hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
機能性流体による力学的脳組織模擬における流動現象の解明と手術シミュレータへの展開

MR流体を用いた遭遇型力覚提示装置のモデルベース設計のために,術具が流体中を移動する際の分散粒子の挙動を数値シミュレーションで解析し,発生抵抗力を算出可能なフレームワークの高速化を行った.離散要素法を用いMR (Magnetorheological)流体を強磁性体粒子が分散媒中に存在する一般的な固液二相流としてモデリングし,磁場を印可すると鎖状クラスタが形成され,このクラスタを切断するときの切断抵抗力を計算することが可能である.マルチコアCPU/GPUを用いた高速化により計算できるMR流体の体積を0.8x1.9x1.0 [mm]程度まで拡大した.これまでの切断抵抗力での評価に加え,流れ場を可視化することで粒子の挙動の評価を行った.シミュレーションと同容量の流体を切断しデジタルマイクロスコープで鎖状クラスタの挙動を撮影可能な可視化実験装置を開発した.撮影した映像をPIV解析することで,シミュレーション結果と定量的に比較することが可能である.また,切断抵抗力や流れ場の可視化といった定量的評価に加え,官能試験によってMR流体による生体組織切断感覚提示手法の評価を行った.生体軟組織等の実物を切断した場合と,MR流体によって再現した場合の違いをヒトがどのように感じているかを複数の被験者に対してアンケートを行うことで明らかにした.これらのMR流体に関する基礎研究に加えて手術シミュレータのシステム構築も行っている.有限要素法に基づき生体軟組織をモデリングし,この仮想臓器をヘラで圧排した際の反力を数値計算で求め,本研究で開発中の力覚提示装置にて実際のヘラを介して求めた反力を操作者に提示できるようにした.本システムについて,IEEE ROBIO 2018にて発表し,Finalists of Best Conference Paperに選出された.マイクロスコープを使った可視化実験を行ったところ,数値シミュレーションによって予測した鎖状クラスタ切断時の流れ場と異なった流れ場が観察された.数値シミュレーションでは壁面近傍の粒子を固定する境界条件を設定していたが,可視化実験結果では壁面と粒子の間に滑りが発生しており,鎖状クラスタが切断されつつ,切断方向に全体的に滑っていく現象が見られた.このため,数値シミュレーションの境界条件について検討する必要がある.また,既製品の流体で使用されている分散媒等の成分が明らかにされていないため,物性値が不明といった問題があり,シミュレーションの高精度化に課題を残している.これまで既製品の流体を購入して使用していたため,物性値が不明といった問題があった.そこで,強磁性体粒子と分散媒を自ら選定し,調製することでそれぞれの成分が明らかなMRを使用することとする.これを用いて,各成分の物理特性を個別に取得し,数値シミュレーションに反映する.MR流体を用いた遭遇型力覚提示装置のモデルベース設計のために,術具が流体中を移動する際の分散粒子の挙動を数値シミュレーションで解析し,発生抵抗力を算出可能なフレームワークを開発した.離散要素法を用いMR (Magnetorheological)流体を強磁性体粒子が分散媒中に存在する一般的な固液二相流としてモデリングし,磁場を印可すると鎖状クラスタが形成されることを数値シミュレーション上で確認することができた.また,0.0025立方ミリメートルのMR流体を切断した際の切断抵抗力を計算可能とした.使用している流体の体積が異なるが,MR流体の切断試験実験で得られた切断抵抗力と趨勢が一致した.従来,MR流体を入れた容器にかかる力をロードセルで取得し,術具にかかる力を間接的に取得していたが,MR流体を用いた力覚提示の精度を向上するために,術具に起歪部を設け歪みゲージを貼ることで,術具にかかる力を直接計測可能とした.この情報をもとに有限要素法に基づいて計算された切断抵抗力に従って力制御するプログラムを現在開発中である.また,これまで生体軟組織の切断感覚提示している場所(手元)と変形・切断の様子を示したコンピュータグラフィックス画面(目の前のモニタ)の場所が異なっており,現実感に限界があった.そこで,MR流体上にプロジェクタで生体組織の変形挙動を投影することで,力覚情報と視覚情報を同じ場所で提示することが可能なり,現実感を向上させることに成功した.この開発したVisual Haptic Displayを,国際会議Asia Hapticにてデモンストレーション展示し,Honorable Mention Awardに選出された.DEM(離散要素法)の計算においては,対象とする粒子(強磁性体粒子)の数が増大するにつれ,飛躍的に計算コストが上昇する.対象とするMR流体の強磁性体粒子は,1立方センチメートル中に約8億個存在するため,計算が極めて困難である.このため,数値シミュレーションの高速化と実験方法の見直しを行った.高速化には,マルチコアCPU(Central Processing Unit) / GPU(Graphics Processing Unit)を用いた並列計算を用いることとした.また,実験方法の見直しにおいては,25平方ミリメートル程度の小容量のMR流体に磁場を印可し,これを切断することで抵抗力を測定可能な試験装置を開発した.今後,この小容量のMR流体の切断抵抗力試験結果を数値シミュレーションの妥当性検証のために使用していく.MR流体を用いた遭遇型力覚提示装置のモデルベース設計のために,術具が流体中を移動する際の分散粒子の挙動を数値シミュレーションで解析し,発生抵抗力を算出可能なフレームワークの高速化を行った.離散要素法を用いMR (Magnetorheological)流体を強磁性体粒子が分散

