hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
BESS測定器による宇宙線μ粒子絶対流束高度変化の精密測定

また、大気μ粒子・大気ニュートリノのモンテカルロ計算に最適化したクラスタ計算機を導入し、ハードとソフトの調整を進め、運用を開始した。計算コードの最適化も進み、観測データとの詳細な比較が出来るようになりつつある。山頂高度の測定結果は、過去に得られた地表に於ける観測の結果と合わせて、モンテカルロ計算の結果と比較を進めている。その結果、大気深度の深い場所で測定した結果を計算によって再現するためには、大気密度の高度分布(大気構造)を詳細に考慮する必要のあることが分かった。気球高度の観測結果からは、大気μ粒子の流束が高度に応じて変化していく様子を克明に捉えることができた。他の実験で得られた同種のデータと比較して、本研究で得たデータは、統計誤差が小さく、また、系統誤差も小さく押さえ込むことに成功した。気球高度で得たデータは、地表や山頂高度に比べて大気構造の影響を受けずに済むため、宇宙線が大気中の原子核に衝突して引き起こす相互作用モデルの詳細な研究に役立つことが分かった。モンテカルロ計算に組み込む相互作用モデルとして幾つかのモデルを用い、計算結果とBESS実験で得たデータを比較した。その結果、dpmjet3モデルがデータを比較的良く再現することが分かった。気球上昇中に超伝導スペクトロメータ(BESS)を用いて観測した宇宙線のデータを解析し、残留大気圧にして5800g/cm2に於ける大気μ粒子のスペクトルを精密に求め、μ粒子の強度が高度と共に変化する様子(いわゆる発達曲線)を得た。この発達曲線から、大気の上層ではμ粒子が生成され、高度が低くなるに従って崩壊していく様子を克明に捉えることができた。また、地上で観測した様々のμ粒子スペクトルを解析し、μ粒子の強度は季節や緯度等、様々な環境の影響を受けることを示した。また、大気μ粒子・大気ニュートリノのモンテカルロ計算に最適化したクラスタ計算機のハードとソフトの調整を進め、計算速度を向上させた。計算コードの最適化を進め、観測データとの詳細な比較を行った。モンテカルロ計算に組み込む相互作用モデルとして様々なモデルを用い、任意の高度に於いてそれぞれのモデルが予言する大気μ粒子のスペクトルを得た。気球高度(残留大気圧にして530g/cm2)に於ける大気μ粒子のスペクトルと、モンテカルロ計算の詳細な比較から、宇宙線と大気分子の相互作用モデルとしてはDPMJET-IIIモデルが最適であると分かった。次に、入力データとしてBESSが測定した一次宇宙線のエネルギースペクトルを、また、相互作用モデルとしてDPMJET-IIIモデルを組み込んだ上で、詳細な大気構造を再現したモンテカルロ計算を行った。この結果、1GeV/c以下と数十GeV以上の領域ではBESSが測定した結果と、計算結果に有意な食い違いが見られ、相互作用モデルに修正が必要であると分かった。
知能的制御法による貯蔵プロセスの最適制御

本研究は、ファジイ理論、ニューラルネットワーク、遺伝的アルゴリズムを用いて、貯蔵プロセスにおける果実応答の計測、同定、最適化法を開発し、貯蔵果実の品質改善のための基礎的な知見を得た。1.数種類の果実を用いて環境(温度と湿度)に対する果実応答(水損失、果皮色)を計測した。環境変動に対する果実応答はダイナミックに変動し、非線形特性を示した。またその特性は時間的に変動した。このため、貯蔵プロセスは動的、非線形、時変システムとしての取り扱いが必要と分かった。2.3層のニューラルネットワーク(NN)は環境変動に対する果実応答の動的、非線形挙動の同定に有効であり、最適制御のためのモデルが構築できた。また、遺伝的アルゴリズム(GA)はモデルのシミュレーションから短時間で効率よく最適値の探索ができた。3.貯蔵環境の制御はファジイ制御が有効と考えられる。NNとGAを用いて、ファジイ制御器のメンバーシップ関数と制御ルールを状況に応じて最適に調整する制御法を開発し、伊予柑貯蔵庫の湿度の最適制御に適用した。入力は換気扇による単純なオン-オフ操作である。制御の目的は最適な貯蔵湿度85%RHに常時保つことである。本ファジイ制御法はなめらかな湿度制御を実現し、その制御パフォーマンスは従来法に比べ良好であり、本制御法の有効性が確かめられた。4.最後に、NNとGAを用いて、貯蔵果実の追熟をできるだけ遅らせるための最適な熱ストレスパターンを探索した。2つの熱処理法が得られた。1つは最初の1日のみ熱ストレスを与える単一熱処理、もう1つは周期的に熱ストレスを与える間欠的熱処理である。シミュレーションでは間欠的熱処理、単一熱処理、低温処理(従来法)の順に追熟は抑制された。実際にも適用し、本制御法の有効性が確かめられた。本研究は、知能的なシステム科学的アプローチを用いて貯蔵プロセスにおける果実の生理生態的な特性を明らかにし、モデリングおよび最適な環境制御を行い、果実の品質改善を実現する。1.数種類の果実(ミカン、トマト、リンゴなど)を用いて、環境変動に対する果実応答を計測した。果実応答として、果皮色(追熟特性)と水損失(新鮮さ)を用いた。果皮色は色彩色差計で、水損失は重さから電子天秤で計測したが、これらの応答は非破壊、連続、自動計測が可能であり、コンピュータ制御に対応できることが分かった。2.環境変動に対する果実応答は、ダイナミックに変動し、非線形特性を示した。またその動特性(ダイナミクス)は時間的に変動した。貯蔵プロセスは、動的、非線形、時変システムとして定義できた。3.ニューラルネットワークを用いて環境条件(入力)に対する果実応答(出力)を同定したが、3層のそれは入出力間系をうまく同定でき、最適制御のためのモデルが構築できた。4.最適制御を目指して、貯蔵果実の追熟をできるだけ遅らせる(色の変化を最小とする)温度の制御法を検討した。目的関数は果実の追熟度(出力)であり、入力は温度である。5.Heat Treatment(熱処理)とは、果実を一旦30°C以上の高温下に置き、その後低温に置くと、エチレン生成が低下し、追熟が抑制される。しかしこの場合、どのような温度制御が最適か不明である。6.最適な温度の制御法をモデル・シミュレーションから探索したが、遺伝的アルゴリズムを用いることによって、短時間で効率よく探索できた。本研究は、知能的な方法論を用いて、貯蔵プロセスにおける果実の生理生態的な応答の計測、モデリングおよび最適な貯蔵環境の制御を行い、貯蔵果実の品質改善を実現する。

