hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
微生物のマイクロマシン利用のための作業用具及び装着技術の開発

次に,ワッシャ状作業用具に変え,ヒモを構成素材とした作業用具の構成を検討した.材質としては,水中での比重が水に近く,細い繊維に加工しやすい,ポリプロピレンを用いた.このヒモをゾウリムシに縛り付ける形で,作業用具を検討した.装着法であるが,先ずマイクロピペットにゾウリムシ入り溶液を吸い込んでおき,ピペットに正圧をかけて溶液をピペットから出していくと,ゾウリムシがピペットから前向きに出てくる.これをちょうどピペット先端に達した時点で圧を止め,ゾウリムシをピペット先端に固定する.この状態にセットしてから,手作業でゾウリムシにひもを巻き付け,結び目を作り縛るものである.縛った後にヒモの両端を切断する.この方法で,ひも状作業用具を装着したゾウリムシが遊泳可能であること,電場を印加することで行動制御が可能であることを,それぞれ実験的に確認したが,ワッシャ状作業用具と同様,その装着は困難を極めた.物理的な装着法という点では,この作業用具はワッシャ状作業用具と変わりない.そこで,複雑にひもを結ぶことで,前方にストッパとしての轡状のひもをつけたり,さらに複雑に檻のような構造を作ったりしてゾウリムシに装着したが,やはり現時点では,装着に長い時間がかかる点,作業用具が重すぎ,さらにバランスよく作製することが困難である点など,問題が多かった.やはり,今後は化学的接着による装着を検討していくべきであるという結論が得られた.今年度,行動制御したミジンコにより風船を破壊するというミジンコ単体では絶対にできない作業を実現したことは,「生きたマイクロマシン」として微生物を利用しようという,筆者らの研究における大きな一歩であり,ここを突破できたことは大きな一歩であると革新している.当初の予定では,より小型のミジンコについての可能性や,ゾウリムシに対する化学接着の可能性などを調べたいと考えていたが,この成果を踏まえて,本申請研究では,オオミジンコと作業用具についての研究を徹底的に行い,小型ミジンコやゾウリムシについての検討は,その後の研究に回した方が良いのではないかと考えている.交付申請時に予定していた実験は,一通り行うことができ,計画自体は順調に進んでいるが,物理的な方法でゾウリムシに作業用具を装着することは,やはり極めて困難な作業で,今年度開発した作業用具をあと2年間研究を進めれば実現できるかというと,現状では困難と言わざるを得ない.作業用具の作り方に大きな革新と取り入れる必要がある事が分かった.今後,オオミジンコ単体に対する行動制御プログラムを発展させ,オオミジンコをマイクロマニピュレータとして用い,搬送物体を指定経路に沿って自動搬送させる研究を行いたい.これについて,オオミジンコ単体と,羽状作業用具をつけたオオミジンコの搬送時間や搬送効率を比較し,作業用具の有効性を結果から示していきたい.また,将来的な医学への応用を目指し,さらに複雑な,注射器などの微生物用作業用具についても開発を試みたい.さらに,水面直下に固定する方法ではなく,水中で自在に遊泳しながら使用可能な作業用具についても,開発を進めたいと考えている.それに関連した,垂直面方向の行動制御手法の開発も,検討しなければならない課題である.以上の経緯を踏まえ,今年度は,小型甲殻類のオオミジンコの外殻に接着することで作業用具を製作する研究を行う.ミジンコ類は,強い光走性を持ち,光によって行動制御が可能であり,制御特性がゾウリムシなどと比較して格段によい.さらに,ミジンコの甲殻に接着することで髪の毛や繊維を固定する手法が,生物学において,触手の運動や刺激に対する個体の反応を調べる際の実験手法として確立されている.
大規模な刷り込み型マイクロRNAクラスターの胎盤形成における役割の解明

胎盤は妊娠期に見られる哺乳動物特異的な器官であり、子宮内で胎児の成長を維持する機能を持っている。本研究では、胎盤特異的な刷り込み発現をするSfmbt2遺伝子のイントロン内にコードされるマイクロ(mi)RNAクラスターの胎盤形成における役割を明らかにすることを目的にしており、前年度までにSfmbt2 miRNAクラスターの欠損マウスを用いて、胎盤における表現型を明らかにした。引き続きその機能を理解するために、平成29年度は以下の内容について研究を行った。(1)Sfmbt2遺伝子欠損マウスの作製:host遺伝子であるSfmbt2遺伝子は、遺伝子欠損により胎盤の低形成を引き起こし、胎性致死になる事が知られているが、その詳細な機能については明らかになっていない。そこで、CRISPR/Cas9によるゲノム編集技術を利用して、Sfmbt2遺伝子の欠損マウスの作製を行った。遺伝子欠損部位は、miRNAクラスターを含まない約68kbの領域を標的とした。受精卵にgRNAとCas9タンパクを注入し、得られた産仔を解析することで目的の欠損を有する個体を作製した。(2)Sfmbt2遺伝子欠損マウスの表現型解析:作製したSfmbt2欠損マウスを用いて、父性アレル欠損マウスの表現型を解析した。既報では、妊娠中期で胎性致死になる事が報告されているが、我々が作製したマウスにおいては、明確な表現型は確認されなかった。現在その原因を解析中である。(3)SFMBT2抗体の作製:SFMBT2タンパクの標的遺伝子を明らかにするための材料として、SFMBT2抗体の作製を試みた。市販の抗体には信頼性が高い製品が無いために、合成ペプチドを抗原としてウサギポリクローナル抗体4ロットを新たに作製した。現在、ウエスタンブロットや組織染色法を用いてその信頼性の確認を行っている。当初より29年度以降の研究内容として、miRNAクラスターのhost遺伝子であるSfmbt2の胎盤発生における機能を明らかにすることを計画していた。本年度は、ゲノム編集によるSfmbt2遺伝子の欠損個体の作出を試みており、最終的に個体を得る段階まで研究が進展している。既報では父性アレル由来の欠損個体は胎性致死となる事が報告されているが、予想に反し、我々の作製したマウスにおいては、既報のような表現型は観察されず、胎生期も正常な発生を示している。遺伝子の機能的ドメインの欠損自体は確実に起こしているため、既報と表現型が異なる原因を現在解明しているところである。本年度はモデル動物の作製自体は予定通りに進行しており、進捗状況はほぼ順調であるといえる。次年度以降も引き続きSfmbt2 miRNAクラスターとそのhost遺伝子であるSfmbt2の胎盤形成における詳細な役割を明らかにすることを計画している。miRNAクラスターのhost遺伝子であるSfmbt2遺伝子は、構造が遺伝子の抑制因子であるpolycombグループに属しており、胎盤の発生過程で何らかの機能を有していると予想される。今年度は、ゲノム編集技術を利用してSfmbt2遺伝子の欠損マウスを作製した。しかしながら、予想外の現象としてSfmbt2遺伝子の欠損マウスにおいて、既報で報告されている胎性致死は観察されなかった。SFMBT2タンパクの機能ドメイン自体は確実に欠損していることを確認しているため、引き続きこの欠損マウスを用いて研究を行っていく予定である。その基盤となるのは、確実に利用出来る特異性の高い抗体の確保であり、次年度はウエスタンブロットや染色法などを用いて、その選定を引き続き行っていく。最終的にクロマチン免疫沈降等に利用可能な抗体を利用して機能解析を行っていく予定である。前年度までの研究により、Sfmbt2 miRNAクラスターは、胎盤構造の海綿栄養芽層の形成に重要な役割を果たしていることが明らかとなっている。これまでにゲノム編集技術を利用してmiRNAのターゲットと予想される遺伝子を欠損させた個体を作製しているが、今のところ予想された表現型は得られていないため、次年度も引き続き欠損マウスを作製し、ターゲット遺伝子を探索していく予定である。さらに個体を用いた探索が困難な場合も想定し、培養系を利用した実験系の確立やルシフェラーゼアッセイを利用してmiRNAとターゲット遺伝子の3'UTR領域への相互作用を観察していく予定である。胎盤は妊娠期に見られる哺乳動物特異的な構造であり、子宮内で胎児の成長を維持する機能を持っている。刷り込み遺伝子の発現は胎盤成長に必須とされるが、その中には、タンパクをコードしないnon-coding RNAも数多く含まれている。non-codingのshort RNAであるマイクロ(mi)RNAは、ゲノム上においてしばしば複数の遺伝子が連なるクラスター構造を形成する。我々はこれまでに刷り込み遺伝子Sfmbt2のイントロンに存在するSfmbt2 miRNAクラスターを欠損させた遺伝子操作(miRΔ)マウスを作製することに成功している。本研究では、この動物を利用して胎盤形成における大規模miRNAクラスターの役割を明らかにすると共に、哺乳類胎盤における広汎な遺伝子制御系の重要性とその進化的な関わりについて解明を試みている。28年度は以下の内容について研究を行った。(1)Sfmbt2miRNAクラスターの正常胎盤での発現時期の解析:Sfmbt2 miRNAクラスターの発現量と刷り込み型発現の有無について、妊娠マウスより正常胎盤を採取し、RT-PCRによりmiRNAの発現量を定量した。マウス妊娠期間20日の内、11から15日目で発現量が最大である事が明らかとなった。