媒中に存在する一般的な固液二相流としてモデリングし,磁場を印可すると鎖状クラスタが形成され,このクラスタを切断するときの切断抵抗力を計算することが可能である.マルチコアCPU/GPUを用いた高速化により計算できるMR流体の体積を0.8x1.9x1.0 [mm]程度まで拡大した.これまでの切断抵抗力での評価に加え,流れ場を可視化することで粒子の挙動の評価を行った.シミュレーションと同容量の流体を切断しデジタルマイクロスコープで鎖状クラスタの挙動を撮影可能な可視化実験装置を開発した.撮影した映像をPIV解析することで,シミュレーション結果と定量的に比較することが可能である.また,切断抵抗力や流れ場の可視化といった定量的評価に加え,官能試験によってMR流体による生体組織切断感覚提示手法の評価を行った.生体軟組織等の実物を切断した場合と,MR流体によって再現した場合の違いをヒトがどのように感じているかを複数の被験者に対してアンケートを行うことで明らかにした.これらのMR流体に関する基礎研究に加えて手術シミュレータのシステム構築も行っている.有限要素法に基づき生体軟組織をモデリングし,この仮想臓器をヘラで圧排した際の反力を数値計算で求め,本研究で開発中の力覚提示装置にて実際のヘラを介して求めた反力を操作者に提示できるようにした.本システムについて,IEEE ROBIO 2018にて発表し,Finalists of Best Conference Paperに選出された.マイクロスコープを使った可視化実験を行ったところ,数値シミュレーションによって予測した鎖状クラスタ切断時の流れ場と異なった流れ場が観察された.数値シミュレーションでは壁面近傍の粒子を固定する境界条件を設定していたが,可視化実験結果では壁面と粒子の間に滑りが発生しており,鎖状クラスタが切断されつつ,切断方向に全体的に滑っていく現象が見られた.このため,数値シミュレーションの境界条件について検討する必要がある.また,既製品の流体で使用されている分散媒等の成分が明らかにされていないため,物性値が不明といった問題があり,シミュレーションの高精度化に課題を残している.引き続きマルチコアCPU/GPUを用いた並列計算により高速化を行う.また,アルゴリズムレベルでの簡略化を行い,高速化を行う.複数GPUを用いた高速化にも着手する.これらの高速化だけでは前述の25平方ミリメートルのMR流体の切断シミュレーションを実現することは困難であると予想されるため,実験とシミュレーションのスケーリングの方法について検討する.また,検証用に単位体積当たりの粒子数が少ないMR流体を調製し,切断実験をおこない,これと比較することも検討する.これまで既製品の流体を購入して使用していたため,物性値が不明といった問題があった.そこで,強磁性体粒子と分散媒を自ら選定し,調製することでそれぞれの成分が明らかなMRを使用することとする.これを用いて,各成分の物理特性を個別に取得し,数値シミュレーションに反映する.
サブユニット間ヘム架橋型シトクロムbにおけるヘム特異的アセンブリー機構

研究代表者は呼吸鎖電子伝達系酵素について大腸菌およびミトコンドリアを用い、構造と機能の解析という立場から一貫して研究を続けている。この間、大腸菌呼吸鎖については末端酸化酵素であるシトクロムbo複合体の精製などを通して、その構成成分の実体を明らかにしてきた。本公募研究で対象とするコハク酸脱水素酵素(SDH)複合体は4つのサブユニットにFAD、3種の鉄-イオウクラスターおよびヘムbと計5つの補欠分子族を含む珍しい性質を持った酸化還元酵素である。この中で膜への結合部位と考えられているシトクロムb成分は疎水性の高い、大(cybl)、小(cybs)のサブユニットから構成されている。最近、MCDなどの物理化学的解析から、ヘムbが両サブユニットに存在するヒスチジン残基を介して架橋する、特徴的な結合様式をとっている事が予想される結果が得られた。そこで本研究ではこのヒスチジン残基を同定する目的で、cybLに3つ、cybSに2つ存在するヒスチジン残基を部位特異的変異により他のアミノ酸に置換し、その影響を解析した。その結果cybLのHis-84とcybSのHis-71を他のアミノ酸に置換した時、ヘムbの結合が見られなくなった。つまりコハク酸脱水素酵素のシトクロムbにおいては、ヘムbが2つのサブユニットのヒスチジンと相互作用し、架橋した形で存在している事が明らかになった。ヒトや回虫などミトコンドリアの複合体IIのシトクロムb成分の一次構造を調べたところ、この2つのヒスチジンは保存されており、複合体IIヘムは共通な結合様式をとっていると考えられた。またヘム合成系酵素(δ-アミノレブリン酸合成酵素)欠損株を用いた実験から、活性のある複合体IIの膜へのアセンブリーには、ヘムbが必須であることが判った。
高齢者の「感動」と健康に芸術的風景写真映像は寄与するか？

芸術的風景写真映像メディア(FAPM)を作成し、その視聴により高齢者に「感動」および健康の維持・増進に関連する心理生理的変化が生じるかを明らかにするため、下記の内容を実施した。1.昨年度作成したFAPMおよびコントロール映像をクロスオーバー法により対象者に視聴させ、両者をアウトカム指標を比較した。対象者は、23人(男7人、女16人)であった。年齢構成は前期高齢者16人、後期高齢者7人であった。主観的評価として、二次元気分尺度を測定したところ、FAPM映像視聴後に覚醒度は有意に低下(沈静)し、快適度が有意に高まった(p<0.05)。生理的指標として、唾液アミラーゼ、血圧、脈拍を測定したところ、血圧・脈拍ではFARMとコントロール映像で有意な差は認められなかった。2.質的評価として、映像により想起するもの、気分を聴取した。コントロール映像では、想起される内容は、建物・そうじ、印象としては無機質、退屈という内容であった。FAPMでは、コントロール映像よりも想起される内容が多く、過去の登山や旅行についての回想、撮影場所の推定などがあり、気持ちとしては穏やかな気分、落ち着く、うっとりするなどが見られたが、個人による差が大きいことが示唆された。3.NIRS測定:11人(男5人、女6人:前期高齢者7人、後期高齢者4人)に実施したところ、有意ではないが、FAPM映像の方が血流が減少する傾向と反応時間が遅い傾向が見られた。対象数を増やす必要性がある。芸術的風景写真映像メディア(FAPM)を作成し、その視聴により高齢者に「感動」および健康の維持・増進に関連する心理生理的変化が生じるかを明らかにするため、本年度は、次のことを実施した。1.「感動」の喚起方法や感動の評価に関する先行研究の確認:文献検討および団体のHP等からの情報収集と専門知識を有する研究者からの助言を得た。2.心理・生理的変化を評価するためのアウトカム指標の検討:主観的評価として、リラックス感尺度、二次元気分尺度、STAIを使用すべく検討を行った。生理変化の指標として、唾液アミラーゼ濃度、脈拍数、呼吸数に加え、NIRSを使用できるかを検討した。3.FAPMおよびコントロール映像の撮影と試作品の作成:FAPMとして、研究協力者であるプロ写真家に映像の撮影と編集を依頼し、試作品を作成した。また、コントロール映像として、狭義の灰色である808080の色彩を用いている研究もあったが、一定時間視聴するとネガティブな反応を引き起こす可能性が考えられることから、FAPMと同じく風景映像ではあるが感動を喚起しないであろうと思われる無機質な映像を独自に撮影し、コントロール映像の試作品を作成した。高齢者のうち、FAPMを視聴する対象として適切な者を選定するために、地域在住高齢者に対して「健康と地域の活動・写真に関する調査」を実施した。その結果、自治会活動やクラブ活動をしている者や健康講座に参加する高齢者にとって、写真は身近なものであり、写真に関心が高いものは、知的能動性が高く、社会交流も活発であることが示唆された。対象者とする高齢者をどのような特性のある者にするかを検討するため、地域在住高齢者の「健康と地域の活動・写真に関する調査」を実施した。また、アウトカム指標の検討を行うことができた。しかし、本年度中に、芸術的風景写真映像メディアを作成する予定であったが、どのような映像をコントロール映像にするかについて併せて検討したところ、「感動」を喚起しないが、ネガティブな変化を喚起しないようなコントロール映像を独自に撮影することにしたため、試作品の作成にとどまった。芸術的風景写真映像メディア(FAPM)を作成し、その視聴により高齢者に「感動」および健康の維持・増進に関連する心理生理的変化が生じるかを明らかにするため、本年度は下記の内容を実施した。1.アウトカム指標の検討:専門知識を有する研究者からの助言を得て、アウトカム指標を決定した。2.FAPMおよびコントロール映像の作成:FAPMとして、研究協力者であるプロの写真家に映像の撮影と編集を依頼し、昨年度作成した試作品の内容・時間を修正し、芸術的風景映像メディアを完成させた。また、コントロール映像も昨年の試作品を元に無機質な画像を編集した映像メディアを完成させた。3.心理・生理的変化するためのアウトカム指標の測定方法の検討:主観的評価として、二次元気分尺度、POMSを高齢者に協力を依頼し、測定したところ、負担が少なく短時間で測定することが可能であった。また、表情の変化を録画指標化を試みたが、映像を視聴しながらの録画は照度が低いため鮮明な映像が撮影できず、十分な分析が困難であることが明らかになった。生理的指標として、唾液アミラーゼ、脈拍を測定したが、機器と測定施設の環境上の制限から、タイムリーに測定状況を観察できないことから、脈拍の測定漏れが生じる可能性が示唆された。また、NIRS測定は支障なく実施できることがわかった。質的評価として、映像視聴により想起するもの、気分を聴取することができたが、個人による差が大きいことが示唆された。アウトカム指標のうち、生理的変化を測定する機器について、性能と価格を考慮して適切なものを選定するための時間がかかったこと。また、被験者のリクルートが順調に進まなかったことによる。

