化物をより温和な条件で合成することに成功した。さらに、これらの複合窒化物に希土類金属をドープすることで、良好な蛍光体になることを見出した。1)微小加工したNd-Fe-B系焼結磁石に対し、DyやTbの酸化物またはフッ化物を表面に被覆後、これらを加熱により粒界相に拡散させることで、高磁化ならびに高保磁力永久磁石とし、各種アクチュエータへの応用の可能性を検討した。また、高い異方性磁界を有する希土類-鉄系金属間化合物をベースとしたナノ複合粒子粉末を合成し、これらを用いたGHz帯域対応電波吸体としての可能性を評価した。

2)希土類金属をドープした合金、金属間化合物を直接窒化することで複合窒化物を合成し、これらの蛍光特性を明らかにした。すなわち、作製した金属間化合物はCaAlSiであり、これを乾式ボールミル粉砕したのち、窒素気流中、1400°C前後で加熱することで、高い輝度を有するCaAlSi:Eu^<2+>赤色蛍光体が得られた。3)上記に関連して、アルカリ土類金属酸化物を炭素粉末で還元剤する方法を適用し、複合窒化物または複合酸窒化物を合成するプロセスを開発した。すなわち、M_2Si_5N_8:Eu^<2+>(M=Ca,Sr)の組成を有する複合窒化物蛍光体を、所定量のMCO_3、Si_3N_4、Eu_2O_3およびC(グラファイト)を原料として、窒素気流中、1500°Cで数時間加熱することで、上記組成の赤色蛍光体が得られた。また、これらの蛍光特性を調べたところ、2)で作製したCaAlSiN_3:Eu^<2+>と共に、白色LED用赤色蛍光体等として良好な蛍光特性を示すことが明らかになった。本研究は、物理的または化学的手法に基づくパノスコピック形態制御技術により、希土類系合金、特定組成を有する金属間化合物、セラミックス、金属とセラミックスとの複合体(サーメット)または有機物とセラミックスとの複合体を作製し、これらの磁性、伝導性、光学物性および反応性を系統的に調べることで、小型または高温仕様モータ用高性能磁石、電波吸収体用磁性粉末、固体電解質、蛍光体、光学ガラスおよび各種触媒などとしての可能性を明らかにすることを目的とした。1)Nd-Fe-B系焼結磁石に対し、DyやTb金属を表面に被覆後、これらを加熱により粒界相に拡散させることで、高い磁化と保磁力を併せもつ永久磁石となる研究成果を踏まえ、Nd-Fe-B系合金薄膜とDyまたはTb金属薄膜とを交互に積層し、合金薄膜部の結晶化とTb金属薄膜部の前者への拡散のための熱処理を施すことで、従来にない高い保磁力と磁化を有する高性能積層膜型希土類薄膜磁石を作製に成功した。2)希土類金属をドープした合金または金属間化合物を出発原料とし、これらを二段階で直接窒化することで、AlN不純物相や酸素、炭層等の不純物元素を低減した複合窒化物系蛍光体、CaAlSiN_3:Eu^<2+>を合成することに成功した。また、CaAlSiN_3:Eu^<2+>に対する酸素不純物の濃度依存性を調べ、酸素濃度の低減と共に発光強度が向上すること、および、同様に発光波長も酸素濃度を低減することで長波長側へシフトすることを見出した。3)上記に関連して、アルカリ土類金属酸化物を分子性炭素成分(CaCN_2)で還元剤する方法を見出し、複合窒化物系蛍光体を合成するプロセスを開発した。すなわち、M_2Si_5N_8:Eu^<2+>(M=Ca, Sr)およびCaAlSiN_3:Eu^<2+>の組成を有する複合窒化物蛍光体を、所定量のCaCN_2、MCO_3、Si_3N_4(およびCaAlSiN_3:Eu^<2+>の場合は更にAlN)、およびEu_2O_3を原料として、窒素気流中、1400-1500°Cで数時間加熱することで、上記組成の赤色蛍光体が得られ、白色LED用の良好な赤色発光特性を示した。得られた研究成果は以下のとおりである。
特定微生物利用のための原生動物の挙動解析