(2) miRΔマウスを用いた発現様式の解析:我々が作製したmiRΔマウスより、雌雄アレルに由来するheterozygousな欠損マウスを作製し、発現様式を調べたところ、Sfmbt2 miRNAクラスターは雄性アレルのみから発現する刷り込み型遺伝子発現をすることが明らかになった。(3)Sfmbt2miRNAクラスターの胎盤での機能解析:雄性アレルを欠失したmiRΔマウスの胎盤構造では、海綿栄養芽層の発達が極めて低いことが明らかとなった。28年度は野生型の妊娠マウスより採取した胎盤とゲノム編集により作製したSfmbt2 miRNAクラスターの欠損(miRΔ)マウスを用いて、Sfmbt2 miRNAクラスターの発現時期と発現様式を明らかにした。また、miRΔマウスの妊娠期における表現型を確認した。これは当初より28年度に遂行予定としていた研究内容であり、本研究内容は海外学術雑誌に投稿し、既に受理されている。従って、研究内容はほぼ予定通り進展していると言える。胎盤は妊娠期に見られる哺乳動物特異的な器官であり、子宮内で胎児の成長を維持する機能を持っている。本研究では、胎盤特異的な刷り込み発現をするSfmbt2遺伝子のイントロン内にコードされるマイクロ(mi)RNAクラスターの胎盤形成における役割を明らかにすることを目的にしており、前年度までにSfmbt2 miRNAクラスターの欠損マウスを用いて、胎盤における表現型を明らかにした。引き続きその機能を理解するために、平成29年度は以下の内容について研究を行った。(1)Sfmbt2遺伝子欠損マウスの作製:host遺伝子であるSfmbt2遺伝子は、遺伝子欠損により胎盤の低形成を引き起こし、胎性致死になる事が知られているが、その詳細な機能については明らかになっていない。そこで、CRISPR/Cas9によるゲノム編集技術を利用して、Sfmbt2遺伝子の欠損マウスの作製を行った。遺伝子欠損部位は、miRNAクラスターを含まない約68kbの領域を標的とした。受精卵にgRNAとCas9タンパクを注入し、得られた産仔を解析することで目的の欠損を有する個体を作製した。(2)Sfmbt2遺伝子欠損マウスの表現型解析:作製したSfmbt2欠損マウスを用いて、父性アレル欠損マウスの表現型を解析した。既報では、妊娠中期で胎性致死になる事が報告されているが、我々が作製したマウスにおいては、明確な表現型は確認されなかった。現在その原因を解析中である。(3)SFMBT2抗体の作製:SFMBT2タンパクの標的遺伝子を明らかにするための材料として、SFMBT2抗体の作製を試みた。市販の抗体には信頼性が高い製品が無いために、合成ペプチドを抗原としてウサギポリクローナル抗体4ロットを新たに作製した。現在、ウエスタンブロットや組織染色法を用いてその信頼性の確認を行っている。
大学等の専門学科における情報処理教育カリキュラム実施の実態についての調査研究