1.貯蔵の制御はファジィ制御が有効と考えられる。ファジィ制御器をその時の状態に応じて適切に調整するフィジィ制御法を開発した。その方法は、まずニューラルネットワークでコントローラ操作に対する環境応答を同定(モデル化)し、次にそのモデルのシミュレーションから最良の制御パフォーマンスを示すメンバーシップ関数と制御ルールを遺伝的アルゴリズムを用いて探索した。2.上記で開発したファジィ制御法を伊予柑貯蔵庫の湿度の最適制御に適用した。入力は換気扇による単純なオン-オフ操作である。制御の目的は、伊予柑貯蔵庫では果実の蒸発散により過湿となりやすいので、最適な貯蔵湿度85%RHに常時保つことである。本ファジィ制御法はなめらかな湿度制御を実現し、その制御パフォーマンスは従来法に比べ良好であり、本制御法の有効性が確かめられた。3.最近、貯蔵果実の追熟を制御する熱処理法(一時的に高温下におく)が注目されている。本研究では、ニューラルネットワークと遺伝的アルゴリズムを用いて、システム科学的に、貯蔵果実の追熟をできるだけ遅らせるための最適な熱ストレスパターンを探索した。2つの熱処理法が得られた。1つは最初の1日のみ熱ストレスを与える単一熱処理、もう1つは周期的に熱ストレスを与える間欠的熱処理である。シミュレーションでは間欠的熱処理、単一熱処理、低温処理(従来法)の順に追熟は抑制された。実際にも適用し、本制御法の有効性が確かめられた。4.これらの成果はすべて国際的なジャーナルに掲載された。
骨格筋間質の新しい幹細胞(Sk-34)の分化能と生体における役割の解明

申請者らが昨年度、マウス骨格筋間質から新たに見出した組織幹細胞Sk-34(Tamaki T et al.,J Cell Biol.2002)の生体内での役割について検討した。筋に対する刺激として、骨格筋の持つ肥大・増殖・再生能力をほぼ100%引き出すことができる代償性筋肥大モデルを用いた。このモデルは協働筋を切除し、残された筋に慢性的な負荷をかけることによって、作成することが出来る。生体内における、Sk-34細胞の同定にはCD34抗体を、筋芽細胞の同定にはMyoD及びmiyogenin抗体を用いた。また、同定された細胞が既存の筋線維の基底膜内に存在するのか、筋間質に存在するのかを決定するためにlaminin抗体による基底膜染色を行った。刺激開始48時間後から、基底膜の内外でMyoDあるいはmiyogenin陽性の筋芽細胞が認められ始めた。この際、既存の筋線維の基底膜内に存在する筋芽細胞は、既知の細胞であるサテライト細胞であると考えられた。しかし、CD34陽性の筋芽細胞は筋間質でのみ確認され(Sk-34細胞)、既存の筋線維の基底膜内には認められなかった。即ち、これまで半世紀にわたって「生後の筋肉内で筋芽細胞と成りうる細胞はサテライト細胞以外には存在しない」という説に反して、筋間質にも筋芽細胞となりうる細胞が存在し、それらはCD34陽性の細胞であることが示された。加えて、刺激開始120時間後には筋間質の筋芽細胞における基底膜の合成が確認された。これは既存の筋線維の基底膜内に存在する筋芽細胞(おそらくサテライト細胞)が基底膜を持たないのに対して、筋間質の筋芽細胞は基底膜を合成する能力を有していることを示すものであった。これらの結果は、サテライト細胞が既存の筋線維が損傷した場合の修復(再生)に貢献するのに対し、筋間質の筋芽細胞(Sk-34細胞)は基底膜を合成しながら全く新しい筋線維を間質で形成することの出来る細胞であることを示していた。すなわち、生体内におけるSk-34細胞の役割の一つは筋線維の増殖に貢献する細胞であることが示唆された。今後さらに筋内の他の組織、すなわち血管や末梢神経の合成能に関しても検討していきたい。
大学におけるE-mailの教育利用の実態と教育効果の研究

三重大学教育学部における教育用e-mail環境を調査したところ、教官相互の教育・研究に関する情報交換の手段として盛んに活用されているものの、日常の講義の中での教師と学生との情報交換手段として活用されるインターネット環境の整備が整っていないことが判明した。そこで、「授業活動における授業担当者と学生との意見交流・情報交換の教授行動および学習行動に及ぼす効果」を解明するためにe-mailの基本的性格である(1)文章によると情報交換、(2)双方向性、(3)情報の蓄積性(文章保存)をもつ「大福帳」による授業担当者と学生との情報交換の効果が研究された。この大福帳を用いた「教室レベル」の授業担当者と学生との情報交換に関する研究成果をe-mailに活用することにより、「教室レベルの教育」から将来性の高い「マルチメディアによる遠隔教育」における授業担当者と学生とのより効果的な情報交換のあり方に関する指針が得られるであろう。以上の発想のもとに、「大福帳を用いた授業実践」が行われた。すなわち、毎授業の終わりに、学生は授業担当者へ「授業に関する感想や要望など」を文章で伝え(大福帳への記入)、それに対する教師からのコメント(朱書)が次回の講義開始時に伝えられる(大福帳の返却)。この一連の情報交換の媒体(カード)を「大福帳(Shuttle Card)」と命名し、大福帳による授業実践が行われた。受講生は、(1)学部学生、(2)大学院生、(3)三重県教育委員会主催免許法認定講習の受講生(現職教諭)、(4)看護教諭講習の受講生(看護婦)、(5)放送大学学園受講生など(平成8年度の延べ受講生数約450名)であった。受講生の大福帳に関する好意度・印象調査、大福帳に記述された文章、大福帳導入に関する受講生のリポート等の分析が行われ、その一部が教育工学会年次大会、研究紀要等で発表されている。また、今後その成果を順次、学会誌や紀要に発表する。本年度の研究経過と成果は、次の通りである。1インターネット・システムの整備と大学におけるE-mail活用状況調査Power Macintosch 8100/100AVをベースにしたインターネットシステムを導入し、わが国ににおける大学におけるE-mailの活用状況についての実態調査を行ってきた。実態調査の結果、わが国の大学におけるE-mailの普及は本年度秋から急速に進んだこと、また、大学教官相互の教育や研究に関する情報交換の手段として活用されており、教師と学生の教育活動における情報交換手段としての活用に至っていないことが判明した。2学生からのフィードバック情報を取り入れた授業改善の実践大学教育における授業における教官と学生との情報交換を増大することによりどのような心理的変化が生ずるかが授業実践を等して研究された。具体的には、研究代表者(織田)が提案してきた「大福帳の導入が授業担当者と受講生に及ぼす心理的効果」について授業「教育心理学(講師:織田揮準)」の授業実践を通して分析された。3学生による大学教育の点検・評価の実施今日の大学教育における改善点の重要なポイントの1つは、日常の授業における教官と学生との情報交換の密度を高めるなど、教育方法の改善・改革が必要である。そこで、学生の大学教育に対する満足・不満調査がについて分析がされ、学部学生・大学院生ともに大学の教育・学習環境改善への要望の強いこと、とくに教官と学生のコミュニケーション不足に関する不満と改善への要望の強いことが判明した。