土壌浄化などの分野で「Bioaugmentation」として実施される特定微生物の利用は、多くのケースで放出微生物の著しい減少が起き、成功に至らないことが多い。本研究では、主たる原因が自然環境中に生息する原生動物、Stramenopiles, Chrysophyceae (黄金色藻網)に分類される鞭毛虫であることを明らかにした。また、複数の原生動物を単離し、捕食実験を行い、その捕食対象細菌がきわめて広いことを証明した。続いて、これらの細菌捕食性原生動物を希釈法により純化し、合計5種類の原生動物を単離した。その内の1種類を利用して、原生動物1細胞の増加に必要な被食者細菌数を求めると共に、18S rRNA遺伝子の定量解析のため、real-time PCRによる高感度検出法の確立を検討した。その結果、得られた全てのクローンに共通な配列部分を利用して、再現性の高い検出法を確立することができた。今後は、この手法を基に、全ての単離原生動物の解析を行っていく。また、18S rRNAの塩基配列が同じ場合でも、ITS配列(PCR増幅)には差があることがあり、より精度の高い分類が可能であることが明らかとなった。特定微生物を環境浄化に利用する際、多くのケースで自然環境中の原生動物による捕食を受け、導入された特定微生物は速やかにその数が低下、浄化への寄与が著しく低くなる。本研究では、この現象の機構を解明し、最終的には工学的な対策法を確立する。本年度は、以下の4項目について成果を得た。(1)自然環境中の細菌捕食者の分布調査複数種(6種類)の細菌を被食者として捕食実験を行い、河川、湖沼、地下水に生息する捕食者(原生動物)の種類を18S rRNA遺伝子により明らかにした。その結果、環境サンプルの由来や被食者の種類に係わらず、殆どのケースでSpumella属に近縁な原生動物が主な捕食者であった。(2)細菌捕食性原生動物の単離および捕食特異性の解析捕食実験により出現した原生動物を、被食者である細菌によって集積した上で、希釈法によって純化、単離した。現在までに10種類の原生動物を単離できている。また、それらの原生動物を利用して捕食細菌(被食者)の特異性に関する解析を行い、現在継続中である。(3)原生動物の定量法の確立これまでに取得した100以上の原生動物の18SrRNA遺伝子データより、定量的な解析が可能なReal-Time PCRに適用するプライマーのデザインを検討した。その結果、全原生動物を計測できるプライマーがデザインでき、定量計測が可能となった。(4)捕食回避法の検討対象の細菌に捕食回避能を付与するため、violacein合成遺伝子群の利用について検討を行い、Chromobacterium属細菌の染色体からvioABCDE遺伝子を取得した。広瀬川河川水を中心に、環境中に生息する細菌捕食性の原生動物に関する解析を行った。また、湧水、地下水、土壌浸出水についても同様の解析を行なった。主としてCupriavidus属細菌を被食者として利用したが、細菌種の影響を評価するため、Pseudomonas属細菌、Bacillus属細菌、Rhodcoccus属細菌についても試験を行った。広瀬川で複数の採水地点を設定し、捕食実験を行った結果、全地点において原生動物が確認され、被食者の細菌の種類によらず、多くのケースでChrysophyceae(黄金色藻網)に分類される鞭毛虫が捕食者として出現した。また、湧水、地下水、土壌浸出水を対象に、同様の捕食実験を行った場合でも、本系統の原生動物が出現し、自然界の捕食者として主要な役割を果たしていることが示唆された。次に、抗原生動物の活性を有するバイオラセインの利用を進める目的で、バイオラセイン合成能を有するChromobacteruium violaceum JCM1249株からからバイオラセイン合成遺伝子vioA, B, C, D, E(全長約7.5kb)をPCR合成によって取得、本遺伝子をpBR322系のベクターに挿入し、trpプロモーター下で大腸菌JM109株にて発現を試みた。その結果、紫色のバイオラセインが大腸菌内で合成された。将来的には、同遺伝子の分解細菌への導入を試みる。最後に、原生動物の捕食挙動を解析する目的で、蛍光遺伝子をトリクロロエチレン分解細菌の染色体上に導入し、緑色蛍光蛋白を発現させることに成功した。これによって、対象細菌が原生動物によって捕食される現象を直接観察できるようになった。研究実績で示したとおり、おおむね研究は初期の計画通りに進展しており、今年度、期待通りの成果を出せると予想する。24年度が最終年度であるため、記入しない。これまで、得られた研究成果を統合し、具体的な汚染物質の浄化を想定した実験系を組む。また、最終的には捕食回避に向けた、実用可能な工学的手法を提示できるよう、汚染現場を意識して、研究を推進する。
低コスト・省エネルギープロセスによる高効率タンデム構造型太陽電池

本研究は、低コスト・省エネルギーな成長方法により、高効率な太陽電池(SC)を開発することを目指した。タンデム型SC材料としては、最大の理論効率が期待できるCuInS2(CIS)とγ-In2Se3を採用した。添加不純物の選択により、SCに必要な伝導形の制御が行えることを明らかにした。これを基にCIS pn接合SCやγ-In2Se3/CISヘテロ接合SCを作製し、効率は最大約1%であった。タンデム型の実現には至っていないが、そのための重要な知見が得られた。本研究は低コスト・省エネルギープロセスとして静電スプレー堆積法を採用し,高効率な太陽電池を開発することを目指したものである,2層タンデム構造の理論効率が最大となるEg=1.5eVのCuInS_2,Eg=1.9eVのγ-In_2Se_3を候補とした.22年度はCuInS_2及びγ-In_2Se_3の伝導形制御と薄膜成長,多層薄膜成長を研究実施目標にあげて研究してきた.1.CuInS_2の伝導形制御と薄膜成長については,成長条件を最適化した.ホール効果測定からCu/In比<1ではn形,Cu/In比〓1ではp形であることが判明した.また,Cu/In比=1.2の条件下での抵抗率の成長温度依存性や,Snをドープすると伝導形がn形に反転すること,抵抗率のドープ量依存性を明らかにした.なお,ホール効果測定では購入したソースメータを用いた.光吸収係数測定からEgのCu/In比依存性を明らかにした.2.γ-In_2Se_3の伝導形制御と薄膜の成長については,主としてSe/In原料供給比=2.0のもとで成長温度と結晶性の関係について調べ,280°Cが最適であることを示した.アンドープ結晶はn形で,抵抗率は100Ωcmオーダのものが多かった.Znをドープすることで伝導形がp形に反転した.抵抗率はドープ量に依存して減少すること,N_2中での熱処理で抵抗率が10^<-1>Ωcmオーダとなることなどが明らかとなった,Egは成長温度が240°C以上では1.94eVで一定であった3.多層薄膜成長については,CuInS_2についてはpn接合の作製を試み,平坦な成長界面が得られた.r-In_2Se_3については,ZnO透明電極/n形In_2S_3/p形γ-In_2Se_3多層膜の作製を試みた.各薄膜層の成長がSEM観察から確認された.H23年度は多層成長薄膜の結晶性評価,ダイオード特性の評価を重点的に行う予定である.本研究は低コスト・省エネルギープロセスとして静電スプレー堆積法を採用し,高効率な太陽電池を開発することを目指したものである.半導体材料としては,2層タンデム構造の理論効率が最大となるEg=1.5eVのCuInS_2,Eg=1,9eVのγ-In_2Se_3を候補とした.23年度は抵抗率制御と窓層用薄膜の作製および積層構造薄膜の成長と評価を研究実施目標にあげて研究してきた.1、.CuInS_2の伝導形制御については,低抵抗のCu_2Sが析出しないCu/Inモル比領域で,n形からp形に変化した付近のCu/In比=0.95での各種不純物ドーピング(Zn,Sn,Ge)の効果について検討した.ホール効果測定からこのCu/In比では,Snの場合再現性よくn形にすることは困難であること,ZnおよびGeでは投入量によってn形になる範囲があることが判明した.これは各不純物がどの原子サイトに入りやすいのかによる.また,Cu/In比を大きくしていくと抵抗率が減少していくことも明かとなった.γ-In_2Se_3についてはZnをドープすることで伝導形がp形に反転することを昨年度に見いだしたが,今年度はSnをドープしたn形薄膜での抵抗率のドープ量依存性を明らかにした.2.窓層半導体として有毒なCdを含まないIn2S3の成長条件の確立と成長条件と電気的特性の関係を明らかにした.この結果成長温度が300°C以上では正方晶の安定して成長することが明らかとなった.また,原料溶液に投入するSが1.55の範囲では結晶構造はβ-In2S3のままであり,成長温度が上昇するにつれて抵抗率は減少すること,Egは成長温度やS投入量に依存せず2.64eV一定であることが判明した.3.多層薄膜成長については,ZnO透明電極/n形In_2S_3/p形CuInS_2ヘテロ接合積層薄膜を作製した.暗時のダイオード特性は良好であるが,擬似太陽光下での特性はシャント抵抗が低いため悪い.良好なダイオード構造の作製と電気的特性評価は来年度に重点的に行う予定である.