本総合研究の目的は、わが国の大学、短期大学、高等専門学校における情報処理教育の実態を調査分析し、諸外国の資料も参考とし、今後あるべきカリキュラム、教育方法、施設設備などについて具体的提案を得るための調査研究を行うことである。本研究は2年にわたって、基本的資料の収集とそれに基づく検討を行った。即ち、(1)コンピュ-タサイエンス(CS)、(2)情報システム(IS)、(3)一般情報処理教育に分け、それぞれの基本問題である、コアとなるカリキュラム、新しい情報処理のための教育体制、すべての学生が身につけておくべきコンピュ-タリテラシ-等について検討することにした。そのため本委員会は三つの作業グル-プを設け、集中的にこの問題を審議した。GSに関しては、AGM(米国計算機学会)のモデルカリキュラム案Curriculum'78や、報告'88を徹低的に検討し、その知見をもとに、わが国独自の関する前年度までの検討結果をもとに、わが国独自のカリキュラム案IPSJ CSカリキュラムJ90を作成した。また、カリキュラムの評価方法を提案した。さらに、実験・実習のテ-マ例、情報系専門学科の卒業生なら誰でも見についているべき素養・能力を問う試験問題の例を収拾・作成した。ISに関しては、教育の考え方自体が国際的にも新しいテ-マであるため、情報システム技術者に要求される基本問題から考察し、情報システムの新しいモデル化と、ISのための教育体制を提案した。一般情報処理教育に関しては、カリキュラムや時間割の中に枠を作ったり施設・設備を充実したりするための方策などの制度上の問題から、さまざまな分野の学生に共通に教えるべき最小限のことがらは何かという内容の問題に至る広範囲の問題を検討した。カリキュラムの検討は永続的に行うべきであるが、本研究により、今後の検討のための基礎的知見が得られた。本総合研究の目的は、わが国の大学、短期大学、高等専門学校における情報処理教育の実態を調査分析し、諸外国の資料も参考とし、今後あるべきカリキュラム、教育方法、施設設備などについて具体的提案を得るための調査研究を行う事である。このため本調査研究の第一年度では、具体的な提案をするまでの基本的な資料の収集と、大学、産業界からの専門家集団による情報処理教育に関する基本問題を中心に検討を行った。その結果本研究調査としては当面情報処理教育問題を二つの分野、即ち(1)コンピュ-タサイエンス(CS)(2)情報システム(IS)に分け、それぞれの基本問題である、コアとなるカリキュラム、新しい情報処理のための教育体制等に関する問題等について検討することとした。そのための本委員会は二つの作業グル-プを作り、集中的にこの問題を審議した。CSに関してはACM(米国計算機会議)のモデルカリキュラム(Curriculum'78)のコア部分の内容にいて既に行われた、昭和63年度の討論を再検討し、その結果、部分的な修正は必要であるとしても、少なくともこの程度の内容をコアカリキュラムとすべきであることを確認し、新たにCurriculum'88についても検討を加えている。又実験・演習及び施設の問題について、現状分析の上からそのための具体的方法について検討し、提案を行っている。ISに関しては、教育の考え方、在り方自体が国際的にも新しいテ-マであり、そのため、まず基本問題である情報処理システム技術者に対して要求される基本問題から考察を加え、コアカリキュラム等について具体的提案を行った。又さらに今後のISのための教育制度、および今後の体制の在り方等について具体的方法を検討した。本年度は、前年度に得られた資料と知見に基づいて、詳細に検討した。すなわち、(1)コンピュ-タサイエンス(CS)、(2)情報システム(IS)、(3)一般情報処理教育に分け、それぞれの基本問題である、コアとなるカリキュラム、新しい情報処理のための教育体制、すべての学生が身につけておくべきコンピュ-タリテラシ-等について検討することにした。CSに関しては、ACM(米国計算機学会)のモデルカリキュラム(Curriculum'78)に関する前年度までの検討結果をもとに、わが国独自のカリキュラム案IPSJ CSカリキュラムJ90を作成した。ISに関しては、カリキュラム案を作成するための前提として情報システムの新しいモデル化を提案し、ISのための教育制度・体制を提案した。

即ち、(1)コンピュ-タサイエンス(CS)、(2)情報システム(IS)、(3)一般情報処理教育に分け、それぞれの基本問題である、コアとなるカリキュラム、新しい情報処理のための教育体制、すべての学生が身につけておくべきコンピュ-タリテラシ-等について検討することにした。そのため本委員会は三つの作業グル-プを設け、集中的にこの問題を審議した。GSに関しては、AGM(米国計算機学会)のモデルカリキュラム案Curriculum'78や、報告'88を徹低的に検討し、その知見をもとに、わが国独自の関する前年度までの検討結果をもとに、わが国独自のカリキュラム案IPSJ CSカリキュラムJ90を作成した。また、カリキュラムの評価方法を提案した。さらに、実験・実習のテ-マ例、情報系専門学科の卒業生なら誰でも見についているべき素養・能力を問う試験問題の例を収拾・作成した。ISに関しては、教育の考え方自体が国際的にも新しいテ-マであるため、情報システム技術者に要求される基本問題から考察し、情報システムの新しいモデル化と、ISのための教育体制を提案した。一般情報処理教育に関しては、カリキュラムや時間割の中に枠を作ったり施設・設備を充実したりするための方策などの制度上の問題から、さまざまな分野の学生に共通に教えるべき最小限のことがらは何かという内容の問題に至る広範囲の問題を検討した。カリキュラムの検討は永続的に行うべきであるが、本研究により、今後の検討のための基礎的知見が得られた。
HTLV-1関連シェーグレン症候群の病態形成におけるヘルパーT細胞の関与

シェーグレン症候群(SS)は涙腺や唾液腺をはじめとする外分泌腺のリンパ球浸潤を主体とする慢性の炎症性疾患であるが、その発症や病態進展については不明な点が多い。最近の研究では、その要因の一つとしてウイルスの関与が示唆されているが、その中でもヒトT細胞白血病ウイルスI型(HTLV-1)に着目した。HTLV-1(陽性) SSと陰性SSでは臨床症状や検査結果で違いがみられ、口唇腺の病理組織ではHTLV-1に感染したT細胞が導管周囲に集積しており、白血病の新規治療薬として着目されているケモカイン受容体CCR4を強く発現していたことから病態形成への関与が示唆された。HTLV-1はシェーグレン症候群(SS)の約3割がキャリアであり、以前よりSSの発症に関与していることが示唆されていたが、その詳細についてはいまだ不明である。近年ではHTLV-1のケモカインを介した細胞依存性感染が注目されていることから、本研究では、抗HTLV-1抗体陽性SS患者と陰性SS患者の臨床像および免疫学的所見について比較検討を行った。唾液腺造影では進行例が多く、口唇腺組織でもリンパ球浸潤は強かった。血清学的所見では、リウマチ因子や抗核抗体、抗SS-A抗体の陽性率に有意な差はなかったが、抗SS-B抗体は優位に低かった。HTLV-1がコードするTaxの作用により、ICAM-1が細胞膜上に強く発現し、MDCが大量に産生分泌され、CCR4陽性T細胞が選択的に遊走されるという報告がある。遊走してきたCCR4陽性T細胞はICAM-1を介してHTLV-1感染T細胞と強固に結合するとされている。そのため、MDC、TARC、CCR4についてもその発現と局在を検索した。その結果、抗HTLV-1抗体陰性SS患者では、TARCおよびMDCは導管内とその周囲に、CCR4は導管周囲のリンパ球に発現を認めた。一方、抗HTLV-1抗体陽性SS患者では、リンパ球の浸潤が軽度であるにもかかわらず、TARCおよびCCR4は導管周囲のリンパ球に発現を認めたが、MDCはほとんど発現していなかった。HTLV-1がTARC/CCR4シグナルを介してSSの病態形成に関与していることが示唆され、非感染SS患者と全く異なった機序で発症する可能性も考えられた。われわれはこれまで、HTLV-1陽性シェーグレン症候群患者と陰性シェーグレン症候群患者では臨床像および免疫学的所見について比較を行い、唾液腺造影検査では進行例が多い、口唇腺生検ではリンパ球浸潤が強い、血清学的所見においては抗SS-B抗体の陽性率が低いといった結果を示してきた。成人T細胞白血病/リンパ腫(ATLL)は、予後不良を伴う侵襲性の高いリンパ腫であり、ヒトT細胞リンパ球指向性ウイルス1(HTLV-1)による感染によって引き起こされる。しかし、HTLV-1感染者でATLLを発症する人は10%に満たないことから、細胞遺伝子の体細胞変異が疾患の発症を促進するかもしれないことが示唆されている。Nakagawaらは、ATLL患者のRNAトランスクリプトーム分析を実施し、ケモカイン受容体CCR4をコードするCCR4に変異を見出し、CCR4変異体を発現しているATLL細胞は、野生型CCR4を発現しているATLL細胞と比較して、より高い程度まで増殖すると報告している(J. Exp. Med. 211, 2497&#8211;2505 (2014))。われわれは従来、シェーグレン症候群の発症・病態進展のメカニズムに着目しており、特にT細胞の遊走に関わるサイトカイン・ケモカインの研究を行ってきた背景があり、今回の研究で、HTLV-1陽性と陰性のシェーグレン症候群患者の口唇腺を用いて、サイトカイン・ケモカインについて免疫学的検討を行ったところ、MDC、TARC、CCR4の局所での発現と局在には明らかな違いを認めた。このように、HTLV-1陽性のシェーグレン症候群でもCCR4の変異が非感染のシェーグレン症候群と異なった病態を示している可能性が考えられた。本年度は、抗HTLV-1抗体陽性SS患者と陰性SS患者の臨床像および免疫学的所見について比較検討を行った。HTLV-1陰性SS患者とHTLV-1陽性SS患者では症状やリンパ球浸潤など共通する点もあるものの、その浸潤リンパ球の種類や胚中心の形成、導管破壊の有無など異なる点も見られることから実際には病態の形成が異なっているのではないかと考えている。しかし、HTLV-1のSSの病態への関与については未だ明らかにできていない。来年度はさらに症例を増やし、またマイクロアレイを用い関連因子の検索を行っていく予定である。口腔外科HTLV-1陽性SSとHTLV-