教官と学生とのコミュニケーション手段としてE-mailの活用を疎外する心理的要因に関する研究を次年度は積極的に行う必要がある。三重大学教育学部における教育用e-mail環境を調査したところ、教官相互の教育研究に関する情報交換の手段として盛んに活用されているものの、日常の講義の中での教師と学生との情報交換手段として活用されるインターネット環境の整備が整っていないことが判明した。そこで「授業活動における授業担当者と学生との意見交流・情報交換の教授行動および学習行動に及ぼす効果」を解明するためにe-mailの基本的性格である(1)文章によると情報交換、(2)双方向性(3)情報の蓄積性(文章保存)をもつ「大福帳」による授業担当者と学生との情報交換の効果が研究された。この大福帳を用いた「教室レベル」の授業担当者と学生との情報交換に関する研究成果をe-mailに活用することにより、「教室レベルの教育」から将来性の高い「マルチメディアによる遠隔教育」における授業担当者と学生とのより効果的な情報交換のあり方に関する指針が得られるであろう。以上の発想のもとに、「大福帳を用いた授業実践」が行われた。すなわち、毎授業の終わりに、学生は授業担当者へ「授業に関する感想や要望など」を文章で伝え(大福帽への記入)、それに対する教師からのコメント(朱書)が次回の講義開始時に伝えられる(大福帳の返却)。この一連の情報交換の媒体(カード)を「大福帳(Shuttle Card)」と命名し、大福帳による授業実践が行われた。受講生は、(1)学部学生、(2)大学院生、(3)三重県教育委員会主催免許法認定講習の受講生(現職教諭)、(4)看護教諭講習の受講生(看護婦)、(5)放送大学学園受講生など(平成8年度の延べ受講生約450名)であった。受講生の大福帳に関する好意度・印象調査、大福帳に記述された文章、大福帳導入に関する受講生のリポート等の分析が行われ、その一部が教育工学会年次大会、研究紀要等で発表されている。また、今後その成果を順次、学会誌や紀要に発表する。
半導性イオン伝導体リチウムシリサイドの複合伝導機構の解明

本研究はリチウムシリサイド(Li_<12>Si_7)の結晶成長と電気伝導特性について実験的に検討を加えた.原材料をタンタルるつぼに挿入し,これをバイレックス管中に真空封入して結晶成長を行った.結晶育成の最適条件は700°Cで2時間保持し,さらに648°Cで6時間保持することにより良質の多結晶が育成できた. X線解析により, Schneringら〔Z.Metallkd.71,357(1980)〕が報告している. Li_<12>Si_7の回折パターンと類似した斜方晶系(a=8.569, b=19.704, c=14.318(〓))の回折パターンを観測した.組成比のわずかなずれで1/50(〓)程度の格子定数の変化がみられた.77600Kにおける抵抗率測定は, Keithley220型定電流源(61年度購入)を用いて行った.タングステンプローブと試料間にインジウムをはさむことによりオーミック電極を形成した. Schneringらの報告値(バンドギャップ0.6eV;10^6Ωcm(室温))とは大きく異なり, 10^<-4>Ωcmのオーダーの比抵抗値を申請者は観測した.観測した抵抗値から育成した試料は化学量論比からのわずかなズレから生じた『縮退した半導体』か『半金属』であることが示唆される.ホットブローブ法により多数キャリアはホール(正孔)であることがわかったがホール起電力が非常に小さく,ホール係数を正確に測定することは出来なかった.抵抗率の温度依存性は金属的性質を示した.しかし, 230K付近でLiAlやLiCaで観測されているリチウム原子空孔の規則-不規則配置に起因すると推定される抵抗異常が観測された.また, 500K以上では抵抗率が不可逆的増加を示し,リチウム原子の外部拡散に伴うリチウム原子空孔の生成を示唆している.さらにキセノンランプ光照射によりDember効果に起因すると考えられる光起電力が観測された.これは試料表面付近で生成された電子一ホールの拡散係数の違いによると考えられ,本研究で育成したリチウムシリサイド(Li_<12>Si_7は縮退した半導体であると考えられる本研究はリチウムシリサイド(Li_<12>Si_7)の結晶成長と電気伝導特性について実験的に検討を加えた.原材料をタンタルるつぼに挿入し,これをバイレックス管中に真空封入して結晶成長を行った.結晶育成の最適条件は700°Cで2時間保持し,さらに648°Cで6時間保持することにより良質の多結晶が育成できた. X線解析により, Schneringら〔Z.Metallkd.71,357(1980)〕が報告している. Li_<12>Si_7の回折パターンと類似した斜方晶系(a=8.569, b=19.704, c=14.318(〓))の回折パターンを観測した.組成比のわずかなずれで1/50(〓)程度の格子定数の変化がみられた.77600Kにおける抵抗率測定は, Keithley220型定電流源(61年度購入)を用いて行った.タングステンプローブと試料間にインジウムをはさむことによりオーミック電極を形成した. Schneringらの報告値(バンドギャップ0.6eV;10^6Ωcm(室温))とは大きく異なり, 10^<-4>Ωcmのオーダーの比抵抗値を申請者は観測した.観測した抵抗値から育成した試料は化学量論比からのわずかなズレから生じた『縮退した半導体』か『半金属』であることが示唆される.ホットブローブ法により多数キャリアはホール(正孔)であることがわかったがホール起電力が非常に小さく,ホール係数を正確に測定することは出来なかった.抵抗率の温度依存性は金属的性質を示した.しかし, 230K付近でLiAlやLiCaで観測されているリチウム原子空孔の規則-不規則配置に起因すると推定される抵抗異常が観測された.また, 500K以上では抵抗率が不可逆的増加を示し,リチウム原子の外部拡散に伴うリチウム原子空孔の生成を示唆している.さらにキセノンランプ光照射によりDember効果に起因すると考えられる光起電力が観測された.これは試料表面付近で生成された電子一ホールの拡散係数の違いによると考えられ,本研究で育成したリチウムシリサイド(Li_<12>Si_7は縮退した半導体であると考えられる昭和61年度はリチウムシリサイド結晶の育成を中心に研究を行った。結晶成長用るつぼ材料としては、タンタル,窒化ボロン等を用いたが、タンタルるつぼの方が有効であることがわかった。結晶育成の最適条件は現在なお検討中であるが、各原料を700800°C、約30分間溶融し、さらに550°Cで710時間の熱処理により、比較的均質の多結晶が育成できた。X線回折により、Schneringら[Z.Metallkd.71,357(1980)]が報告している【Li_(12)】【Si_7】の回折パターンと類似した斜方晶系(a=8.560,b=19.802,c=14.322(【A!゚】))の回折パターンを観測した。組成比のわずかなずれで1/50(【A!゚】)程度の格子定数の変化がみられた。室温における比抵抗測定の予備実験は、いくつかの試料でKeithley220型定電流源(61年度購入)を用いて行った。