本研究は低コスト・省エネルギープロセスとして静電スプレー堆積法を採用し、高効率な太陽電池を開発することを目指したものである。半導体材料には、2層タンデム構造の理論効率が最大となるEg=1.5eVのCuInS2、Eg=1.9eVのIn2Se3を候補とした。昨年までに得られた不純物ドーピング条件の再現性の確認と、各種太陽電池構造の作製とそのダイオード特性の測定評価を重点的に行った。1.Al/In2S3/CuInS2/ITO/ガラス構造のヘテロ接合太陽電池の作製:SEM観察によればIn2S3/CuInS2ヘテロ界面は平坦であり、静電スプレー法で良好な成長界面を形成できることが確認された。太陽電池特性の測定の結果、光開放電圧Voc=0.28V、変換効率η=0.53%、フィルファクタFF=0.45であった。2.CuInS2 pn接合太陽電池: Geをドープすることで、再現性よくn形となることを確認した。CuInS2ホモ接合太陽電池を作製し、Voc=0.35V、η=0.9%、FF=0.47の太陽電池特性を得た。薄膜成長時のITOの熱劣化による光励起キャリヤの再結合によって、Voc、ηが小さくなったと考えられる。なお、これまでn形CuInS2の作製は困難とされ、CuInS2ホモ接合太陽電池の報告はほとんどない。ホモ接合ではバンド不連続がないため、効率の向上が望める。3.In2Se3/CuInS2ヘテロ接合太陽電池:Znドープp形In2Se3の成長再現性が不安定のため、n形In2Se3/ p形CuInS2ヘテロ接合太陽電池を作製し、Voc=0.28V、η=0.6%、FF=0.44の結果を得た。CuInS2ホモ接合太陽電池の特性は、上述のようにヘテロ構造より優れており、p形In2Se3が再現性よくできれば、CuInS2とのタンデム構造で高効率の太陽電池ができると期待できる。太陽電池構造を作製する上で重要となるp,n伝導形の制御はほぼ完了した.また,トップ層,ボトム層,窓層の各半導体薄膜の成長条件は明かとなった.太陽電池としての積層構造の作製についてはおおむねの目途は立った.しかしながら太陽電池としての特性評価はまだ十分ではない.これについて来年度重点的に研究を進める予定である.24年度が最終年度であるため、記入しない。昨年度までに得られた各半導体の成長条件,不純物ドーピング条件を基に太陽電池構造の積層薄膜の成長とそのダイオード特性の測定評価を重点的に行う.太陽電池構造は,In_2S_3/γ-In_2Se_3/,In_2S_3/CuInS_2ヘテロpn接合構造,γ-In_2Se_3,CuInS_2ホモpn接合構造,In_2S_3/γ-In_2Se_3/CuInS_2pn接合タンデム構造の各種とする.AM1.5の照射光の下での電流-電圧特性による太陽電池特性評価と各接合界面のXRDやSEM観察などによる構造評価を総合して,高効率太陽電池実現をめざす.24年度が最終年度であるため、記入しない。
足部ロッカー機構の運動力学的分析