1陰性SSの浸潤リンパ球の組成分析(免疫組織染色など)、また浸潤T細胞からのサイトカイン分泌などの解析(ELISA法、フローサイトメトリーなど)を行い細胞の機能的な側面からも集積細胞の働きを明らかにし病態解明の一助とする。本年度は旅費として計上していた予算を執行しなかったため、次年度への繰越金とした。来年度は研究結果を発表するために使用する予定である。
常総地域における交通体系の歴史変遷にかんする総合的研究.

本研究は日本史、地理学、考古学、宗教学などさまざまな分野の研究者で構成されており、その特性を生かして共同して交通関係史料の収集と実証分析をすすめた。史料調査は、茨城県立歴史館、茨城県立図書館、土浦市立博物館、土浦市立図書館、筑波大学図書館、石岡市立図書館などの茨城県内の資料保存機関のほか、静嘉堂文庫、国立史料館、天理図書館、国立国会図書館、京都大学付属図書館、京都府総合資料館などについて行い、関係史料を収集した。とくに茨城県立歴史館所蔵長島尉信関係文書には近世常陸の交通を都市形成との関連で解明するうえでの貴重な文献が含まれていること明らかになった。本研究での収集史料は近世の古文書を主とするが、大量かつ茨城県内各市町村の領域の散在しており、所在を全体的に把握することが困難なため、パ-ソナル・コンピュ-タ-によって資料目録情報のデ-タベ-ス化に着手している。また常陸の古代から近世初期にいたる詳細な歴志史年表である中山信名編簒「常陸編年」のテキスト・デ-タベ-スの作成も進めている。研究分担者の担当する研究としては、常陸国の古代駅路や中世の鎌倉街道など古道のル-ト復元の研究にみるべきものがあり、また利根川・霞ケ浦水系の変化にともなう近世初頭の水運の解明などの研究では、共同研究の成果が挙げられた。また近世から明治期にいたる時期では、終末期の霞ケ浦水運について実証的な研究がなされ、大きな成果が得られた。相互の問題関心の交流と研究成果・情報の交換をはかるための研究会が定期的に開催され、さらに本研究のより一層の展開をはかるために、シンンポジウム「常陸の道」(第4回・第5回)も開催された。本研究は日本史、地理学、考古学など多様な分野の研究者で構成されており、その特性を生かして交通関係史料の収集と実証分析をすすめた。史料調査は茨城県立歴史館、茨城県立図書館、土浦市立博物館などの茨城県内の資料保存機関のほか、静嘉堂文庫、国立史料館、天理図書館、京都大学付属図書館、京都府総合資料館などについて行い、関係史料を収集した。茨城県立歴史館所蔵の長島尉信旧蔵文書には水戸街道を中心とする近世常陸の交通を都市形成との関連で解明するうえでの貴重な文献が含まれており、これらを収集することができた。また国立公文書館所蔵「常陸国絵図」の特別閲覧を申請、調査することができた。「常陸国絵図」は正保絵図は存在せず、元禄・天保両度のもののみであるが、実見してみてきわめて貴重な史料であることが確認された。本研究での収集史料は近世の古文書を主とするが、大量かつ茨城県内の広い領域に散在しており、全体的に把握することが困難なため、資料目録情報のデ-タベ-ス化に着手、そのためパ-ソナル・コンピュ-タを購入、作業の効率化、合理化を図った。また常陸地域の古代から近世初期にいたる詳細な歴史年表である中山信名編纂「常陸編年」のテキスト・デ-タベ-スの作成を進めた。研究代表者、分担者はそれぞれの担当する研究を推進したが、とりわけ常陸国の古代駅路や中世の鎌倉街道など古道のル-ト復元の研究や、利根川・霞ケ浦水系の変化にともなう近世初頭の水運の解明などの研究では、共同研究の成果が挙げられた。また近世から明治期にいたる時期では、幹線道路である水戸街道やその他の地方道の存在形態を解明する史料が発見されており、目下その詳細な分析を進めている。相互の問題関心の交流と研究成果・情報の交換をはかるための研究会を定期的に開催、さらに本研究のより一層の展開をはかるために、シンポジウム「常陸の道」(3月1日、於筑波大学)を開催した。

本研究は日本史、地理学、考古学、宗教史などさまざまな分野の研究者で構成されており、その特性を生かして共同して交通関係史料の収集と実証分析をすすめた。史料調査は、茨城県立歴史館、茨城県立図書館、土浦市立博物館、土浦市立図書館、筑波大学図書館、石岡市立図書館などの茨城県内の資料保存機関のほか、静嘉堂文庫、国立史料館、天理図書館、国立国会図書館、京都大学付属図書館、京都府総合資料館などについて行ない、関係史料を収集した。とくに茨城県立歴史館所蔵長島尉信関係文書には近世常陸の交通を都市形成との関連で解明するうえでの貴重な文献が含まれていることが明らかになった。本研究での収集史料は近世の古文書を主とするが、大量かつ茨城県内各市町村の領域に散在しており、所在を全体的に把握することが困難なため、パ-ソナル・コンピュ-タ-によって資料目録情報のデ-タベ-ス化に着手している。また常陸の古代から近世初期にいたる詳細な歴史年表である中山信名編纂「常陸編年」のテキスト・デ-タベ-スの作成も進めている。研究分担者の担当する研究としては、常陸国の古代駅路や中世の鎌倉街道など古道のル-ト復元の研究にみるべきものがあり、また利根川・霞ケ浦水系の変化にともなう近世初頭の水運の解明などの研究では、共同研究の成果が挙げられた。また近世から明治期にいたる時期では、終末期の霞ケ浦水運について実証的な研究がなされ、大きな成果が得られた。相互の問題関心の交流と研究成果・情報の交換をはかるための研究会が定期的に開催され、さらに本研究のより一層の展開をはかるために、シンポジウム「常陸の道」(第4回・第5回)も開催された。
多機能DMFCのオンラインシステム説計