Schneringらの報告値(バンドギャツプ0.6eV;【10^6】Ωcm(室温))とは大きく異なり、【10^(-4)】Ωcmのオーダーの比抵抗値を申請者は観測している。この大きな相異は、リチウムシリサイド(【Li_(12)】【Si_7】)の電気伝導機構を解明する上で本質的問題を含んでいると考えられるので、さらに詳細な電気的測定の必要性が生じた。さらに本研究で得られたホール起電力は負の値を示し、多数キャリアは電子であることがわかった。ホール移動度の代表的な値は85【cm^2】/Vsec(室温),105【cm^2】/Vsec(77K)であり、電気抵抗の温度依存性は金属的性質を示した。これは多数キャリアが正孔で非常に大きなリチウム原子の自己拡散係数を有し半金属的伝導機構を示す"高速複合伝導体LiAl"と類似した伝導機構を有していると考えられる。事実、LiAlで観測された室温におけるリチウム原子の自己拡散に起因する光起電力現象[Phys.ReV.Lett.(投稿中)]がリチウムシリサイド(【Li_1】x【Si_7】)においても観測された。その値はLiAlよりも大きく、240mw/【cm^2】のキセノンランプ光照射で140μVであった。
上行弓部大動脈解離の予後に関する血行力学的要素の実験的解析

上行弓部大動脈解離のモデルとして,右図の如く作製した。真腔10mm,解離腔20mm,弓部分枝として8mmのKnittedの人工血管を用いた。弓部の形態を保持するために屈曲の内側を縫縮することによって弓部大動脈の形をとるようにした。真腔及び解離腔の圧側定用チュ-ブP_<14>をこのモデルグラフトの図の部位に縫着してその測定圧をP_1と比較すると同時にレコ-ダ-に記録して解析を加えることとした。解離腔へのentryとして,E_<13>を設定しその径を10mmとした。また大動脈弓部の分枝血管としてB_<12>を真腔グラフトより分岐する様に縫着した。このモデルグラフトをentryの位置と組合せにより次の4つの型とした。1型:E_1のみで中枢側のentryのみ。2型:E_2のみで弓部中央のentryのみ。3型:E_3のみで末梢側のentryのみ。4型:E_1+E_3でentry,reーentryを有するもの,である。以上の各モデルグラフトを拍動型循環回路に組み込んで,流量,血圧を設定して,解離腔内の圧変化を真腔圧P_1と比較した。結果:E_<13>のentryの位置による解離腔内圧の変化はE_2>E_1>E_3となり最も高値を示した型はE_2型であった。またこの場合B_<12>への影響も大きかった。4型ではE_1及びE_3型の略中間値を示したがその変化の傾向は同じであった。また正常血圧群(P_1で120mmHg以下)では解離腔内圧への変化は殆んど少なく,高血圧群(P_1で150mmHg以上)では前述した圧変化の傾向はより明らかになり,2型では中枢側,末梢側盲端部での圧は尚高値を示していた。
線形シグマ模型におけるDブレーンの研究

研究実施計画の中心をなすのが2次元(2,2)超対称ゲージ理論におけるサイバーグ双対性のもとでのDブレーンの対応関係を決定することであるが、B型の超対称性を保つDブレーンについてこれを実行するために必要なのが「2次元ゲージ理論を境界を持つ面上に定式化するとき、境界上の自由度はゲージ変換のもとでどの様に変換されるか?」を理解することである。スピノル場を持たないボゾニックな理論においては、昨年度にこの問題に対する一般的解答を得ている。2次元ゲージ理論は「テータ角」と呼ばれるトポロジカルな結合定数を持つが、ボゾニックな理論においてはそれはゲージ群Gの分類空間EGのU(1)係数2次コホモロジー類と一対一の関係にあり、さらにそれはGのU(1)による平坦な中心拡大と一対一の関係にある。境界上の自由度はそのような中心拡大の表現をなす、というのがその解答であった。しかしながら超対称理論はスピノル場を持つので、この結果をスピノル場を持つフェルミオニックな理論に拡張する必要がある。平成30年度はそのための準備的な研究を行った。「対称性によって保護されたトポロジカル相」の最近の研究において、フェルミオニックな理論におけるテータ角はEGのU(1)係数スピン・コボルディズム類と対応関係を持つことが指摘されている。まずはこれを確認することに努め、さらに境界上の自由度とどの様に関わるのかについて考察した。また、2次元(2,2)超対称ゲージ理論におけるA型の超対称性を保つDブレーンについての研究を開始した。これはミラー対称性及びサイバーグ双対性のもとでのDブレーンの対応関係を理解するための第一歩となるものである。「研究実績の概要」で述べた通り、平成30年度に行った研究は前年度に引き続き「サイバーグ双対性のもとでのDブレーンの対応関係」のための準備として位置付けられるものであり、未だにサイバーグ双対性本体に手をつけられていない状況から見て「遅れている」と評価すべき事態である。そうなった理由としてはスピン・コボルディズムを含む代数的位相幾何学やテータ角に関連する量子異常などの周辺事情を理解するために想定以上の学習や研究が必要であったことがあげられる。まずはこれまでの準備的な研究を完結させ、フェルミオニックなゲージ理論における境界上の自由度のゲージ変換性についてのはっきりした結論を得ることを目指す。その上で、いよいよ「サイバーグ双対性のもとでのDブレーンの対応関係を明らかにする」という主目的の一つに取り掛かりたい。また、この準備的研究は超対称理論の枠内に収まらない一般の理論に関する部分を含んでおり、トポロジカルな結合定数が理論に及ぼす影響について、この研究を発展させる新たな方向を探りたい。同時にA型の超対称性を保つDブレーンについての研究を発展させ、ミラー対称性のもとでのDブレーンの対応関係に応用したい。さらに、「計画」に掲げてはいたが手をつけられなかった他の課題、すなわちDブレーンの安定性条件、3,4次元のゲージ理論の双対性のもとでの境界条件の対応関係、についても着手したい。研究実施計画の中心をなすのが2次元(2,2)超対性ゲージ理論におけるサイバーグ双対性のもとでのDブレーンの対応関係を決定することであるが、これを実行するために必要なのが「2次元ゲージ理論を境界を持つ面上に定式化するとき、境界上の自由度はゲージ変換のもとでどの様に変換されるか?」を理解することである。平成29年度はほぼこの問題に集中し、超対称性を持つとは限らない一般の2次元ゲージ理論において、『境界上の自由度はゲージ群の平坦射影表現でテータ角と適合的なものをなす』という結果を得た。これはもう少し詳しく言うと次のようになる。2次元ゲージ理論は「テータ角」と呼ばれるトポロジカルなデータを持つが、それはゲージ群Gの分類空間EGのU(1)係数2次コホモロジー類と一対一の関係にあり、さらにそれはGのU(1)による平坦な中心拡大と一対一の関係にある。境界上の自由度はそのような中心拡大の表現をなす、というのが主結果である。これはGが有限群の場合に知られていたこと、すなわち『2次元オービフォールド理論における境界上の自由度はオービフォールド群の射影表現で離散トーションと適合的なものをなす』を一般のコンパクト・リー群Gへ拡張したものを与えている。この結果を(2,2)超対性を持つゲージ理論に当てはめることにより、「チャン・パトン表現に対する次数制限即」を境界上の平坦射影表現に対するものとして正確に議論することができるようになった。平成29年度には物質表現が「対称的」なる条件を満たす理論において次数制限即を簡潔な形で表すことに成功した。その結果は数学者(シュペンコとファンデンバーグ)が「商特異点の非可換クレパント解消」として提唱した平坦射影表現の集合と一致することがわかった。「研究実績の概要」で述べた通り、平成29年度で行った研究は「サイバーグ双対性のもとでのDブレーンの対応関係」のための準備に位置付けられるものであり、その目的に向かっての着実な進歩ではあるが、他の課題に手をつけられていない事実と照らし合わせても、「やや遅れている」と自己評価すべきかもしれない。その理由としては分類空間のトポロジーや平坦中心拡大との関係などについての数学的事実を明らかにするために想定以上の学習や研究が必要であったことがあげられる。