歩行中に足部で生じる3つのロッカー機能の生体力学的役割を,それらに制限を加えることで逆説的に検討した.ロッカー機能の制限により,歩行速度因子の低下とともに,重心移動パターンや下肢の関節運動,関節モーメント,衝撃吸収,足圧分布等に変化をもたらしたが,重心移動の円滑性を示す,運動エネルギーと位置エネルギーの交換率は保たれていた.ロッカー機能の制限により重心の前方移動が阻害されるが,少なくとも若い健常者においては,種々の代償等により,歩行の機械的効率性が保たれることが示唆された.本研究の目的は,歩行中に認められる,踵,足関節,前足部を中心とした3つの回転運動(ロッカー)の生体力学的役割を明らかにすることである.平成25年度は,前足部を中心として踵を持ち上げる運動(フォアフットロッカー:以後FRと略す)に焦点を当て,研究を行った.歩行中のFR機能に制限を加えるために,大きさの異なる6種類のアルミ製の足底板を作製し,Y字型足首ベルトおよび2本の足部固定用ベルトを用いて,足底部に固定し,裸足歩行と比較する実験,ならびに専用靴の内底に足底板を敷いて,制限のない場合と比較する実験を行なった,対象は,22名の男女(年齢19ー22歳)で,3次元動作解析装置,4枚の床反力計,筋電計,足圧計,加速度計を使用し,各条件下における歩行動作の運動学・運動力学的分析を行なった.右足に足底板を装着した歩行では,裸足歩行と比較し,歩行速度の減少,歩行率の減少,右の片脚支持期間の短縮とその後の両脚支持期間(%時間)の有意な増加がみられた.下肢の関節角度に関しては,立脚後期における右足底屈角度の減少と右足背屈角度の増大,右膝関節伸展の増加がみられた.重心移動では,前後の重心移動幅(平均歩行速度に対する重心の前後移動)が有意に増加した.水平面上に投影した重心の軌跡をみると,右側が前方に変位した非対称な8の字型波形を示した.床反力では,歩行速度の低下に伴い前後,上下方向のピーク値の減少がみられたが,特に左脚接地時の垂直床反力の減少,および右足による駆動力の減少が顕著であった.また,立脚後期の右足関節によるパワー産出の顕著な低下が認められた.これらの結果は,右足のFRが制限されることにより,左下肢の振り出しや左前方への円滑な重心移動が妨げられ,歩行速度の低下や非対称な重心移動を生じたと考えられた.立脚後期の足関節背屈や膝伸展の増加は左下肢の歩幅の確保に必要な代償運動と考えられた.歩行中に足部で生じる3つのロッカー機能の生体力学的役割を,それらに制限を加えることで逆説的に検討した.ロッカー機能の制限により,歩行速度因子の低下とともに,重心移動パターンや下肢の関節運動,関節モーメント,衝撃吸収,足圧分布等に変化をもたらしたが,重心移動の円滑性を示す,運動エネルギーと位置エネルギーの交換率は保たれていた.ロッカー機能の制限により重心の前方移動が阻害されるが,少なくとも若い健常者においては,種々の代償等により,歩行の機械的効率性が保たれることが示唆された.歩行中の荷重側足部においては,踵を中心とした足部の前方回転(ヒールロッカー),足関節を中心とした下腿の前方移動(アンクルロッカー)および前足部を中心として踵を持ち上げる運動(フォアフットロッカー)の3つの回転運動がみられる.本研究の目的は,各ロッカー機構の生体力学的な役割を明らかにするとともに,運動学,運動力学,筋電図学的特性に関する新たな知見を探ることである.平成24年度は,ヒールロッカーとアンクルロッカーに関する検討を行うために,足部に種々の制限を加えた条件歩行を行わせ,制限の無い条件での歩行と比較した.ヒールロッカーは,足関節の底屈に制限を加える(90度底屈制動)ことで,アンクルロッカーは,足背屈に制限を加える(90度背屈制動)ことで,その変化から働きを検討した.これまで,10名の健常男性を対象として,上記の条件に加え,裸足,装具装着で制限なしおよび90度固定位の合計5条件での歩行を行い,3次元データ,床反力データならびに下肢の筋活動データを収集した.歩行速度は,背屈制限および固定時に,無制限時と比較して有意な減少を示した.底屈制限時には立脚期の同側膝屈曲角度の増加傾向,対側足最大背屈モーメントの増加と底屈モーメントの減少などがみられ,対側下肢による代償が考えられた.背屈制限時には,立脚期における同側膝関節屈曲角度および伸展モーメントの減少,膝屈筋群の筋活動の増大,および立脚期の底屈モーメントの減少がみられた.このことは,背屈を制限することで,膝の伸展が促され,その伸展を制御するために膝屈筋群が活動するともに底屈筋の遠心収縮による下腿の前方への回転運動を制御する必要性がなくことなどが考えられた.しかし,立脚期における膝屈曲の減少は衝撃吸収にとって負の効果をもたらす可能性がある.今後,解析を進め,衝撃吸収や機械的効率性におけるロッカー機構の役割を検討していく予定である.本研究の目的は,歩行中の足部ロッカー機構の生体力学的な役割を明らかにするとともに,運動学,運動力学,筋電図学的特性に関する新たな知見を探ることである.平成24年度は,ヒールロッカーとアンクルロッカーに関する検討を行った.

その結果,ヒールロッカーに制限を加えた場合には,立脚期の同側膝屈曲角度の増加と対側足最大背屈モーメントの増加,底屈モーメントの減少などがみられ,対側下肢による代償が示唆された.アンクルロッカー制限時には,立脚期における同側膝関節屈曲角度および伸展モーメントの減少,膝屈筋群の筋活動の増大,立脚期の底屈モーメントの減少がみられたことから,アンクルロッカーが立脚期の膝の過度の伸展や重心の上昇を抑えている可能性が示唆された.平成25年度は,主にフォアフットロッカーに関する検討を行った.フォアフットロッカーが制限されることにより、対側下肢の振り出しや対側前方への円滑な重心移動が妨げられ、歩行速度の低下や非対称な重心移動を招くこと,また,足部によるPush-offが著減するが,同側股関節屈筋等による補償が生じる可能性が示唆された.平成26年度は,ヒールロッカーとアンクルロッカーに関する実験の追加を行ない,衝撃吸収や重心移動への影響を検討した.衝撃吸収の指標として立脚初期(荷重応答期)における,踵,大腿骨外側上顆,第7頸椎の垂直方向加速度,同時期の床反力垂直成分ピーク値,膝関節屈曲角度を求めた.ヒールロッカー制限により,歩行速度が減少するにもかかわらず,踵と膝間での衝撃吸収率の減少がみられた.床反力垂直成分ピーク値に差はみられなかったが膝屈曲角度は増加傾向を示した.重心移動に関しては,ヒールロッカーおよびアンクルロッカーのどちらに制限を加えても,制限側立脚期における水平面上の重心動揺の減少や制限側Push-off時におけるパワーの低下がみられた.理学療法学平成25年度に予定していた実験は計画通り終了した.多種の機器を使用し,多くのパラメータに関する測定を行ったため,データ量が膨大で,まだ全ての解析が終了したわけではない.また,解析用の市販のソフトがないため,それぞれの測定項目に関して,目的に応じたワークシートを開発しながら分析に当たっている.平成25年度までは試行錯誤の状態で,開発に多大な時間を要したが,かなり充実したプログラムが完成したので,今後の実験に利用できると考えられる.本研究で使用する測定機器の選択や装具の考案ならびに作成において決断に至るまでに多くの時間を要し,そのため倫理委員会への申請手続きが遅れた.実験自体は,平成24年度の予定をほぼ終了したが,データ解析に多大な時間を要するため当初の目的が達成できていない.これまでに収集したデータの解析作業を進めるとともに,当初の予定である,複数のロッカー機構の制限時における,1エネルギー交換に及ぼす影響,2衝撃吸収に及ぼす影響,3駆動(Push-off)に及ぼす影響,4重心移動の抑制に及ぼす影響,5代償作用について検討を加えたい.但し,立脚初期の衝撃吸収に関する平成24年度のデータが不足していると考えられるので,ヒールロッカーに関する実験を追加する.また,可能であれば,本研究に関連して,市販されているロッカーソールの特徴についても生体力学的分析により,その有用性を検討したい.平成24年度に予定していた検討項目のうち,足部ロッカー機構が制限を受けた条件下における足底面各部位の足圧の変化を測定する課題が残存しているため,優先的に行いたい.当初の予定では,3次元計測,筋電計測と同期させて行うことを考えていたが,3次元計測用のマーカーや電極に加えて,無線の送信器等を身体に付帯させることは,負荷が大きく,自然な歩行の妨げにもなる可能性があるため,別の試行として実施することを考えている.ビデオ画像を同期することで,足圧分布測定中の歩行状態に関する視覚的情報なども得られるものと考えている.また,当初より予定していた,平成25年度の主な課題である,フォアフットロッカーについての研究は予定通り行う予定である.
腎細胞癌における炎症性サイトカインの発現および腫瘍浸潤細胞の機能的解析