本計画研究D01班は、本特定領域研究の中で、システム化に関する研究を行った。また、電解質膜材料開発を行うA01班、触媒/電極材料の研究を行うB01班、および膜/電極接合体(MEA)の研究を行うC01班を支援するための各種計測および特殊な分析技術を開発した。ここで開発された、集束イオンビーム加工観察装置(FIB)を使いMEAの断面試料を作製し、これを走査型および透過型電子顕微鏡で観察する手法は、複合材料における相界面の観察および電解質膜と触媒層の界面構造を明らかにし、本プロジェクト遂行における効率化に貢献した。システム化は、(1)メタノールに代わる人体に安全な燃料電池用燃料として、エタノールの検討、(2)従来のナフィオンに代表される酸性電解質膜に対して、各種の利点を持つ塩基性電解質膜を使った直接形アルコール燃料電池の検討、また(3)DMFCのさらなる小型化を進めるための、マイクロファブリケーション技術を使ったMEMS形単セルの超小型化、について行われた。(1)のエタノール燃料による燃料電池発電では、メタノールの場合とほぼ同等の出力は出るものの、中間酸化体のアセトアルデヒドを経由して酢酸で、電極反応が停止した。従って、エタノールを燃料とする場合には、酢酸の分離回収あるいは分解を考える必要があることが明らかとなった。(2)では塩基性電解質膜を用いて燃料電池を構成し、各種の発電特性を調べた。その結果、銀などの非白金系触媒を用いて十分な出力が得られることが確認できた。塩基性電解質膜によるMEAの作製では、イオン交換膜材料に整合する触媒担持カーボン微粒子のバインダーを開発する必要があることが明らかとなった。(3)ではリソグラフィー、ウェットエッチング、およびドライエッチング等を用いて2種類のMEMS形DMFC単セルを作製した。同方法により、現在のDMFCのサイズを一桁下げることが可能であることが実証できた。本特定領域研究は平成13年度から開始され,本年度は研究を遂行するための設備として集束イオンビーム加工観察システムの設置,立ち上げ並びに,これを用いた電極微細構造観察技術の確立を目的として,従来型の固体高分子形燃料電池の電解質膜,燃料極及び空気極接合体(MEA)の断面構造観察を行った.観察したMEAは直接メタノール形燃料電池単セルとして作製したものであり,燃料極には白金ルテニウム合金触媒,空気極には白金触媒を,水素形燃料電池と比べて多く担持してある.電解質膜にはナフィオン117を用いた.触媒微粒子を表面に吸着したカーボン微粒子をナフィオン溶液及びバインダーと混合し,ナフィオン膜上に塗布し,ホットプレス法により接合しMEAを作製した.多孔質電極に疎水性を付与するために,触媒層の外側にPTFEで表面処理したカーボン微粒子を塗布しカーボンペーパー上で挟み発電特性を測定した後のものである.イオン源はGaとし,加速電圧は10kVとした.サンプルの一部が脆弱な多孔質であるために,電顕観察試料を切り出す際にタングステンを用いて試料を固定しながら加工行うマイクロサンプリングという手法を用いた.その結果多孔質構造と細孔壁に吸着している触媒微粒子の映像を捉えることに成功した.さらにナフィオン膜の表面微細構造が明らかとなり,触媒層と電解質膜の界面設計に有用な知見が得られた.当該実施期間において,システム設計グループでは,新しいDMFCシステムとしてバイポーライオン交換膜を電解質とした燃料電池システムを提案し,実験的にこれが有効であることを確認した。

この方式は,DMFCを含めて従来の低温型燃料電池のカソードが酸性雰囲気中に置かれているために生じる各種の問題を解決するために提案された。すなわち,酸性雰囲気においては,酸素還元反応に対する活性化過電圧が大きいため,発電効率の低下をもたらす要因となっていたが,膜をバイポーラ構造とし,アノードを酸性雰囲気,カソードを塩基性雰囲気に保つことにより,それぞれの電極反応における活性化過電圧を下げることを目的とした。その結果,カソードを塩基性雰囲気とすることにより,空気極触媒として白金以外の低価格の金属が使える可能性が導かれた。さらに,カソードと接する電解質膜中では,イオンがアノード方向へ移動するため,DMFCで問題となっているメタノール・クロスオーバーの低減にも有効であることが示された。バイポーライオン交換膜を燃料電池の電解質として使った場合には,膜中の酸性および塩基性領域界面における電気抵抗の見積が大きな課題となるが,これについては燃料電池作動に関して大きな影響は与えないことを確認した。また,本領域研究の主要課題である電解質膜材料開発を支援し,電極の表面および電解質との界面の構造を詳細に調べるために,集束イオンビーム加工観察システムにより,無機有機複合膜などのDMFC用各種電解質膜材料を観察し有用な知見を得た。直接メタノール型燃料電池(DMFC)の実用化にあたり,電池を構成するパーツとして重要課題となるプロトン伝導膜の開発と自動車を想定した電池システムの評価・解析を中心テーマとして研究を行なった.DMFCが問題なく稼働するためには,アノードでのメタノール酸化を促進し,電極のフラッディングやメタノール・クロスオーバーを抑制するために,150°C程度までの熱安定性を有することが要件となる.そのようなプロトン伝導膜を実現するためのアプローチとして,高いプロトン伝導性を有する無機ナノマテリアルと,熱的に安定なポリマーとを複合したナノコンポジット膜を作製した.無機材料としてジルコニウムトリカルボキシブチルリン酸Zr(O_3PC(CH_2)_3(COOH)_3)_2(Zr(PBTC)),およびバインダーとして高い熱的・化学的安定性と優れた機械特性とを併せ持ったポリベンズイミダゾール(PBI)を用いた.PBIは伝導性に乏しい(10^<-12> S cm^<-1>)にもかかわらず,Zr(PBTC)/PBI複合膜は200°C加湿条件下で3.82×10^<-3> S cm^<-1>という非常に高い伝導性を示すことが明らかとなった.さらに,膜をH_3PO_4で処理したり,熱硫酸処理することによって伝導性をそれぞれ5.24×10^<-3> S cm^<-1>,および8.13×10^<-3> S cm^<-1>にまで向上させることに成功した.一方,システム評価に関しては,燃料電池システムの作動条件である温度,相対湿度,投入ガス組成がシステム効率に及ぼす影響を調べ,効率的なシステムの提案をすることを目的とし,セルのモデル化をし,運転条件によるセルの過電圧,発電効率の計算結果からシステム効率を評価した.計算を簡略化するために,セルを分割し,等価回路を用いて電流-電圧特性を算出し,その結果を燃料電池の全体システムに用いて,エネルギーバランス,マスバランスを求めた.
透明から鏡へのクロミズムと透明有機ＥＬによるハイブリッドスマートウィンドウの構築