ただ、当初の計画を実現できていないという点からすると「遅れ」ではあるが、新たな数学的事実が明らかになったこと、得られた結果が超対称理論の枠内に収まらない一般の理論に関するものであること、など計画では想定していなかった進展があったことも事実である。研究実施計画の中心をなすのが2次元(2,2)超対称ゲージ理論におけるサイバーグ双対性のもとでのDブレーンの対応関係を決定することであるが、B型の超対称性を保つDブレーンについてこれを実行するために必要なのが「2次元ゲージ理論を境界を持つ面上に定式化するとき、境界上の自由度はゲージ変換のもとでどの様に変換されるか?」を理解することである。スピノル場を持たないボゾニックな理論においては、昨年度にこの問題に対する一般的解答を得ている。2次元ゲージ理論は「テータ角」と呼ばれるトポロジカルな結合定数を持つが、ボゾニックな理論においてはそれはゲージ群Gの分類空間EGのU(1)係数2次コホモロジー類と一対一の関係にあり、さらにそれはGのU(1)による平坦な中心拡大と一対一の関係にある。境界上の自由度はそのような中心拡大の表現をなす、というのがその解答であった。しかしながら超対称理論はスピノル場を持つので、この結果をスピノル場を持つフェルミオニックな理論に拡張する必要がある。平成30年度はそのための準備的な研究を行った。「対称性によって保護されたトポロジカル相」の最近の研究において、フェルミオニックな理論におけるテータ角はEGのU(1)係数スピン・コボルディズム類と対応関係を持つことが指摘されている。まずはこれを確認することに努め、さらに境界上の自由度とどの様に関わるのかについて考察した。また、2次元(2,2)超対称ゲージ理論におけるA型の超対称性を保つDブレーンについての研究を開始した。これはミラー対称性及びサイバーグ双対性のもとでのDブレーンの対応関係を理解するための第一歩となるものである。「研究実績の概要」で述べた通り、平成30年度に行った研究は前年度に引き続き「サイバーグ双対性のもとでのDブレーンの対応関係」のための準備として位置付けられるものであり、未だにサイバーグ双対性本体に手をつけられていない状況から見て「遅れている」と評価すべき事態である。そうなった理由としてはスピン・コボルディズムを含む代数的位相幾何学やテータ角に関連する量子異常などの周辺事情を理解するために想定以上の学習や研究が必要であったことがあげられる。これまでの準備的な研究をもとに、いよいよ「サイバーグ双対性のもとでのDブレーンの対応関係を明らかにする」という主目的の一つを達成させたい。また、この準備的研究は超対称理論の枠内に収まらない一般の理論に関する部分を含んでいる。トポロジカルなデータが理論に及ぼす影響については物性理論や純粋数学、特に「対称性によって保護されたトポロジカル相」の研究において近年盛んに議論されている。これらを参考に、この研究を発展させる新たな方向を探りたい。「計画」に掲げてはいたが手をつけられなかった課題、すなわちミラー対称性のもとでのDブレーンの対応関係、Dブレーンの安定性条件、3,4次元のゲージ理論の双対性のもとでの境界条件の対応関係、についても着手したい。まずはこれまでの準備的な研究を完結させ、フェルミオニックなゲージ理論における境界上の自由度のゲージ変換性についてのはっきりした結論を得ることを目指す。
イングランド東部地域の運河におけるレクリエーション利用と保全活動の補益性について

本研究は、イングランド東部地域のカントリーサイドに立地する運河を研究対象とした。まず、19世紀から現代における運河の利用形態の変遷を、運河の維持管理体制や保全活動、社会背景との関連を鑑みながら整理分析した。その結果、産業革命に基づくインフラ整備という歴史性を背景とし、労働者の歩く権利獲得による運河付随施設であるトゥーパスのレクリエーション利用、第二次世界戦後の「強いイギリス」回復潮流における運河保全機運の高まり、近年の環境教育活動での利用等、伝統的なレクリエーション利用から環境保全の場としての利用までの利用変遷が明らかとなった。さらに、運河および運河周辺の景観構成要素を、フットパス利用者の視点から抽出し、その特性について分析を行った。その結果、景観構成要素の抽出は眺望景観と囲繞景観に大別して行うことが可能であることがわかった。また、囲繞景観においては、視覚的な要素だけでなく、身体的な体験を伴う要素の存在が確認された。これらの要素は、フットパス利用者が景観体験における定位を認知する際に有用であると考えられる。さらに、視点近傍の水辺の囲繞景観域における要素の親水象徴性について景観構造の観点から考察を行った。本年度はイギリス産業革命時に建設されたNavigation(河川運河)に沿ったFootpath(Towpath)歩行時に体験する農業景観の構造分析を主に行った。研究対象地であるThe Chelmer & Blackwater navigation (Essex, England)において景観調査を夏期と冬期の2回実施した。まず夏期景観調査では景観構成要素および景観変化点を抽出し、視点と景観構成要素の関係を簡易測量により数値データとして記録した。調査後、対象地の景観構造を農業景観把握モデルとして整理する可能性について検討を行った。その結果、イギリス東部3州における農業景観構成要素を文献調査によって抽出整理する必要性と、囲繞・眺望景観構成要素毎に区分した景観調査の必要性が考えられた。そこで冬期調査では上記課題にそって調査を行うとともに、必要文献資料の収集と文献調査を行った。文献調査はEssex州立図書館およびNational waterways museum等運河関連資料館にて実施し、農村景観を構成する景観要素の抽出作業および抽出した景観構成要素の歴史的、伝統的価値の整理を行った。これらの調査から、Navigation(河川運河)に沿ったFootpath (Towpath)とその周辺農村景観の歴史的価値を景観構成要素毎および景観構造として把握した。このことから環境・景観保全対象が明確となり、今後レクリエーション活動を通した保全のあり方が提示できると考える。これらの調査から、Navigation(河川運河)に沿ったFootpath(Towpath)とその周辺農村景観の歴史的価値を景観構成要素毎および景観構造として把握した。
心肥大を誘発する圧因子とα1受容体サブタイプの関与度