平成10年度の研究で、相対的RT-PCR法によりRANTES、MIP-1β、IP-10、MIGの4種類で腫瘍特異性に高発現を認めた。また治癒切除後chemokine発現の高い群で非再発率が高かったことから、この4種類のchemokineが抗腫瘍作用と関係があることが示唆された。しかし、RANTESは腫瘍浸潤細胞に強い発現を認めたため、平成11年度は抗腫瘍作用のメカニズムの検討を腫瘍より発現していると考えられるMIP-1β、IP-10、MIGの3種類で行なった。まず採取組織より蛋白を抽出しELISAを行い、RT-PCRの結果とを比較した。3種類のchemokineいずれも、mRNAレベル、蛋白発現レベルの発現高低が相関しており、mRNA測定が正しい結果を反映していることを確認した。次に全例でCD8陽性細胞の腫瘍内浸潤を検討し、IP-10(R=0.62,p<0.01)、MIP-1β(R=0.69,P<0.01)と有意な相関関係が認められた。そこで腫瘍内より単核球を抽出し、migration assayを行なった。IP-10が最も相関性が高いことからIP-10のみで検討を行なった。これにより、IP-10濃度依存性で単核球の遊走が起こり、IP-10抗体によりブロックされた。以上より少なくともIP-10は、TIL浸潤に関与していることが示唆された。次に近年指摘されている血管新生抑制作用と比較するために、CD34による免疫組織染色を行ない毛細血管密度を測定した。これによるとIP-10がR=0.47,P=0.01と有意な負の相関関係を認め、血管新生抑制作用を有する可能性が示唆された。以上より、3種類のchemokine、すなわちIP-10、MIG、MIP-1βは抗腫瘍的に作用しており、これの発現が高い腫瘍は予後良好であることが示された。次の課題は、この抗腫瘍作用が腫瘍の悪性度そのものと関係するものか、あるいは術後に後療法として使用するインターフェロンの効果を増強しているものかを明らかにすることである。腎癌症例42例の手術標本の腫瘍部、正常部組織よりRNAを抽出し、逆転写反応によりcDNA作成した。6種類のchemokine(IL-8、RANTES.MIP-1α、MIP-1β、W-10、MCP-1)のmRNA発現レベルを相対的RT-PCR法により検討した。Internal controlである18S rRNAとchemokineを同一反応内で増幅し、18S rRNAに対するchemokineの発現比をもって比較検討した。このうち20例では細胞浸潤について検討した。パラフィン包埋切片でCD8^+およびCD68^+細胞の浸潤を免疫組織染色にて検討した。400倍でランダムに選択した10視野の陽性細胞数を合計し、浸潤細胞数とした。2群間の統計学的検定はt検定にて行った。Chemokine遺伝子発現量と浸潤細胞数の相関性はPearsonの方法により検討した。p<0.05をもって有意と判定した。【結果】腫瘍部、正常部のchemokine遺伝子の発現を検討すると、RANTES.MIP-1α、MIP-1β、IP-10の4遺伝子の発現が腫瘍部で有意に増加していた。IL-8、MCP-1は発現レベルに有意差はなかった。臨床的因子(腫瘍径、stage、grade、DNAploidy、growing type)との相関は見られなかった。腫瘍部、正常部の浸潤細胞数はCD8^+細胞、CD68^+細胞とも腫瘍部で有意に増加していた。浸潤細胞数とchemokine遺伝子発現量を比較すると、CD8^+細胞数とIP-10(R^2=0.64:p<0.001)、RANTES(R^22=0.31:p<0.01)、MIP-1β(R^2=0.27:p<0.02)の間に統計学的に有意な相関性が認められ、腫瘍内リンパ球浸潤に関与している可能性が示唆された。MIP-1α、IL-8、MCP-1には有意な相関性は認めなかった。いずれのchemokineもCD68^+細胞との間の相関性は認められなかった。RANTES、MIP-1αについては、凍結切片を用いて免疫組織染色を行った。両chemokine共に腎癌細胞より発現が見られ、間質細胞、浸潤細胞よりの発現は見られなかった。ここまでの検討で、RANTES、MIP-1α、MIP-1β、IP-10は腎癌細胞より産生され、リンパ球浸潤に関与している可能性が示唆された平成10年度の研究で、相対的RT-PCR法によりRANTES、MIP-1β、IP-10、MIGの4種類で腫瘍特異性に高発現を認めた。

次に全例でCD8陽性細胞の腫瘍内浸潤を検討し、IP-10(R=0.62,p<0.01)、MIP-1β(R=0.69,P<0.01)と有意な相関関係が認められた。そこで腫瘍内より単核球を抽出し、migration assayを行なった。IP-10が最も相関性が高いことからIP-10のみで検討を行なった。これにより、IP-10濃度依存性で単核球の遊走が起こり、IP-10抗体によりブロックされた。以上より少なくともIP-10は、TIL浸潤に関与していることが示唆された。次に近年指摘されている血管新生抑制作用と比較するために、CD34による免疫組織染色を行ない毛細血管密度を測定した。これによるとIP-10がR=0.47,P=0.01と有意な負の相関関係を認め、血管新生抑制作用を有する可能性が示唆された。以上より、3種類のchemokine、すなわちIP-10、MIG、MIP-1βは抗腫瘍的に作用しており、これの発現が高い腫瘍は予後良好であることが示された。次の課題は、この抗腫瘍作用が腫瘍の悪性度そのものと関係するものか、あるいは術後に後療法として使用するインターフェロンの効果を増強しているものかを明らかにすることである。
ゼータ関数の解析的挙動の研究と，その数論的誤差項への応用