非発光時にガラスと同様に透明な特徴を有する透明有機EL素子と透明エレクトロクロミック素子を組合せ新奇な調光可能な透明電気化学素子を作製した。この素子は(1)透明,(2)鏡,(3)黒,(4)両面発光,(5)鏡を伴う片面発光,(6)黒を伴う片面発光の、6状態にすることが出来できた。結果として我々は透明、ミラーを含む6状態、黒などを表示可能な多機能スマートウィンドウ作製した。これらの結果はスマートウィンドウの多彩な可能性を示した。現在までに、申請者らが当初目的としていた、「透明から鏡へのクロミズムと透明有機ELによるハイブリッドスマートウィンドウの構築」を実現、検証するため、これを構成する素子である「透明エレクトロクロミック素子」ならびに「透明有機EL素子」を作製し、それぞれの光学的特性ならびに電気的特性の確認が出来た。今年度は、この「透明」を機軸(無バイアス時の状態が透明)として、「透明エレクトロクロミック素子」では、「鏡」⇔「透明」⇔「黒」の3状態の表示を、また、「透明有機EL素子」では「透明」⇔「発光」の2状態を有するそれぞれの特徴を組み合わせるべく、これらを張り合わせ目的としていた、ハイブリッドスマートウィンドウの試作品を作製、評価することが出来た。これによって、1.透明、2.鏡、3.黒表示、4.両面発光、5.片面発光(背面が鏡)、6.片面発光(背面が黒)の6状態を、電気的なバイアスの組み合わせのみによって、実現できることを示した。この当初の目標の成果を公にすべく、国内外の学会発表(応用物理学会、写真学会、TOEO8,IDW'13)で発表を行い、また、論文(和文誌(写真学会誌)、英文誌(APEX))に掲載した。また、「透明エレクトロクロミック素子」では、銀のナノ粒子による、プラズモンの挙動が密接に関わっており、これらの学術的なメカニズムについても、検討また研究会でも発表、解説記事を掲載し、多方面の分野の研究者とディスカッションを実施している。すでに、表題にある、「スマートウィンドウ」の主概念である、省エネルギー、遮熱等の応用の観点からも検討中であり、次年度である最終年度の方向性もほぼ整ってきている。本申請の研究は非発光時に透明な特徴を有する「透明有機EL」と透明から鏡に変化する、「エレクトロクロミズム素子」の組み合わせによって、多彩な表示や状態を可能にするものである。申請者らはすでに、透明有機EL素子の研究には実績があるため、本年度は透明から鏡になる素子について検討を行った。申請の当初、この透明から鏡に変化する素子をMgNi系膜の無機膜を用いる予定であったが、近年、鏡⇔透明⇔黒の3つの状態をバイアス電圧の変化だけで実現できる報告がなされたため、この方法を利用することとして素子の作製を行った。その結果、この既存の報告にあったITOナノ粒子のコーティング電極を用いる方法だけでなく、スプレーCVD法によってITOの結晶成長を促進したITO電極においても、鏡⇔透明⇔黒に変化するスマートウィンドウの作製ならびに評価が出来た。上述の素子と今回のために新しく構築した評価装置を用いて申請者らは、これらの結果をディスプレイの国際会議の主たる一つであるIDW/AD'12や応用物理学会学術講演会(H25春)において発表を行うと共に、論文(APEX: Applied Physics Express)にまとめ掲載に至った。また、IDW/AD'12の発表では、電子ペーパーの部門(EP)でポスターアワードを受賞した。このように、申請者らのグループにおいて、「透明⇔鏡に変化するスマートウィドウ」の作製、評価が可能となり、当研究室の有する既存の「透明有機EL」の作製技術を組み合わせることが可能となった。今後、この個別の素子の特性向上を図ると共に、当初目的としていた個別の素子を張り合わせた、新奇な発光機能を有する、スマートウィンドウの実現の道筋を明確にした。透明から鏡へのクロミズムと透明有機ELによるハイブリッドスマートウィンドウを、透明有機EL素子(TOLED)と銀イオンの電着による透明エレクトロクロミック素子を組み合わせることで、再現よく構築した。透明エレクトロクロミック(EC)素子では、銀ナノ粒子のプラズモン吸収によって呈色するため、透明⇔鏡だけでなく、シアン、マゼンタ、イエローのほか、赤や青さらには、2つの分離した吸収帯によって実現する緑についても表示可能な事を示した。透明EC素子では鏡時に熱線を反射する特徴を活かしたアクィブスマートウィンドウの応用、効果を示すため模型のモデルハウスにこれらの素子を設け、ソーラーシミュレーターでの擬似太陽光の下、その遮熱の効果を明らかにした。また、本題の2つの素子のハイブリッドにおいては、前年度のJJAPの論文誌2報に続き、最終年度である今年度は、新聞(日経産業新聞、5/22)やNIKKEI ASIAN REVIEWなどにも掲載された。これは、TOLEDの透明⇔発光と透明EC素子の鏡⇔透明⇔黒の変化を、電気的な変化だけでスマートウィンドゥを多彩に変化できることが評価されたものと思われる。