我々はα1受容体の心肥大に与える影響を調べるために高血圧自然発症ラット(SHR)を用いた研究を昨年度より開始し本年度に渡り研究を継続した。対照としてはWistar-Kyotoラット(WKY)を用いた。圧負荷のかかる左室と圧負荷のかからない右室を分離して取り出して,それぞれの細胞膜を抽出した。細胞膜上のα1受容体を薬理学的結合実験により測定した。さらにα1受容体のサブタイプを区別するためにクロルエチルクロニジンを用い,不活化されないものをα1A,不活化されるものをα1Bとした。結果は5週齢ですでにSHRの右室重量と左室重量はWKYのそれに比較して増加していたが,20週齢ではSHRの左室だけが体重に対する心重量比の増加が認められた。α1受容体数(fmol/mg protein)は5週齢ではSHRの右室左室共に有意に増加していたが,20週齢ではSHRの右室だけが増加していた。α1受容体サブタイプでについては5週齢でα1AがSHRの右室で増加していた。受容体の解離係数はいずれも変化はなかった。SHRの心肥大においてはα1受容体変化は初期に現れ,圧負荷が強い左室はむしろ週齢が進と変化がなくなることから,心肥大の初期にα1受容体の関わりが大きく週齢が進むと他の因子の関与によりα1受容体による変化がはっきりしない可能性があった。また同様に心肥大の初期はα1Aの割合が大きくなることが認められたことからα1受容体の関与が強いものと考えられた。これらの結果は1995年Biol.PHarm.Bull.へ発表した。またさらに心肥大に関与するとされてる心筋のαミオシン重鎖(MHC)からβMHCへ形質転換や心房ナトリウム利尿ペプチド(ANP)の変化を見るためノーザンブロット法によりそれぞれのmRNAの測定を行っている。
大型ゴッサマー宇宙構造物システムの構築理論の確立と実現シナリオの探求

大型ゴッサマー宇宙構造物の実現に向けて,【課題1】挙動推定・製造・試験・組立・運用の容易さの観点からゴッサマー構造の大型化を可能にする構造概念・様式を明らかにすること,【課題2】展開,結合/分離等を,設計・開発・運用に耐えるレベルまで精密に予測できる力学理論を示すこと,【課題3】課題1,2の成果を具体的な構造物の例に適用し,その宇宙空間での構築手順を明らかにすること,【課題4】大型ゴッサマー構造の適用例に対し,その実現シナリオを示すことの4つの課題を設定し,以下の成果を得た.【課題1】モジュール型自己展開構造をベースに,3Dプリンタの活用など製造・試験・組立・運用・挙動推定が可能な大型ゴッサマー宇宙構造物の様式の案を示した.そして,2m級の小型モデルを試作し,構造様式の案を検証した.また,展開挙動および静的形状の画像計測系を構築し,動作検証と課題を抽出した.さらに,太陽電池セルやアンテナ素子などの比較的厚い膜面や薄くても剛な膜面要素に対応した膜面構造様式を検討し、それらに対応したらせん折り展開膜面モジュール構造の設計検討を行った.【課題2】局所ラグランジュ法による分離・結合ダイナミクスと,ALE法による自己展開ダイナミクスをEM法で定式化した.また,大型構造物の構築の要素技術として,展開構造物のジョイント機構による展開時の振動発生現象を明らかにし,ジョイント部の剛性の非線形特性評価を行った.【課題3】課題1に示した構造様式の案に基づき,,10m級のスターシェードの概念モデルを試作して検証した.また,30m級大型平面アンテナの検討を行い,そのキーとなる,パネル間結合について,従来よりも結合力の大きく,かつ小型な結合機構を試作し,その機能・性能を確認した.【課題4】SSPSに関して,HTV-Xによる展開実証を経て,基本モジュールを2020年代に実現するロードマップを検討した.課題1から4まで,年度初めに設定した計画をほぼこなしている.また,課題1および3のスターシェードの研究成果により,大学院生が第62回宇宙科学技術連合後援会の最優秀発表賞を受章するなど,周囲から評価もしていただいている.ただし,まだ,「こなしている」というレベルであって,大型ゴッサマー宇宙構造物の実現に向けた,より詳細な数値計算や精密な実験まではできておらず,研究の「精緻化」が十分とはいえなかったと自己評価している.また,日本における社会情勢の急速な変化,すなわち,宇宙産業や宇宙科学分野における宇宙機の小型化の流れには対応が十分にはできていない.このまま小型化の流れが止まらなければ,日本では大型ゴッサマー宇宙構造物の実現は不可能で,実現するには海外で研究を実施せざるを得なくなる可能性もある.本研究の目的を達成するためには,この点を考慮しながら研究を進める必要があるが,2018年度については,社会情勢の把握と対策案を検討するまでにとどまっており,対策を打つところまでは至らなかった.以上より,当初予定以上に進展したとまではいえないと自己評価している.課題1,2については,今後も基礎研究・試作・検証を行っていく.特に,2020年度に予定している,航空機を用いた微小重力実験に向けて,供試体を製作していく中で明らかとなるであろう課題をフィードバックし,基礎研究を進めていくと同時に,大型ゴッサマー宇宙構造物の実現という目標に対する,「重力下での検証」,「航空機微小重力下での検証」の位置づけをより明確にすることで,本研究の価値をさらに高めていきたい.その際,「挙動推定・製造・試験・組立・運用の容易さ」の観点でモジュール構造をより深く研究することがキーとなるので,この研究を強化していきたい.また,課題3,4については,昨今の宇宙機の小型化の流れや,今後のHTV-Xをプラットホームとした宇宙実験システムの実現を考慮し,本研究で提案する大型ゴッサマー宇宙構造物システムを,数十kg級の超小型衛星での技術実証や10m程度の展開構造で宇宙実証する具体的な方法,すなわち,実機の設計を進める.研究遂行上,問題があるとすれば,上述の通り,日本の宇宙科学において,宇宙機の小型化が主流となり,大型構造を必要とするようなミッションは国際共同プロジェクトで実現しようとする流れとなりつつある点である.この流れに沿って,本研究では,小型宇宙システムから展開効率の高いゴッサマー構造を展開するミッションの研究の強化と,国際共同ミッションの検討の2つを推進する必要があると考えている.そこで,前者については本研究の出口の1つに宇宙ビジネスを加えて,企業との連携を図っていくことで,展開前と比較して大型な構造の実現を目指す.後者については,まずは,例えばスターシェードの研究を行っている海外大学との連携を模索していき,大型ゴッサマー宇宙構造物の実現シナリオの精度を高めていく.大型ゴッサマー宇宙構造物の実現に向けて,【課題1】挙動推定・製造・試験・組立・運用の容易さの観点からゴッサマー構造の大型化を可能にする構造概念・様式を明らかにすること,【課題2】展開,結合/分離等を,設計・開発・運用に耐えるレベルまで精密に予測できる力学理論を示すこと,【課題3】課題1,2の成果を具体的な構造物の例に適用し,その宇宙空間での構築手順を明らかにすること,【課題4】大型ゴッサマー構造の適用例に対し,その実現シナリオを示すことの4つの課題を設定し,以下の成果を得た.