一般セルバーグクラスに属するゼータ関数の係数和から生ずる誤差項について,そのトング型の公式を導いた.それを応用し,3次元非対称約数問題において未解決であった場合の,誤差項の2乗平均の漸近式を求めることができた.これは1987年のイヴィッチの予想の部分的解決になっている.数論的誤差項の離散和と連続和の差の研究において新しい表示式を考案し,より高次の場合や,ランキン-セルバーグの場合にも両者の差を研究した.南出の先行研究の一般化として, ζ(s)のk階導関数とl階導関数の積の場合を考察し,対応する数論的誤差項の上からの評価を指数対の理論を使って求め,南出の結果の改良を与えた.前年度に私は海外の研究協力者との共同研究で,拡張されたセルバーグクラスに属するディリクレ級数に対する,数論的誤差項のトング型の公式を導いた.平成25年度はその応用として,非対称多次元約数問題の誤差項の2乗平均を研究した.非対称約数問題では,対応するディリクレ級数の関数等式が同じガンマ因子を持たず,かつラマヌジャン予想を満たさないなど困難な点が多かった.前年度導いた公式はそういう場合にも使えるものである.その結果,問題のディリクレ級数に対するある種の条件のもとで,2乗平均の漸近式を導くことができた.これは1987年にイヴィッチが提出した予想の部分的な解決となっている.特に2次元の非対称約数問題の場合には完全な解決を与えているし,また3次元の場合にもc<a+bを満たす約数関数d(a,b,c;n)の場合には漸近式を得ることができた.この条件下での漸近式は初めて得られたものである.リーマンゼータ関数の微分に関する研究は最近盛んにおこなわれている.k階微分に対する係数の数論的誤差項については,以前に南出氏がtruncated Voronoi公式を導き,その応用として上からの評価を得ていた.私は連携研究者の南出真氏,古屋淳氏とともに,一般化した形でこの問題を考察をし,誤差項に関して,ヴォロノイ型ではなく,チャウラ-ワールム型の表示を導き,かつexponent pairの理論を適用することで,上からの評価を得た.実際この評価によって,我々は以前に南出氏によって得られていた評価を改良することができた.また古屋淳氏とは,円問題において,シフトされた点での離散平均を考察し,これがベルヌーイ多項式を係数とする連続平均の一次結合で表せることを示した.これによって,2次のベルヌーイ多項式の根を用いると連続平均をよりよく近似できる理由を明らかにすることができた.一般セルバーグクラスに属するゼータ関数の係数和から生ずる誤差項について,そのトング型の公式を導いた.それを応用し,3次元非対称約数問題において未解決であった場合の,誤差項の2乗平均の漸近式を求めることができた.これは1987年のイヴィッチの予想の部分的解決になっている.数論的誤差項の離散和と連続和の差の研究において新しい表示式を考案し,より高次の場合や,ランキン-セルバーグの場合にも両者の差を研究した.南出の先行研究の一般化として, ζ(s)のk階導関数とl階導関数の積の場合を考察し,対応する数論的誤差項の上からの評価を指数対の理論を使って求め,南出の結果の改良を与えた.関数等式を満たすディリクレ級数の係数和から生ずる数論的誤差項について,その2乗平均値問題を研究した.ディリクレ級数としては今後の応用を念頭に置いて,一般化されたセルバーグクラスに属するものを考察した.この問題に対しては, Chandrasekharan-Narashimhan, Hafner, Ivicなど詳細な先行研究がある.我々の取り組みが従来のものと大きく異なる点は,彼らが有限型ヴォロノイタイプの表示を用いるのに対して,我々はトングタイプの表示を求めたことにある.この表示は2乗平均値問題に対して非常に有効であり,実際ある条件下で誤差項の2乗平均の漸近公式を得ることができた.特に次数が2と3の場合に詳しく考察した.更に関数等式におけるガンマ因子が異なる場合にも誤差項のトングタイプの表示を導いた.その応用として2次元非対称約数問題における誤差項の2乗平均値定理で従来の評価を大きく改良することができた.以上は海外研究協力者のCao氏とZhai氏との共著論文としてまとめている段階である.4を法とするディリクレL関数の2における値はカタラン数と呼ばれ,実に多くの級数表示や積分表示がある.カタラン数を一般化することを動機として1/sin(t)のモーメント積分を考え,その明示的な表示を導いた.その応用として4を法とするディリクレ指標を持つ多重L値の間の関係式を導くことができた.これは従来の多重ゼータ値の間の関係の類似であるし,かつラマヌジャンが2重級数の場合に扱ったものの一般の長さへの拡張になっている.以上の研究は連携研究者の古屋氏,南出氏との共同研究であり,論文はRamanujan Journalから出版されることになっている.