学術的な観点からは、TOLEDの技術的な要点である、透明陰極について検討し、ZnOやZrO2などの酸化物の伝導帯をキャリア注入に用いるのは困難はあるものの、他の酸化物と複合化することでその有用性を示した。今年度の12月のディスプレイの国際会議(IDW'14)では、この成果が認められ2014の有機ELでのOutstanding Poster Paper Awardを受賞した。このように、申請者らは当初の目的を早期に達成し、さらに透明有機ELでは複合酸化物による電子注入の知見をまた、透明EC素子では、電極のナノ構造や印加電圧波形を適切に制御することで、透明⇔鏡だけでなく様々な色を、銀ナノ粒子のプラズモン吸収によって呈色できることを示した。透明電子デバイス当初、この新奇な「透明から鏡へのクロミズムと透明有機ELによるハイブリッドスマートウィンドウの構築」は、「透明クロミック素子」と、「透明有機EL素子」から構成され、個々に素子を構築するにも技術的に困難を伴う高い目標ハードルと予想し、取り組んでいたが、現状において、すでにそれらを同時に構築し組み合わせることに再現良く実現することが出来た。これら申請者が示した知見は決して一人よがりなものでなく、(審査のある)国内外の学会発表でディスカッションを行い、その改善点を明確にして審査のある和文誌ならびに、英文誌に投稿。審査員のコメント、助言を受けながら、すべて掲載、発行に至っている。これは、当初の目標をほぼ達成したものと位置づけられる。さらに、この研究の過程において応用における利点の知見を示すだけでなく、学術的なメカニズムにおいても、考察、検討の糸口を見出した。このため、これら学術的な点、すなわち、ナノレベルにおける、キャリアの移動やエネルギー準位の検討についても最終年度ではさらに充実させ、本申請を鋭意遂行する。本申請の研究は非発光時に透明な特徴を有する「透明有機EL」と透明から鏡に変化する、「エレクトロクロミズム」素子の組み合わせによって、多彩な表示や状態を可能にするものである。申請者らはすでに、透明有機EL素子の研究には実績がある。今年度はもう一方の新奇な素子である、透明⇔鏡になる素子の作製、評価を達成することが当初の予定であった。これに対して、本報告年度(H24年)の年の初旬に外部機関から論文発表のあった、新奇な透明電気化学素子の記載内容を用いて、当初の予定の「透明⇔鏡」の状態変化だけでなく「透明⇔鏡⇔黒」を表示できる素子が構築可能なことが分かった。このため、上記の内容に準じて申請者らで素子を試作し、再現よくこれらが動作することを確認出来た。これらの結果は一部に、申請者らのオリジナリティを加え、論文(APEX: Applied Physics Express、インパクトファクターは約3.0)にまとめ掲載に至っている。また、ディスプレイに関する主たる国際ワークショップ、IDW/AD'12の発表ではポスターアワードを受賞している。このことから、このステージにおいて第3者的にも意義ある評価を得られたと結論できる。以上の事から、この研究の初年度の達成度は、おおむね順調に進展している状況と位置付けられる。
表面プラズモン・導波光の近接場と二次元コロイド単層膜の相互作用

本年度の目的として、(i)BK-7プリズム/二次元コロイド単層膜/空気構造に対してのATR信号を得る。(ii)コロイド単層膜の中をスラブ導波路のTM型導波光のような光モードが伝搬しているのかを確認し、TE偏光入射に対してはそのようなモードがなぜ伝搬しないのかを明かにする、(iii)有限差分時間領域(FDTD)法により単球および配列球とエバネセント光の相互作用の数値解析を行う、(iv)色々な材料から成る大面積のコロイド単層膜の作製を目指す、ことを目的とした。それぞれの目的について以下に示す研究成果が得られた。(i)および(ii):ATR配置での二次元コロイド単層膜(2μm径および5μm径)とエバネセント光の相互作用の観測を行った。角度スキャン実験の結果、(1)TM偏光、TE偏光入射の両者に対して、反射率に数々のディップが生じる配列方向があることが判明した。このディップは、(iii)の理論解析の結果、隣接球の接触点を通して伝搬する導波モード発生に由来する事が判明し、(2)反射率にディップが殆ど生じない配列方向があることが分かった。一方、波長スキャン実験の結果、(3)ATRスペクトルは、球の配列方向や入射光の偏光方向に依存すること、(4)ATRスペクトルの特性は、(iii)の理論解析によって得られる単球に対する結果と基本的に同じであることが分かった。(iv):試料作製技術の改善を行い、昨年度と比べ2μm球径に対し4倍、5μm球径に対し2.5倍の面積にわたって秩序ある二次元コロイド単層膜ができるようになった。
肥満遺伝子(ob)を介した運動の肥満防止効果について

遺伝的肥満モデル動物(ob/obマウス)の遺伝子解析から、摂食量を抑制して肥満を抑える働きを持つob遺伝子が発見され(Zhangら、1994)、成熟した脂肪細胞で発現し、その産物であるob蛋白質(Leptin)はホルモン様に循環血液中に分泌されることが判明している。本年度は、当課題の最終年度に当り、ob遺伝子発現に及ぼす運動の影響解明のための実験として、水泳による持久力運動と重量負荷によるレジスタンス運動の2種類をラットに負荷する実験を行った。本研究では肥満の予防・治療法として一般に推奨されている運動や高炭水化物食が、ob遺伝子を介して肥満抑制に貢献している事を確認した。しかし、肥満予防に効果的な運動の種類というのは特にないことが分かった。遺伝的肥満モデル動物(ob/obマウス)の遺伝子解析から、摂取量を抑制して肥満を抑える働きを持つob遺伝子が発見され(Zhangら、1994)、成熟した脂肪細胞で発現し、その産物であるob蛋白質(Leptin)はホルモン様に循環血液中に分泌されることが判明している。本年度は、脂肪細胞からob特異的mRNAを抽出・定量する手技(RT-PCR法)と血漿中のLeptinを定量するウエスタン・プロット法をセットアップした。ob遺伝子発現に及ぼす運動の影響解明のための実験として、水泳による持久運動と重量負荷によるレジスタンス運動の2種類をラットに負荷する実験を開始した。本研究では肥満の予防・治療法として一般に推奨されている運動が、ob遺伝子を介して肥満抑制に貢献しているか否かを確認する。また、運動の種類(エアロビック/レジスタンス)や運動量の面から、その効果が発揮されるそれぞれの閾値を明らかにし、運動による肥満予防・対策に活用することが出来る情報を提供する。本年度は、当課題の最終年度に当り、ob遺伝子発現に及ぼす運動の影響解明のための実験として、水泳による持久運動と重量負荷によるレジスタンス運動の2種類をラットに負荷する実験を行った。本研究では肥満の予防・治療法として一般に推奨されている運動や高炭水化物食が、ob遺伝子を介して肥満抑制に貢献しているか否かを確認する。また、肥満予防に効果的な運動の種類(エアロビック/レジスタンス)を明らかに、最終報告とする。
レジンセメントにおける練和時の気泡混入量と摩耗性との関係