1.昨年度作成したFAPMおよびコントロール映像をクロスオーバー法により対象者に視聴させ、両者をアウトカム指標を比較した。対象者は、23人(男7人、女16人)であった。年齢構成は前期高齢者16人、後期高齢者7人であった。主観的評価として、二次元気分尺度を測定したところ、FAPM映像視聴後に覚醒度は有意に低下(沈静)し、快適度が有意に高まった(p<0.05)。生理的指標として、唾液アミラーゼ、血圧、脈拍を測定したところ、血圧・脈拍ではFARMとコントロール映像で有意な差は認められなかった。2.質的評価として、映像により想起するもの、気分を聴取した。コントロール映像では、想起される内容は、建物・そうじ、印象としては無機質、退屈という内容であった。FAPMでは、コントロール映像よりも想起される内容が多く、過去の登山や旅行についての回想、撮影場所の推定などがあり、気持ちとしては穏やかな気分、落ち着く、うっとりするなどが見られたが、個人による差が大きいことが示唆された。3.NIRS測定:11人(男5人、女6人:前期高齢者7人、後期高齢者4人)に実施したところ、有意ではないが、FAPM映像の方が血流が減少する傾向と反応時間が遅い傾向が見られた。対象数を増やす必要性がある。平成29年度に、芸術的風景写真映像メディアとコントロール映像を作成する。パイロットスタディを実施した後、健康教室等に参加している地域在住の高齢者を対象としてポスター、チラシ、HP等で募り、本試験を実施し、データ収集を行う。パイロットスタディを早急に分析して、本調査を実施する。芸術的風景映像メディア(FAPM)の作成が試作品段階にとどまったために、研究協力者へ支払う制作費が繰り越しとなった。また、データ収集もFAPMの完成後になるため、そのための物品・消耗品費が繰り越しとなった。本試験の実施が遅れているために、そのための消耗品や謝金が繰り越しになった。今年度、本試験を実施するのでその経費として使用する。芸術的風景映像メディア(FAPM)の作成費、およびデータ収集に関わる備品・消耗品として使用する。
バリオン振動を用いたダークエネルギー探査と銀河バイアスの非線形効果