リーマンゼータ関数のk階微分に対する数論的誤差項の研究は連携研究者である南出真氏の研究に端を発するが,今年度は南出氏と連携研究者の古屋淳氏とともに,その円問題への拡張を考察した.名古屋大学と山口大学で6回程度のセミナーを行い,現在Voronoi公式とChowla-Walumの公式から2つのアプローチを試みている.前年度に古屋氏との共同研究で,円問題の場合に,その誤差項のシフトした離散和をそれより低次の連続和のベルヌーイ多項式を係数とする一次結合で表した.ディリクレ約数問題の場合にも部分的な結果は得ていたが,円問題の場合と同等の公式を得るべくいろいろ計算を試みたが,まだ完全解決には至っていない.前年度までに私は,Cao氏, Zhai氏との共同研究として,拡張されたセルバーグクラスに属するディリクレ級数に対する数論的誤差項のTong-type truncated formulaを導き,その応用として,非対称多次元約数問題の誤差項の2乗平均を研究した.今年度は我々の公式の更なる応用として,数論的誤差項のJutilaタイプの短区間平均値定理を彼等と共同で研究した.その結果2種類の定理を得たが,それぞれ長所短所があり問題に応じて使い分けることが必要となる.特に第2の定理はTongタイプの公式が本質的に使われており応用も広いと思われる.たとえばPiltzの約数問題,特に$d_3(n)$に関してBaire達のAverages of shifted convolutionsへの応用,その数論的誤差項のサインチェンジなどでいくつかの結果を得た.現在さらにそれらの改良を試みている.解析的整数論平成25年度は3次元の非対称約数問題をやるのが研究の一つの柱であった.実際前年度に得たトングタイプの公式がゼータ関数の平均値に関するある条件下で有効に働き,その時に漸近式を得ることができた.これは大きな進展であった.またリーマンゼータ関数の微分の係数に対応する数論的誤差項についても,ヴォロノイ公式ではなく,チャウラ-ワールムの表示を導き,それにexponent pairの理論を応用することで,誤差項の上からの評価を改良できたものその理由の一つである.この研究は,非対称3次元約数問題を念頭に置いて始めたが,この場合まず関数等式が従来のセルバーグクラスの範疇にはいらないことに気づいた.そのためChandrasekharan- NarashimhanやHafnerの一般化されたベッセル関数の漸近式がそのままの形では使えなかった.誤差項に対するトングタイプの表示式を得るため,我々はセルバーグクラスで要請されている関数等式をさらに一般化し,必要となる漸近公式を改めて作り直した.こうして誤差項の表示を導出したが,これは従来の関数等式を完全に含む一般化で,非常に価値があると考えている.実際2次元非対称約数問題に当てはめてみることによって,誤差項の2乗平均に対する既存の結果を改良することができた.だた3次元以上になると,トングタイプの表示が有効になるには少し条件が必要で,すべてが解決したわけではない.これをどうするかが今後の課題として残された.カタラン数の一般化の試みから,多重L値の関係式へと話が広がったのは思いがけない成果であった.特にEspinosa-Mollのベルヌーイ関数を使った積分の計算を, 4種類に拡張して求めたのはよかったと思っている.現段階では多重Lの値が少し制限されているのが不満であるので,その制限を取り払うような拡張を考えている.我々が前年度に得た誤差項のトング型表示は,まだいろいろな問題に応用が効きそうである.その可能性をさらに追及することは大きな価値があることだと思われる.従来の文献をよく調べ,応用の可能性を探っていく.さらに3次元の非対称約数問題では,付加された条件が満たされない場合が残されている.この時は主要項の係数にあたる和が発散していると思われ,その扱いが次の課題である.平成24年度からの引き継ぎとして,非対称約数問題を扱いたい.
高齢者に対するファッション・セラピーの事例研究

介護が必要な高齢女性を対象として、日常着の着装アドバイスやコーディネートの工夫をグループで行い、他者から自分の服装に対して共感を得ることによって、対人交流が活性化され、心身の健康状態が維持・改善される効果(ファッション・セラピーの効果)を臨床的に実証することを目的として、グループ療法によるファッション・セラピーを試みた。対象者は、介護老人保健施設入所の高齢女性5名で、これらの人選は協力施設に依頼した。実施期間は2004年6月から11月までの6ヶ月間、約3週間に1回の間隔で、計8回実施した。実施内容は、対象者と担当者が同じ場所に集まり、最初にその日の健康状態や着用している衣服について尋ねた。導入として服装写真を刺激として呈示して、対象者に服装の嗜好を尋ね、装いに関心をもたせた。次に、対象者が所有する衣服や担当者が持参した衣服を人台に着せて、対象者全員でコーディネートの工夫や意見交換を行った。また、対象者に着用して鏡で自分の姿を見てもらい意見交換を行った。初回時と最終回時に、対象者にシャイネス度を測定する質問に口頭で答えてもらい、施設職員にはN式老年者用精神状態尺度(NMスケール)と生活能力評価の記入を依頼した。1名は体調が悪化したため4回目で中止した。残り4名の対象者全員が回を重ねるごとに服装への関心が高まり、対人関係や心身に何らかの改善が見られた。6ヶ月後、NMスケールの評価は「家事、身辺整理」に2名、「関心、意欲、交流」に1名の改善が、生活能力評価では「行動範囲」に2名の改善が見られた。その他の項目はすべて実施前を維持していた。施設内では高齢者が受身の生活を送ることが多く、心身の機能が低下する傾向にあるため、維持することも大きな成果と考えられる。これらの結果は、身近な衣服をコミュニケーション材として様々な会話が生まれ、対象者同士の関わり合いが積極的になり、心身の健康の維持・改善へと繋がったと考えられ、担当者だけでなく他の入所者と関わりをもつことができるグループ療法ならではの成果と考えられる。介護が必要な高齢女性を対象として、日常着の着装アドバイスを行い、服装への関心を高めることによって心身の健康状態の維持・改善を確かめ、ファッション・セラピーの効果を臨床的に実証することを目的として、個別面接法によるファッション・セラピーを実施した。対象者は、介護老人保健施設(老健)入所者7名、特別養護老人ホーム(特養)入所者2名、在宅1名の計10名の高齢女性で、これらの人選は協力施設に依頼した。面接回数は月12回、面接期間は6ヶ月を1サイクルとした。実施内容は、最初にその日の健康状態や着用している衣服について尋ねた。次に、人台を用いて、対象者が所有する衣服の中から季節に合ったものを選んで、コーディネートのアドバイスをした。対象者が気に入った組み合わせが出来たら着装してもらい鏡で見てもらった。面接中の表情をデジタルビデオカメラで撮影した。また、施設職員に初回と最終回に生活能力評価、N式老年者用精神状態尺度(NMスケール)に記入してもらった。さらに、家族に実施後の日常生活の変化を尋ねた。6ヶ月後、生活能力に改善がみられたのは老健入所者7名中6名、特養入所者2名中2名の計8名であった。評価が上がった項目は、「清潔」「衣服の着脱」が各4名、「意思伝達」「痴呆」が各3名、「排泄」が2名である。NMスケールに改善がみられたのは、老健入所者7名中5名、特養入所者2名中2名の計7名であった。評価が上がった項目は「見当識」が5名、「家事、身辺整理」「関心、意欲、交流」「会話」が各4名、「記銘、記憶」が3名である。以上のように、何らかの効果が今回の対象者10名中9名に認められた。しかし、1名の在宅者は両スケール共に改善が見られなかった。