【課題1】モジュール型自己展開構造をベースに,3Dプリンタの活用など製造・試験・組立・運用・挙動推定が可能な大型ゴッサマー宇宙構造物の様式の案を示した.そして,2m級の小型モデルを試作し,構造様式の案を検証した.また,展開挙動および静的形状の画像計測系を構築し,動作検証と課題を抽出した.さらに,太陽電池セルやアンテナ素子などの比較的厚い膜面や薄くても剛な膜面要素に対応した膜面構造様式を検討し、それらに対応したらせん折り展開膜面モジュール構造の設計検討を行った.【課題2】局所ラグランジュ法による分離・結合ダイナミクスと,ALE法による自己展開ダイナミクスをEM法で定式化した.また,大型構造物の構築の要素技術として,展開構造物のジョイント機構による展開時の振動発生現象を明らかにし,ジョイント部の剛性の非線形特性評価を行った.【課題3】課題1に示した構造様式の案に基づき,,10m級のスターシェードの概念モデルを試作して検証した.また,30m級大型平面アンテナの検討を行い,そのキーとなる,パネル間結合について,従来よりも結合力の大きく,かつ小型な結合機構を試作し,その機能・性能を確認した.【課題4】SSPSに関して,HTV-Xによる展開実証を経て,基本モジュールを2020年代に実現するロードマップを検討した.課題1から4まで,年度初めに設定した計画をほぼこなしている.また,課題1および3のスターシェードの研究成果により,大学院生が第62回宇宙科学技術連合後援会の最優秀発表賞を受章するなど,周囲から評価もしていただいている.ただし,まだ,「こなしている」というレベルであって,大型ゴッサマー宇宙構造物の実現に向けた,より詳細な数値計算や精密な実験まではできておらず,研究の「精緻化」が十分とはいえなかったと自己評価している.また,日本における社会情勢の急速な変化,すなわち,宇宙産業や宇宙科学分野における宇宙機の小型化の流れには対応が十分にはできていない.このまま小型化の流れが止まらなければ,日本では大型ゴッサマー宇宙構造物の実現は不可能で,実現するには海外で研究を実施せざるを得なくなる可能性もある.本研究の目的を達成するためには,この点を考慮しながら研究を進める必要があるが,2018年度については,社会情勢の把握と対策案を検討するまでにとどまっており,対策を打つところまでは至らなかった.以上より,当初予定以上に進展したとまではいえないと自己評価している.課題1,2については,今後も基礎研究・試作・検証を行っていく.特に,2020年度に予定している,航空機を用いた微小重力実験に向けて,供試体を製作していく中で明らかとなるであろう課題をフィードバックし,基礎研究を進めていくと同時に,大型ゴッサマー宇宙構造物の実現という目標に対する,「重力下での検証」,「航空機微小重力下での検証」の位置づけをより明確にすることで,本研究の価値をさらに高めていきたい.その際,「挙動推定・製造・試験・組立・運用の容易さ」の観点でモジュール構造をより深く研究することがキーとなるので,この研究を強化していきたい.また,課題3,4については,昨今の宇宙機の小型化の流れや,今後のHTV-Xをプラットホームとした宇宙実験システムの実現を考慮し,本研究で提案する大型
嗅覚受容体遺伝子の発現制御と嗅神経細胞の軸索投射機構の解明

本研究では哺乳類の高度な匂い識別を支える嗅球における匂い情報の二次元展開、特にその基礎となる糸球形成の分子基盤について解析した。匂い受容を担当する個々の嗅細胞は、1000種類を超える嗅覚受容体(odorant receptor : OR)遺伝子の中から一種類を相互排他的に発現しており、同種のORを発現する嗅細胞は嗅球の特定の位置に軸索を収斂させ糸球体を形成する。これは発現する嗅覚受容体の種類に依存して嗅細胞の軸索が分類され、整然とした神経回路を形成する過程であり、脳における特異的な神経接続の機構を研究する上で優れたモデルと考えられる。本研究では、ORの種類に相関して発現制御されるような細胞接着分子が存在するのかどうかを検証した。この目的の為に殆どの嗅細胞が特定のORを発現するようなトランスジェニックマウスを作成し、その嗅上皮における細胞接着分子の発現プロファイルに偏りがないかを解析した。その結果、免疫グロブリンファミリーに属する細胞接着分子Kirrel-2とKirrel-3の転写レベルでの発現量がORの種類に依存して制御されていることが示された。興味深いことに、Kirrel-2とKirrel-3の転写量はそれぞれ相補的な関係にあり、一方の発現量が高い細胞では他方の発現量は低く制御されていた。神経活動の発生が抑制された変異体マウスの解析からOR分子を介する神経活動が、細胞接着分子の転写量の制御に関与することが明らかとなった。更にトランスジェニックマウスを用いた強制発現実験から、Kirrel-2とKirrel-3は共に嗅細胞の軸索を束ねる過程に関与することが示唆された。これらの結果を踏まえて私は、神経活動が細胞接着分子の発現制御を介して軸索の化学親和性(chemoaffinity)の制御に関与し、これがORの種類に依存した軸索の分類に貢献しているのではないかと提唱したい。マウスの嗅覚系では、1200種類以上の嗅覚受容体(odorant receptor ; OR)遺伝子が40以上のクラスターをなし、ほぼ全ての染色体に分布している。各々の嗅神経細胞は一種類のOR遺伝子のみを発現し、また同種のOR分子を発現する嗅神経細胞は嗅球において特定の投射先(糸球)に軸索を収斂させる。従って、嗅上皮で受容された匂い情報は、嗅球において活性化された糸球の位置情報(匂い地図)へと変換される。各OR遺伝子の発現は、嗅上皮において一部の領域に限定されることが知られており、このOR遺伝子の領域特異的な発現が匂い地図を形成する基盤の一つであると考えられる。本年度の研究では、100種類以上の異なるOR遺伝子の発現領域をin situ hybridization法によって解析した。各OR遺伝子の発現領域はそれぞれユニークで、嗅上皮の背内側から腹外側にかけて重なり合いながら連続的に配置されていることが判明した。従来、OR遺伝子の嗅上皮における発現領域は4つの異なるゾーンに分類できると考えられてきた。今回の発見はこの定説を覆す成果である。また、嗅球から嗅上皮へのDiI逆行輸送実験、及びトランスジェニックマウスの解析結果から、嗅球における糸球の腹背軸上の配置が、嗅上皮における嗅覚受容体の発現領域と強く相関することが明らかになった。この結果から、嗅球における匂い地図の腹背軸はOR遺伝子の発現領域によって決められていることを提唱した。
歯周疾患に及ぼす糖尿病の影響に関する基礎的研究