本年度は、宇宙論的N体シミュレーションを用いて、将来の広視野深宇宙銀河赤方偏移探査から精密に測定されると期待される、銀河分布の空間統計に対する理論テンプレートを構築に取り組んだ。将来観測からは統計誤差の非常に小さい統計量の測定が期待されるため、理論側も少なくとも同程度以上に高精度のモデル構築をしなければならない。特に、宇宙晴れ上がり前の光子・バリオン混合流体の音響振動の微小な痕跡が現れるスケールに注目してモデル構築を進めてきた。また、このバリオン音響振動の情報を用いて暗黒エネルギーの性質について正しく情報を引き出すための方法論を検討してきた。具体的には、揺らぎの進化過程で混入する非線形性の高精度な計算を行った。この非線形性には、構造の純粋な重力進化、赤方偏移から距離に変換する際に混入する銀河の特異速度の影響(=赤方偏移歪み)、及び、銀河分布とその背景にあるバリオン及び暗黒物質全体の分布の違い(=銀河バイアス)の三つの要因が挙げられる。本年度は、大規模なN体シミュレーションを行うとともに、従来の解析的モデルに取り入れられていなかった項を導出し、これらの相互比較により精度を評価し、非線形重力進化、赤方偏移歪みのモデルを完成させた。また、このモデルの枠内で将来観測計画から得られると期待される暗黒エネルギーの制限を見積もった。この際、従来行われてきたパワースペクトルの等方成分のみではなく、非等方成分から来る情報を加えることで、より多くの情報を取り出すことが可能であり、暗黒エネルギーに対して強い制限を課すことができることを実証した。銀河の空間分布に現れるバリオン音響振動(BAO)の痕跡を標準物差として用いると暗黒エネルギーのモデルに制限をつけることができる。このためには銀河分布の統計量を正確に予言することが必要だ。本研究課題では、摂動論、N体シミュレーションを用いてこの課題に取り組んでいる。統計量の正確な予言を困難にする要因として、構造の非線形重力進化及び赤方偏移歪みが考えられる。本研究では、はじめにこれらの要素がBAOの与える特徴的距離に対してどの程度影響するか摂動論を用いて定量的に評価した。その結果、最も単純な線形理論に基づいた取り扱いでは5パーセント程度の誤差が生じうるが、近年のスローンデジタルスカイサーベイのデータ解析に用いられた新しい取り扱いにより、これらによる誤差をサブパーセントレベルに抑えられることを示した。次に、より正確に統計量を予言できると考えられているN体シミュレーションそのものの誤差評価を行った。線形近似の成り立つ大きな距離において、線形理論の予言から数パーセントのずれが生じることを発見し、これはシミュレーションのボックスサイズの有限性から来るものであることを突き止めた。そして、このずれを説明する解析的モデルを提案した。この方法によりボックスサイズの有限性による効果を取り除いた後、N体シミュレーションと最近提唱されているいくつかの解析モデルとの予言の比較を行った。この結果、BAOの特徴的距離程度において、各モデルとシミュレーションの結果の不一致の具合は1パーセント程度と、大変精度よく予言できることを示した。次世代広視野銀河赤方偏移探査からBAOのスケールを測定し、暗黒エネルギーを特徴づける状態方程式パラメタを数%の精度で決定することが観測的宇宙論にとって当面の大きな目標である。これを達成するためには、銀河分布のパワースペクトルをサブパーセントレベルという今までにない高精度で理論予言することが不可欠になってきた。本研究課題では、摂動論、N体シミュレーションを用いてこの問題に取り組んでいる。正確な理論予言を困難にする要因として、3つの非線形過程:構造の重力進化、赤方偏移歪み、及び、銀河バイアスが考えられる。昨年度の非線形重力進化の研究をさらに発展させ、N体シミュレーションのサイズの有限性に起因する誤差を理論的に取り除く手法を開発した。その結果、BAOの測定にとって重要なスケール全体でサブパーセントレベルの精度を達成した。さらに、今年度は銀河の特異速度場に起因する赤方偏移歪みの影響を取り入れた解析に着手した。既存のモデルの精度と限界を明らかにした。この結果、非線形重力進化、赤方偏移歪みの2点のみを考慮した場合において、本研究で達成した精度は、次世代広視野銀河サーベイの観測データと比較したときに、その期待される統計誤差に比べて系統誤差を十分小さく抑えることができるレベルに達していることが分かった。本年度は、大規模なN体シミュレーションを行うとともに、従来の解析的モデルに取り入れられていなかった項を導出し、これらの相互比較により精度を評価し、非線形

重力進化、赤方偏移歪みのモデルを完成させた。また、このモデルの枠内で将来観測計画から得られると期待される暗黒エネルギーの制限を見積もった。この際、従来行われてきたパワースペクトルの等方成分のみではなく、非等方成分から来る情報を加えることで、より多くの情報を取り出すことが可能であり、暗黒エネルギーに対して強い制限を課すことができることを実証した。
津波漂流物による建物の衝突崩壊解析技術の構築と避難ビルの設計支援

東北地方太平洋沖地震以降,構造上安全性に優れた津波避難ビルの必要性が高まっているが,流体力が建物被害に及ぼす影響は明らかになっていないなど,依然として検討すべき課題がある.本申請課題では,地震応答と津波作用,津波漂流物の衝突現象を再現した連続解析を行い,それぞれの外力が建物被害に及ぼす影響を数値的に評価した.さらに,構造物に及ぼす津波力の大きさとその分布を正確に把握するために,水理実験および安定化有限要素法による流体解析を実施し,推定波力の適用範囲などの有用な知見を得た.先の東日本大震災を受け,浮力と流体力,さらには漂流物による衝撃力を受ける可能性のある津波避難ビルの建築基準策定が進んでいる.その適正な基準を策定する上で,流体力の評価および津波漂流物との衝突に対するビルの強度評価をなるべく正確に実施する必要がある.そこで本申請課題では,粒子法に基づいた津波シミュレーションによる流体力の算出,および独自開発されたASI-Gauss法に基づいた崩壊解析による建物の対津波漂流物被害評価を実施し,津波避難ビルに必要とされる基本仕様を明確化することを目的とする.その第一段階として,今年度はまず,地震と津波ならびにそれに伴う漂流物の衝突の際に,一般的な鋼構造建築物がどのような挙動をするのか,また,それらのどの外力に対しても耐えられる構造の設計仕様はどのようなものになるのか,数値解析に基づいた検討を行った.6層3スパンの鋼構造モデルに東日本大震災の際の気仙沼波を入力して地震応答解析を行った後,構造モデルに浮力と流体力を加え,さらに船舶を模擬した漂流物モデルを衝突させ,構造モデルの挙動を調べた.さらに,漂流物が建物に衝突する前後の流体力と速度,建物の層間変形角の推移を調べた.その結果,建物に壁があり,浸水深が大きくかつ漂流物の喫水が大きい場合,抗力が建物1階柱の損傷に大きな影響を与えたことを確認した.また,浸水深が小さい場合,漂流物が建物の下層部に衝突し,1階の柱が損傷する可能性が高い.この場合は特に衝突力が局所的に作用する方が損傷に与える影響が顕著となる.さらに,抗力による影響は漂流物の衝突による影響より小さいことが分かった.最後に,津波の流速が大きい場合,建物1階柱の損傷に対して抗力の影響が大きいことが確認された.特に,漂流物の水面下投影面積が大きい場合,建物の被害が大きいことが分かった.先の東日本大震災を受け、浮力と流体力、さらには漂流物による衝撃力を受ける可能性のある津波避難ビルの建築基準策定が進んでいる。その適正な基準を策定する上で、流体力の評価および津波漂流物との衝突に対するビルの強度評価をなるべく正確に実施する必要がある。そこで本申請課題では、粒子法に基づいた津波シミュレーションによる流体力の算出、および独自開発されたASI-Gauss法に基づいた崩壊解析による建物の対津波漂流物被害評価を実施し、津波避難ビルに必要とされる基本仕様を明確化することを目的とする。今年度は粒子法による津波シミュレーション結果を用い、流体力を含めた津波外力の適切な算定を実施し、得られた津波外力の算定値に基づき、建築構造モデルに流体のみが作用した場合の影響を調査した。次に、RC造の津波避難ビルに対し地震応答および津波波力作用連続解析を行うことで、地震力、津波波力がビルに与える影響を調査した。浮力作用による部材の強度低下の有無で比較すると、両者の層間変形角に大きく差が生じたことから、浮力がRC造建物に与える影響が大きいことが分かった。また、建物に開口部を設けると、抗力や静水圧荷重が小さくなることに加え建物に作用する浮力が低減され、浮力作用による部材強度の低下率を減少させることができるため、建物に生じた層間変形角が大きく減少することが分かった。先の東日本大震災を受け、浮力と流体力、さらには漂流物による衝撃力を受ける可能性のある津波避難ビルの建築基準策定が進んでいる。そこで本申請課題では、粒子法に基づいた津波シミュレーションによる流体力の算出、および独自開発されたASI-Gauss法に基づいた崩壊解析による建物の対津波漂流物被害評価を実施し、津波避難ビルに必要とされる基本仕様を明確化することを目的とした。今年度は安定化有限要素法による津波シミュレーション結果を用い、流体力を含めた津波外力の適切な算定を実施し、得られた津波外力の算定値に基づき、建築構造モデルに流体のみが作用した場合の影響を調査した。次に、S造の津波避難ビルに対し地震応答および津波波力作用連続解析を行うことで、地震力、津波波力がビルに与える影響を調査した。その結果、壁が無い構造は抗力を逃すために津波に対し優位性が高いが、その場合にも漂流物の衝突力およびその後の抗力を受けるため、想定される漂流物の最大重量から衝突力のピーク値を見積もり、最大層間変形角が十分低くなるように設計する必要があることが分かった。また、浸水深が比較的小さい場合にも、漂流物の衝撃力により低層部の柱が損傷し、建物が倒壊する危険性があることが定量的に確認された。さらに、構造物に及ぼす津波力の大きさとその分布を正確に把握するために、水理実験および安定化有限要素法による流体解析を実施し、推定波力の適用範囲などの有用な知見を得た。