6ヶ月後、NMスケールの評価は「家事、身辺整理」に2名、「関心、意欲、交流」に1名の改善が、生活能力評価では「行動範囲」に2名の改善が見られた。その他の項目はすべて実施前を維持していた。施設内では高齢者が受身の生活を送ることが多く、心身の機能が低下する傾向にあるため、維持することも大きな成果と考えられる。これらの結果は、身近な衣服をコミュニケーション材として様々な会話が生まれ、対象者同士の関わり合いが積極的になり、心身の健康の維持・改善へと繋がったと考えられ、担当者だけでなく他の入所者と関わりをもつことができるグループ療法ならではの成果と考えられる。
神経回路網の動的モデル学習におけるモデル切り替え基準の検討

従来,複雑な問題への適応や転移学習などの手段として用いられてきたニューラルネットワークのモデル切り替えを,固定したモデルによらない動的モデル学習法として統一的に整理するとともに,どのようにモデルを切り替えて学習していくことが学習効率や汎化能力の向上につながるのかを検討する.切り替え時点の決定に向けては,学習中に得られる有用な特徴量を見出し,それらを用いて適した切り替え時点を検出する.切り替えモデルと写像の選択に向けては,切り替え候補写像を選択するための写像間距離について検討するとともに,多様なモデル間での切り替え法を提案する.これらの後に実世界の認識問題へ適用し,その有用性を評価する.従来,複雑な問題への適応や転移学習などの手段として用いられてきたニューラルネットワークのモデル切り替えを,固定したモデルによらない動的モデル学習法として統一的に整理するとともに,どのようにモデルを切り替えて学習していくことが学習効率や汎化能力の向上につながるのかを検討する.切り替え時点の決定に向けては,学習中に得られる有用な特徴量を見出し,それらを用いて適した切り替え時点を検出する.切り替えモデルと写像の選択に向けては,切り替え候補写像を選択するための写像間距離について検討するとともに,多様なモデル間での切り替え法を提案する.これらの後に実世界の認識問題へ適用し,その有用性を評価する.
体細胞の老化,特にテロメア長から捉えた歯周疾患の病態に関する研究

早期発症型歯周炎(early-onset periodontitis : EOP)の進展には,遺伝子を含む多くの宿主リスク因子が関わる。本研究では,EOPの進展に早期老化が関与する可能性を検討する目的で,末梢血白血球のテロメア長および歯肉由来線維芽細胞の継代培養ごとのテロメア長の短縮率をEOP患者および同年代の健常者との比較から調べ,EOPの進展におけるテロメアの関わりを考察した。EOP患者21名および健常者50名から末梢血を採取し,上記の被験者10名を含むEOP,患者6名および健常者7名の歯肉を採取し,老化細胞になるまで継代培養した。末梢血白血球および歯肉線維芽細胞からゲノムDNAを抽出し,サザンハイブリダイゼーションによってテロメア長を調べた。EOP患者および健常者群間で末梢血白血球のテロメア長に有意差はなかった。テロメア長の年間短縮率は,年齢に対して有意な負の相関を示し,2群間で有意差はなかった。被験者間のテロメア長は,大きな個体差を示し,テロメア長が極端に短いEOP患者が存在した。歯肉線維芽細胞の継代ごとのテロメア長の短縮率には両群間で差がなかった。この結果は,EOP患者は群で見る限り,全身および局所レベルにおいてテロメア長の短縮を示さなかったが,テロメア長の短いEOP患者亜群を集め,これら患者の細胞機能を解析する事で,早期老化の関わるEOPの進展がより詳細に考察できるものと思われる。老化は歯周病のリスク因子であるといわれているが,いまだその機序は明らかでない。テロメアは染色体末端に位置し,その長さは細胞老化の指標とされている。したがって、ある種の歯周疾患はテロメア長の短縮率から説明できるかもしれない。しかし,歯周病における老化のかかわりをテロメア長およびその短縮率から調べた研究は無い。本研究では歯周病病態における老化のかかわりを評価するための最初のステップとして,早期発症型歯周炎患者の末梢血白血球のテロメア長を測定し,検討した。被験者は明海大学歯学部付属病院歯周病科に来院した早期発症型歯周炎患者4名および同年齢の健常者16名で,各被験者から末梢血を採取し,DNA Extractor WB Kit(Wako)を用いてDNAを抽出した。さらに,抽出したDNAを制限酵素(HinfI/RsaI)で消化し,0.6%アガロースゲル電気泳動で分離した後ナイロンメンブレンに転写し,(TTAGGG)_4をジゴキシゲニンでラベルしたものをプローブとして用いたサザンハイブリダイゼーションを行い,テロメア長を測定した。その結果,1.DNA10μgから9Kbpから5Kbpのテロメア長を特異的に検出できた。2Kbp以下の部位に非特異的な反応が見られた。2.早期発症型歯周炎患者の末梢血白血球のテロメア長は,健常者と比較して有意な短縮は認められなかった。以上の結果から,本研究で調べた早期発症型歯周炎患者の末梢血白血球に明らかなテロメア長の短縮は見られなかった。今後,被験者数を増やし,末梢血白血球のテロメア長および歯周組織構築細胞(歯肉線維芽細胞,歯根膜線維芽細胞)の継代ごとのテロメア長の短縮率を調べていく予定である。また,本結果はテロメア長の平均値を比較しているにすぎず,染色体ごとのテロメア長を調べる予定である。

EOP患者21名および健常者50名から末梢血を採取し,上記の被験者10名を含むEOP患者6名および健常者7名の歯肉を採取し,老化細胞になるまで継代培養した。末梢血白血球および歯肉線維芽細胞からゲノムDNAを抽出し,サザンハイブリダイゼーションによってテロメア長を調べた。EOP患者および健常者群間で末梢血白血球のテロメア長に有意差はなかった。テロメア長の年間短縮率は,年齢に対して有意な負の相関を示し,2群間で有意差はなかった。被験者間のテロメア長は,大きな個体差を示し,テロメア長が極端に短いEOP患者が存在した。歯肉線維芽細胞の継代ごとのテロメア長の短縮率には両群間で差がなかった。この結果は,EOP患者は群で見る限り,全身および局所レベルにおいてテロメア長の短縮を示さなかったが,テロメア長の短いEOP患者亜群を集め,これら患者の細胞機能を解析する事で,早期老化の関わるEOPの進展がより詳細に考察できるものと思われる。