5種の市販レジンセメント(パナビア21、インパーバデュアル、ビスタイトレジンセメント、CRインレーセメント、クラパールDC)において気泡混入量を測定し、セメントの稠度、機械的性質(曲げ強さ)、耐摩耗性との関係についてin vitroで検討した。粉液型セメントでは、ペースト.ペースト型セメントに比べ気泡混入量が約10倍多いことがわかった。また、試料割断面に露出した気泡断面の直径を測定すると、粉液型セメントでは30μm以上の大きい気泡が多数混入されているのに対し、ペースト・ペースト型セメントでは10μm以下の小さな気泡の比率が多い傾向があった。セメントの気泡混入量と練和時の稠度との関係では、粉液タイプおよびペースト・ペーストタイプとをまとめて判断すると、傾向は明瞭ではなかった。しかし、ビスタイトレジンセメント、パナビア21、クラパールの3種のペースト・ペーストタイプのセメントにおける気泡混入量と稠度との関係では、両者の間には負の相関関係が認められた。いずれのセメントも気泡混入量が増加すると曲げ強さが減少する傾向が認められた。摩耗試験では、CRインレーセメントの耐摩耗性が最も低く、パナビア21、インパーバデュアル、クラパールDCの順に高くなり、ビスタイトレジンセメントが最も良好な耐摩耗性を示した。5種のセメント間では、気泡混入量は特に摩耗性とは関連していないようであったが、同一種のセメント試料で調べると、気泡混入量が増加すると、摩耗量も増加した。また、臨床において上記レジンセメントでキャスタブルセラミックインレーを合着し、臨床的にセメントの摩耗性を検討したところ、CRインレーセメントおよびパナビア21の摩耗量が大きい傾向が認められたが、臨床的には気泡混入量との関連は明確にはできなかった。我々は、コンポジットレジンインレーなどの臼歯部審美性インレー修復の臨床経過を観察し、インレー辺緑のレジンセメントの摩耗が問題であることを明らかにした。レジンセメントの摩耗には、フィラー含有量、モノマー成分が影響するが、さらに、練和時に微小な気泡を混入する可能性が非常に高く、この気泡の存在が摩耗に大きく関わっている可能性がある。そこで本年度は、5種の市販セメント(クラレ社製CRインレーセメント、クラパールDCセメント、パナビア21、トクソ-社製ビスタイトレジンセメント、松風社製インパーバデュアル)を用いて以下の研究を実施した。まず、レジンセメントの硬化体割断面をSEMで観察し、画像解析装置で気泡混入量を規定面積中の百分率として測定したところ、粉液タイプ(CRインレーセメントで4.89%、インパーバデュアルで2.71%)は、ペースト/ペーストタイプ(クラパールDCで0.51%、パナビア21で0.26%、ビスタイトレジンセメントで0.02%)に比べ、約10倍気泡混入量が多かった。また、粉液タイプは断面直径50μm以上の気泡が多数混入していたが、ペースト/ペーストタイプでは10μm以下のものがほとんどで、前者では練和時に気泡混入が生じ、後者では練和時に気泡は混入しにくいが、製品作製時にすでに小さな気泡が混入されている可能性があることがわかった。次いで、in vitro回転摩耗試験において、レジンセメントの摩耗量を体積減少量として測定したところ、ビスタイトレジンセメント、クラパールDCセメント、インパーバデュアル、パナビア21,CRインレーセメントの順に摩耗量は増大した。

おおむね粉液タイプは、ペースト/ペーストタイプよりも摩耗量が大きい傾向にあったが、製品によってモノマー、フィラー粒径や形態が異なり、気泡混入量との関係は明瞭にはできなかった。5種の市販レジンセメント(パナビア21、インパーバデュアル、ビスタイトレジンセメント、CRインレーセメント、クラパールDC)において気泡混入量を測定し、セメントの稠度、機械的性質(曲げ強さ)、耐磨耗性との関係についてin vitroで検討した。粉液型セメントでは、ペースト・ペースト型セメントに比べ気泡混入量が約10倍多いことがわかった。また、試料割断面に露出した気泡断面の直径を測定すると、粉液型セメントでは30μm以上の大きい気泡が多数混入されているのに対し、ペースト・ペースト型セメントでは10μm以下の小さな気泡の比率が多い傾向があった。セメントの気泡混入量と練和時の稠度との関係では、粉液タイプおよびペースト・ペーストタイプとをまとめて判断すると、傾向は明瞭ではなかった。しかし、ビスタイトレジンセメント、パナビア21、クラパールDCの3種のペースト・ペーストタイプのセメントにおける気泡混入量と稠度との関係では、両者の間には負の相関関係が認められた。いずれのセメントも気泡混入量が増加すると曲げ強さが減少する傾向が認められた。摩耗試験では、CRインレーセメントの耐摩耗性が最も低く、パナビア21、インパーバデュアル、クラパールDCの順に高くなり、ビスタイトレジンセメントが最も良好な耐磨耗性を示した。5種のセメント間では気泡混入量は特に摩耗性とは関連していないようであったが、同一種のセメント試料で調べると、気泡混入量が増加すると、摩耗量も増加した。また、臨床においてレジンセメントでキャスタブルセラミックインレーを合着し、レプリカ模型の電子顕微鏡によってセメントの摩耗性を観察したところ、パナビア21の摩耗量が大きい傾向が認められたが、臨床的には気泡混入量との関連は明確にはできなかった。
クロモグラニンAを指標とした小児のストレス評価法の確立

小児の情動変化に関する疫学調査は数多く存在するが、簡便で実用的且つ客観的に情動変化を評価する方法は確立されていない。そこで申請者は、唾液中のストレスマーカーであるクロモグラニンAの濃度変化を指標に小児の外部行動を引き起こす情動変化を客観的且つ簡便に把握するための第一歩として小児の外部行動評価法の仮説モデル、また行動評価と心理評価の関連仮説モデルを構築した。さらにクロモグラニンA濃度の量的変動を確立するため、第一の予備実験として唾液保存温度は-80度に特定し、さらに第二の予備実験として唾液採取時間を術前10分前・処置直前・術後10分後に特定した。今回の研究では上記予備研究の結果に基づき、シーラント処置を行う小児200人を対象に術前10分前・処置直前・術後10分後に唾液採取を行い、採取直後に-80度で保存し、YKO70Human Chromogranin A EIAを用いてクロモグラニンA濃度測定を実施した。今後はクロモグラニンA濃度変動パターンを分類し、クロモグラニンA濃度測定と小児の外部行動評価法の仮説モデル、さらに行動評価と心理評価の関連仮説モデルを比較検討し、ストレスを受けやすい小児を判定していく予定である。
包括的マルチフィジックス津波解析モデルの開発・汎用化と新たなＶ＆Ｖによる品質保証

東日本大震災の教訓として,津波による災害は,広域にわたり構造物の破壊を伴う激甚災害になり得ることが示された.現行の耐津波設計は,経験的かつ決定論的設計概念に基づいているため,将来の「国難」に対する,高度な設計法に関する知見を得るには不十分である.本研究では,現行の耐津波設計法の刷新に向け,高度な津波リスク評価を行うために必要な解析モデルを全て包括する3次元マルチフィジックス津波解析モデルを開発する.さらに「Verification & Validation (V&V)」の新たな方法論として,解析モデルの計算コストの品質を保証するための枠組みを新たに構築する.東日本大震災の教訓として,津波による災害は,広域にわたり構造物の破壊を伴う激甚災害になり得ることが示された.現行の耐津波設計は,経験的かつ決定論的設計概念に基づいているため,将来の「国難」に対する,高度な設計法に関する知見を得るには不十分である.本研究では,現行の耐津波設計法の刷新に向け,高度な津波リスク評価を行うために必要な解析モデルを全て包括する3次元マルチフィジックス津波解析モデルを開発する.さらに「Verification & Validation (V&V)」の新たな方法論として,解析モデルの計算コストの品質を保証するための枠組みを新たに構築する.