東北地方太平洋沖地震以降,構造上安全性に優れた津波避難ビルの必要性が高まっているが,流体力が建物被害に及ぼす影響は明らかになっていないなど,依然として検討すべき課題がある.本申請課題では,地震応答と津波作用,津波漂流物の衝突現象を再現した連続解析を行い,それぞれの外力が建物被害に及ぼす影響を数値的に評価した.さらに,構造物に及ぼす津波力の大きさとその分布を正確に把握するために,水理実験および安定化有限要素法による流体解析を実施し,推定波力の適用範囲などの有用な知見を得た.今年度は、モーションキャプチャシステムを用いて流体内における部材の挙動計測を正確に実施し、解析技術の定量的評価を行った。また、津波漂流物のパラメータ、建築構造のパラメータを変化させた解析を行い、避難ビルを設計する上での指針の方向性がある程度示唆できた。そのため、ほぼ計画通りに進んでいると判断した。計算工学引き続き九州大の研究チームと流体解析に関する連携を進め、避難ビルの設計指針を固める上での重要な情報を取得してく予定である。浮力・流体力のみの作用下での挙動解析の実施と崩壊解析技術のVerification(定性的評価)まで順調に進んでおり,粒子法による流体解析へのデータ変換作業も始まっている.そのため,ほぼ計画通りに進んでいると判断した.予算が少し減ったため,模擬崩壊実験の実施までは難しい可能性が出てきた.しかし,九州大の研究チームと流体解析に関する連携が始まったため,この方面の研究を充実させて遂行していきたい.残額が669円と少なく,予算の執行に困難が生じたため.次年度予算と合わせ,物品などの購入に充てる予定である.
ヘテロDiels-Alder反応を利用する(-)‐スワインソニンのキラル合成

近年、細胞表面に存在する糖蛋白や糖脂質の糖鎖が生体機能の発現、増強に密接に係わっていることが明らかとなってきた。一方糖加水分解酵素(グリコシダーゼ)は、これら糖鎖が係わる作用を支配していると考えられている。(-)-スワインソニンは、マメ科植物より単離されたアルカロイドであるが、その構造がα-マンノースの直鎖構造と類似しているため、α-マンノシダーゼの特異的阻害により、糖蛋白糖鎖の構造修飾に基づくウイルス等に対する様々な作用を発現することが報告されている。中でも、最近特に興味する報告は、癌増殖及び癌転移抑制に関するものである。申請者は、このような薬理的特性を有する(-)-スワインソニンを、従来にない新しい構想でキラル合成することを計画し、所期の目的を達成することができた。(-)-スワインソニンの合成計画はN-アシルニトロソ化合物の分子内へテロDiels-Alder反応を利用する点を骨子とする。そこで、初めにD-リンゴ酸より出発し、官能基変換を経て7行程でS配置を有するキラルなどヒドロキサム酸を合成し、これを過ヨウ素酸塩で酸化することによりN-アシルニトロソ化合物を生じさせた。本化合物は直ちに分子内環化反応を起こしオキサジノラクタム体へ変化した。次いで、オキサジノラクタム体のN-O結合を還元的に切断後、側鎖の二重結合に四酸化オムミウムを作用させて立体選択的に2個の水酸基を導入した。ここに得られたジオールラクタム体にトリフェニルホスフィン及び四臭化炭素を作用させて脱水閉環し、最後に二級水酸基の保護基を除去することにより(一)-スワインソニンを合成することに成功した。
マイクロマシニングによる弾性表面波ジャイロスコープの研究