まず、自然発症歯肉炎ラット(ODUS/Odu:SUS)および正常ラットにストレプトゾトシン(STZ)を静脈内投与し、糖尿病を発症させた。糖尿病発症4週後より一部のラットにインスリンを皮下投与し、血糖値の改善をはかった。それぞれのラットのpocketprobing depth、血糖値、HbA_1c、スーパーオキシドジスムターゼ(SOD)トリグリセライドおよび血清インスリン値を測定した。白血球機能は、ラット腹腔マクロファージおよび多形核白血球の遊走能、貪食能および殺菌能を測定し、糖尿病が歯周疾患に及ぼす影響について検討を行った。糖尿病発症歯肉炎ラット(SUS-STZ)は、他のラットに比べて白血球の機能が低下しており、また、pocket probing depthも深くなることが判明した。とくに、SUS-STZの下顎前歯部のpocket depthはSUSと比べて有意(P<0.05)に深くなり、糖尿病の併発により歯周疾患の悪化することが明らかとなった。また、マクロファージの貪食率および貪食度に関しては、SUS-STZは他のいずれのラットに比べても、有意に低い値(P<0.05)を示した。糖尿病の併発により、マクロファージの貪食能は強く抑制されることが明らかとなった。また、SUSおよびSUS-STZにおいて、マクロファージの貪食率および貪食度と血糖値は負の相関性を示し、血糖値が高いほど、貪食能の低下とすることが明らかとなった。マクロファージの遊走能および殺菌能についても同様の結果が得られた。以上のことから、マクロファージの貪食能、遊走能、および殺菌能など白血球機能の抑制が、白血球の非特異的感染防御機構に影響を与え、糖尿病併発時において歯周疾患が増悪し、あるいは、難治性を示す要因になることが考えられる。今後は、短期間あるいは長時間のインスリン投与による血糖値の改善により、歯周疾患の程度および白血球機能に及ぼす影響について詳細な検討を加えていきたいと考える。自然発症歯肉炎ラット(Sus)および正常ラットにストレプトゾトシン(STZ)を静脈内投与し、糖尿病を発症させ、pocket probing depth、血糖値およびHbAlcを測定した。また、ラットの腹腔マクロファージおよび多形核白血球の遊走能、貪食能および殺菌能を測定し、糖尿病が歯周疾患に及ぼす影響について検討を行った。糖尿病発症歯肉炎ラット(Sus-STZ)は、他のラットに比べて各白血球の機能が低下しており、また、pocket probing depthも大きくなることが判明した。とくに、Sus-STZの下顎前歯部のポケットはSusと比べて有意(p<0.05)に深くなり、糖尿病の併発により歯周疾患の悪化することが明らかとなった。また、マクロファージの貪食率および貪食度に関しては、Sus-STZは他のいずれのラットに比べても、有意に低い値(p<0.05)を示した。また、SusおよびSus-STZにおいて、マクロファージの貪食率並びに貪食度と血糖値は負の相関性を示し、血糖値が高いほど、貪食能の低下することが明らかとなった。マクロファージ遊走能および殺菌能についても同様の結果が得られた。

以上のことから、マクロファージ貪食能、遊走能、殺菌能などの抑制が、白血球の非特異的感染防御機構に影響を与え、糖尿病併発時に歯周疾患が増悪し、あるいは、難治性を示す一因になることが示唆された。自然発症歯肉炎ラット(Sus)および正常ラットにストレプトゾトシン(STZ)を静脈内投与し、糖尿病を発症させた。糖尿病発症4週間後より一部のラットにインスリンを皮下投与し、血糖値の改善をはかった。それぞれのラットのpocketprobing depth、血糖値、HbA_1c、スーパーオキシドジスムターゼ(SOD)および血清インスリン値を測定した。白血球機能は、ラット膜腔マクロファージおよび多形核白血球の遊走能、貧食能および殺菌能を測定し、糖尿病が歯周疾患に及ぼす影響について検討を行った。糖尿病発症歯肉炎ラット(Sus-STZ)は、他のラットに比べて白血球の機能が低下しており、また、pocket probing depthも深くなることが判明した。とくに、Sus-STZの下顎前歯部のpocket depthはSusと比べて有意(P<0.05)に深くなり、糖尿病の併発により歯周疾患の悪化することが明らかとなった。また、マクロファージの貧食率および貧食度に関しては、Sus-STZは他のいずれのラットに比べても、有意に低い値(P<0.05)を示した。糖尿病の併発により、マクロファージの貧食能は強く抑制されることが明らかとなった。また、SusおよびSus-STZにおいて、マクロファージの貧食率および貧食度と血糖値は負の相関性を示し、血糖値が高いほど、貧食能の低下することが明らかとなった。マクロファージの遊走能および殺菌能についても同様の結果が得られた。以上のことから、マクロファージの貧食能、遊走能、および殺菌能など白血球機能の抑制が、白血球の非特異的感染防御機構に影響を与え、糖尿病併発時において歯周疾患が増悪し、あるいは、難治性を示す要因になることが考えられる。今後は、短期間あるいは長期間のインスリン投与による血糖値の改善によって、歯周疾患の程度および白血球機能に及ぼす影響について詳細な検討を加えていきたいと考える。