圧電基板としてLiNbO3 128度回転Y板を用い、周波数を15MHz、振動モードをレイリー波として、ジャイロセンサを設計した。圧電基板表面には、定在波励起用の櫛形電極1組と反射器を2組、これに対して、2次波を検出するための電極と反射器が2組ずつ向かい合ったものが、直交して配置してある。それぞれの電極が交差した領域に、摂動電極を配置している。この交差部でのコリオリ力による2次的に発生する表面波を検出するのが、このセンサの原理である。通常ではこれらの波動はお互いに打ち消しあって、外から観測することはできない。しかし、このセンサでは、1波長間隔で分散配置された摂動電極により、特定な位相関係の波動だけを強く励振することで、検出可能な構造としている。等価回路による動作解析の結果、2πrad/sの回転角速度で、1Vの駆動電圧に対して、数十mVの出力が得られることがわかった。電極はアルミ及びクロムを用いてフォトプロセスにより製作され、電極全体の大きさは25x45mm2である。製作されたジャイロの検出用電極のアドミタンス特性を計測した結果、反共振のQ値が予想より大幅に低く、駆動用電極との共振の一致は見られず、検出出力は数百μV以下になってしまうことが分かった。また、中央の摂動電極による表面波の散乱が観測され、駆動用の信号が検出用電極に回り込んでしまうことが分かった。さらに、摂動電極の振動状態を調べたところ、理想的な振動状態にないものが数多くあり、同時にはっきりとした定在波の励起も見られず、検出出力の低下が予想された。製作したジャイロの出力信号が微弱で、容易に観察する事ができないため、このジャイロをターンテーブルにのせて周方向に振動させ、ジャイロの出力信号と振動をロックさせて検出する手法を用いたが、角速度検出信号を確認する事はできなかった。弾性表面波ジャイロスコープの基本原理に基づき,駆動周波数10MHzの弾性表面波ジャイロスコープを試作した.入出力電極のアドミタンス特性の検証,圧電基板上の弾性表面波の分布状況の観察など基礎実験を行った.結果,駆動電極,検出電極と反射器の位置関係に不都合があることがわかった.反射器が駆動波を強く反射するように反射器を配置すると,その反射器が検出波を打ち消し,逆に検出波を強く反射するように反射器を配置すると,駆動波が打ち消される.構造上,回転信号の検出が困難になっているというものである.このような問題に対し,電極パターン,それらの電極の配置,弾性表面波の励起方法,信号検出などを工夫した新たな弾性表面波ジャイロスコープを考案した.(1)弾性表面波の進行波を駆動波する弾性表面波ジャイロスコープ.(2)2周波数で弾性表面波を励起する弾性表面波ジャイロスコープ.(3)駆動電極と検出電極の配置が直交する弾性表面波ジャイロスコープの以上3タイプである.また,(2),(3)については設計,試作を行った.励起する弾性表面波のバルク波を抑えるため,駆動周波数を50MHzとしたが,同時に素子の小型化の試みともなった.また,圧電基板上IDTの等価回路法による解析を基にした,弾性表面波ジャイロスコープの設計を支援するシミュレーションプログラムも制作した.これにより,設計段階で入出力電極のアドミタンス特性や電圧電送特性,反射器の反射特性などの情報を知ることができる.これを設計にフィードバックし,より仕様に近い弾性表面波ジャイロスコープを設計できるようになった.圧電基板としてLiNbO3 128度回転Y板を用い、周波数を15MHz、振動モードをレイリー波として、ジャイロセンサを設計した。

圧電基板として127.8度Ycut,LiNbO3を用い、周波数を15MHz、振動モードをレイリー波として、ジャイロセンサを設計した。表面電極は、駆動用電極と、検出用電極、およびそれぞれの反射器を直交して配置し、その交差部に、摂動電極を配置している。定在波励起用の櫛形電極1組と反射器を2組、これに対して、2次波を検出するための電極と反射器が2組ずつ向かい合ったものが、直交して配置してある。それぞれの電極が交差した領域でのコリオリ力による2次的に発生する表面波を検出するのが、このセンサの原理である。通常ではこれらの波動はお互いに打ち消しあって、外から観測することはできない。しかし、このセンサでは、1波長間隔で分散配置された摂動電極により、特定な位相関係の波動だけを強く励振することで、検出可能な構造としている。電極はアルミおよびクロムで製作された。電極全体の大きさは、42×27mm^2である。等価回路による動作解析の結果、2πrad/sの回転角速度で、1Vの駆動電圧に対して、数十μVの出力が得られることがわかった。圧電基板としてiNb03 128度回転Y板を用い、周波数を15MHz、振動モードをレイリー波として、ジャイロセンサを設計した。圧電基板表面には、定在波励起用の櫛形電極1組と反射器を2組、これに対して、2次波を検出するための電極と反射器が2組ずつ向かい合ったものが、直交して配置してある。それぞれの電極が交差した領域に、摂動電極を配置している。この交差部でのコリオリ力による2次的に発生する表面波を検出するのが、このセンサの原理である。等価回路による動作解析の結果、2πrad/sの回転角速度で、1Vの駆動電圧に対して、数十mVの出力が得られることがわかった。電極はアルミ及びクロムを用いてフォトプロセスにより製作され、電極全体の大きさは25x45mm2である。製作されたジャイロの検出用電極のアドミタンス特性を計測した結果、反共振のQ値が予想より大幅に低く、駆動用電極との共振の一致は見られず、検出出力は数百μV以下になってしまうことが分かった。また、中央の摂動電極による表面波の散乱が観測され、駆動用の信号が検出用電極に回り込んでしまうことがわかった。さらに、摂動電極の振動状態を調べたところ、理想的な振動状態にないものが数多くあり、同時にはっきりとした定在波の励起も見られず、検出出力の低下が予想された。製作したジャイロの出力信号が微弱で、容易に観察する事ができないため、このジャイロをターンテーブルにのせて周方向に振動させ、ジャイロの出力信号と振動をロックさせて検出する手法を用いたが、角速度検出信号を確認する事はできなかった。
抗CD80/86抗体により誘導される免疫寛容維持機序の解析

制御性T細胞(以下、Treg)が免疫抑制、免疫寛容の中心であると提唱され(Wood KJ and Sakaguchi S. Nature Rev Immunol 2003;3:199-210)、10数年が経過した。仮に、Tregが免疫抑制の主役であると仮定して、特定抗原に対して寛容を示すTregが新たに胸腺から供給されるna&iuml;ve T細胞を教育しているのか否かは解明されていない。また、移植された免疫寛容なTregがどこに移動し、どのように作用しているかも解明されていない。当研究ではマウス心臓移植モデルを用いて、抗CD80/86抗体により誘導されたTregによる免疫寛容がどのように維持されるのかについて調査、解析する。急性拒絶反応に関してはシクロスポリン等の免疫抑制薬やステロイドの使用により、一定の制御が可能になった。しかし、長期生着の重要な因子である免疫寛容維持の機序は解明されておらず、慢性拒絶反応には非特異的薬剤の投与に依存することが多かった。つまり、免疫寛容維持の機序を解明することが最新の移植医療の命題であり、今後の臨床応用に繋がると考えられる。2018年度はマウス移植心の生着延長期間の測定と制御性T細胞の誘導の確認を中心に行った。マウス心臓移植モデル(レシピエントB6マウス、ドナーBalb/cマウス使用)にCD80/86抗体を術後5日間枚毎日腹腔内投与し、100日以上の長期生着群の作成を完了した。長期生着心臓をもつマウスの脾臓を採取し、CD3やCD4、Foxp3陽性細胞絶対数・割合の測定した。また、ドナーに対するアロ反応性が抑制されていることも確認した。心臓移植長期生着マウスの作成が最も時間のかかる工程であり、その作成が順調だったため。免疫寛容細胞によるナイーブT細胞への寛容伝達の確認と投与細胞の体内動態を調査する。・マウス繁殖が予想より順調であり、追加購入するマウスが少なかった。・手術用薬剤(麻酔薬、縫合糸など)を節約し、当該年度の追加購入を控えることが出来たため。
末梢神経の移植法に関する実験的研究-末梢神経の伸展性を利用する方法

本実験を行っている最中いくつかの問題点にぶつかり未だ結果はでていません。現在改良・改善を行い進めているところです。(1)20mmの神経片の中央部10mmをデバイスで固定するさい、十分な固定が得られず、良好な延長が得られない。そのため現在、ネジ止め等の工夫を行っている最中です。(2)神経の保存における問題点。現在までに3種類の培養液を使用したが2週間前後で細胞がほとんど死滅してしまう。培養液そのもの及び保存条件の設定を検討中です。一部雑菌が繁殖してしまうため、インキュベータ-全体を滅菌状態とし神経延長の操作をインキュベータ-内で出来るように、インキュベータ-そのものを改造しています。
自然感情と風景とに関する美学的・文芸学的研究

本研究は、自然感情と、その最も明確な対象領域である風景とを、美学的ならびに文芸学的に解明しようとするものである。そのさい研究の最大の動機(モティーフ)となったのは、研究対象としての自然感情および風景というものが美学においても文芸学においても、従来あまり主題的にはとりあつかわれないまま充分に研究されてこなかったということである。なによりも、あまりにも気づかれていないがゆえに断固として強調されねばならないのは、美的なものや詩的なものとは本来、人間的なものという以上にむしろ自然的なものに属しているということである。本研究が当初その解明をめざしていた問題は多岐にわたるが、特に重点をおいていたのは、1.自然感情の概念と本質、2.風景の本質と意義、3.風景の発見、といった問題である。そのうちでも最重点は2におかれており、客観的ないし場所(トポス)的なものとして外面的でありながら、多分に主観的ないし感情的なものとして内面的でもありうるという、風景という事象の両面性が明らかにされるとともに、風景という伝統的な概念と景観という新しい概念との違いということもいっそう際立ってきたかと思われる。その意味では、風景について今日それなりにおこなわれている、地理学的ないし建築学的といった支配的な諸研究と異なる、本研究の意義が多少とも示されたといえよう。研究の実際において特筆すべきは、通算してかなり長期にわたる海外調査(研修)によって、日本とは自然的のみならず文化的にもまったく異なる西洋の風景について、直接の体験にもとづき知見を深めることができたことである。それにひきかえ、研究メンバーが少数でかつほとんど同一の研究機関に属しているため、常時の活発な討論によってたがいに研究上の刺激はもたらされたものの、特に研究会というほどのものをもつ機会がやや少なかったことは、やはり遺憾なことであった。研究代表者は、自然感情と風景との両面にわたって、従来の研究にもとづき講義とも関連させてこれをさらに拡充深化させることができた。1自然感情に関して。(1)ホメロスの自然感情をひきつづいて解明した。すなわちホメロス的自然感情の領域的様相という見地から、本年度は特に種々の鉱物についてのホメロス的な見方や感じ方をあきらかにした。来年度はホメロス的自然感情について、領域的様相のみならず実質的ないし美的様相を解明するとともに、聖書の自然感情との比較をも試みたい。(2)自然感情の概念と本質、自然感情の類型論といった原理的ないし一般的な方面については、特に来年度に研究を進めるつもりである。2風景に関して。(1)風景の発見、風景の本質と意義、風景の様式ないし美学、風景の種類といった原理的ないし一般的な方面について、かなりの程度まで解明することができた。より詳細ないし具体的にいえば、風景観の歴史、風景と景観と風土という三者の異同ないし関係、風景の自然的性格と歴史的性格、風景の人間学的・思想的意義、理想的風景と日常的風景、風景としての田園・山岳・海・都市などの問題をとりあげた。来年度はあらたに風景の文学的表現という問題をとりあつかうことにする。(2)日本の最も代表的な風景論たる志賀重昂『日本風景論』をとりあげ、その方法論的特徴、根本思想、風景感覚、著作の材料、歴史的意義などについて徹底的に解明した。来年度は『日本風景論』を内村鑑三『地理学考』(『地人論』)や上原敬二『日本風景美論』などと比較するとともに、古代以来の日本風景論の系譜をあきらかにしたい。研究分担者のうち北野雅弘は、ギリシア・ラテン文学、特にギリシア悲劇にみられる自然感情や風景表現を解明した。加藤浩は、ギリシア・ラテン文学の風景表現におけるレトリック的要素を探究した。

渡辺浩司は、ギリシア哲学、特にアリストテレスにおける自然概念を解明した。研究代表者は、自然感情と風景との両面にわたって、従来の研究にもとづき講義とも関連させて研究を拡大深化させた。1自然感情について。(1)ホメロスの自然感情をひきつづき解明した。すなわちホメロス的自然感情の領域的様相という見地から、本年度は特に植物、動物、風景についてのホメロス的な見方や感じ方をあきらかにした。さらにホメロス的自然感情について、領域的様相のみならず実質的ないし美的様相という見地から、恐ろしいもの、崇高なもの、美しいものについてのホメロス的な見方や感じ方をあきらかにした。(2)自然感情の概念と本質、自然概念の類型論についての原理的ないし一般的な研究をおこなった。2風景に関して。(1)風景の発見、風景の本質と意義、風景の様式ないし美学、風景の種類といった原理的ないし一般的な研究にもとづき、風景の文学的な表現についてかなりの程度まで解明した。より詳細ないし具体的にいえば、風景の自然的性格と歴史的性格、風景観の歴史、風景と景観と風土という主者の関係、風景としての田園、山岳、海、都市などを、文学的な表現という見地からとりあげた。(2)日本の最も代表的な風景論たる志賀重昂『日本風景論』を内村鑑三『地理学考』(『地人論』)や原敬二『日本風景美論』などと比較するとともに、古代以来の日本風景論の系譜をあきらかにした。研究分担者のうち北野雅弘は、ギリシア・ラテン文学、特にギリシア・ローマの劇に見られる自然感情や風景表現を解明した。加藤浩は、ギリシア・ラテン文学の風景表現におけるレトリック的要素を探究した。渡辺浩司は、ギリシア哲学、特にプラトン、アリストテレスにおける自然観や自然感を解明した。
ハロゲン化物イオン等の無機配位子による金属イオンの超臨界二酸化炭素への抽出分離

地球環境の面から有機溶媒に替わる抽出媒体として超臨界二酸化炭素を用いる金属の分離方法の開発が注目されている。ところが、金属のキレート配位子による超臨界二酸化炭素への抽出系の定量的解析は、国の内外で行われておらず、機能性の超臨界抽出分離系の分子設計において極めて重要である。本研究では、超臨界二酸化炭素(SFCO_2)を用い2-メチル-8キノリノール誘導体の水/SFCO_2の分配定数及びガリウム(III)の酸樹溶液からのSFCO_2への抽出反応の抽出定数を決定し、SFCO_2の抽出媒体としての特性について検討した。2-メチル-8-キノリノールの5位にブチルオキシメチル基を有する2-メチル-5-ブチルオキシメチル-8-キノリノール(HMO_4Q)のSF-CO_2/水管間の分配定数(K_D)は、45°C、15.7MPaで10^<1.7±0.1>と決定された。これはこれは、ヘプタン/水系(45°C、0.10MPa)の数10分の1以下である。HMO_4Qによるガリウム(III)のSFCO_2への抽出は、ヘプタン系よりも酸性側から起こることを明らかにした。更には、Ga(III)はHMQにより弱酸性溶液から45°C、15.7MPaにおいて全く抽出されないが、HMO_4QによりGa(OH)(MO_4Q)_2として定量的に抽出されことを見出した。SF-CO_2への抽出定数(K_<ex>=[Ga(OH)(MO_4Q)_<2SF-CO_2>[H^+]^3[Ga^<3+>]^<-1>[HMO_4]Q]^<-2>として10^<-2.6±0.1>が得られ、45°C及び0.10MPaでのヘプタンに比べて63倍も大きい。この違いはHMO_4QおよびGa(OH)(MO_4Q)_2のSF-CO_2/水間の分配定数がヘプタン/水間のそれより小さいことに基づくと考えられる。金属イオンのキレート配位子による超臨界二酸化炭素へ抽出定数が決定されたのは本研究が最初である。このように本研究で得られた成果は、金属の分離化学の進歩に少なからず寄与すると期待される。パラジウム(II)がPdCl_4^<2->として存在するような塩酸酸性溶液中で、パラジウム(II)の超臨界二酸化炭素(SF CO_2)への抽出効率は塩酸濃度の増大とともに増大する。1M塩酸ではパラジウム(II)(6.0x10^<-5>M)はほぼ100%抽出されることが見出された。抽出種はH_2PdCl_4と推定される。ところが、塩酸濃度が0.1M以上では、SF CO_2は極めて腐食性で、超臨界抽出装置特にステンレスチューブやリストリクターが腐食溶解するため、本装置を用いた詳細な検討は困難であり、更なる検討を行わなかった。

今後の課題としては、耐腐食性の超臨界抽出装置の改善工夫が今後の課題である。次に、超臨界抽出装置が腐食され難い塩酸濃度(0.1M>HCl)からのパラジウム(II)の2-メチル-8-キノリノール(HMQ)による抽出錯体の組成および抽出平衡定数を決定した。更には、抽出定数の決定において重要な定数であるHMQのSF CO_2と水間の分配定数,K_<D,SFCO2>を45°C、15.3-8.5MPaの条件下で求めた。15.3MPaでのK_<D,SFCO2>は10^<1.2>で圧力の増大とともに増大する傾向がある。8.5MPaでは、K_<D,SFCO2>は小さく求めることが困難であり、10^<1.2>と推定される。SF CO_2に抽出される錯体の組成は、通常液・液抽出において組成解析に用いられるスロープ解析によりPd(MQ)_2であることが確認された。抽出定数、K_<ex>(=[Pd(MQ)_2]_<SFCO2>[H^+]^2[Cl^-]^4[PdC1_4^<2->]^<-1>[HMQ]^<-2>)として10^<4.3>(45°C、8.5MPa)が得られた。金属イオンのキレート配位子によるSF CO_2への抽出において抽出定数が決定されたのは本研究が最初である。地球環境の面から有機溶媒に替わる抽出媒体として超臨界二酸化炭素を用いる金属の分離方法の開発が注目されている。ところが、金属のキレート配位子による超臨界二酸化炭素への抽出系の定量的解析は、国の内外で行われておらず、機能性の超臨界抽出分離系の分子設計において極めて重要である。本研究では、超臨界二酸化炭素(SFCO_2)を用い、2-メチル-8-キノリノール誘導体の水/SFCO_2系の分配定数及びガリウム(III)の酸性溶液からのSFCO_2への抽出反応の抽出定数を決定し、SFCO_2の抽出媒体としての特性について検討した。2-メチル-8-キノリノールの5位にブチルオキシメチル基を有する2-メチル-5-ブチルオキシメチル-8-キノリノール(HMO_4Q)のSF_-CO_2/水間の分配定数(K_D)は、45°C、15.7MPaで10^<1.7±0.1>と決定された。これはヘプタン/水系(45°C、0.10MPa)の数10分の1以下である。HMO_4Qによるガリウム(III)のSFCO_2への抽出は、ヘプタン系よりも酸性側から起こることを明らかにした。更には、Ga(III)はHMQにより弱酸性溶液から45°C、15.7MPaにおいて全く抽出されないが、HMO_4QによりGa(OH)(MO_4Q)_2として定量的に抽出されことを見出した。SF_-CO_2への抽出定数(K_<ex>=[Ga(OH)(MO_4Q)_<2SF-CO2>[H^+]^3[Ga^<3+>]^<-1>[HMO_4Q]^<-2>_<SF-CO2>]として10^<-2.6±0.1>が得られ、45°C及び0.10MPaでのヘプタンに比べて63倍も大きい。この違いは、HMO_4QおよびGa(OH)(MO_4Q)_2のSF-CO_2/水間の分配定数がヘプタン/水間のそれより小さいことに基づくと考えられる。金属イオンのキレート配位子による超臨界二酸化炭素への抽出定数が決定されたのは本研究が最初である。以上のように本研究で得られた成果は、金属の分離化学の進歩に少なからず寄与すると期待される。
徐放化神経栄養因子を用いた顔面病的共同運動の治療法開発

圧迫障害による顔面神経麻痺後に的共同運動を発症するモルモットに対し、bFGF含有ゼラチンハイドロゲルを投与したところ、神経再生促進効果が示された。顔面神経麻痺の再生だけでなく病的共同運動に対しても有用な傾向を示しており、bFGF含有ハイドロゲルを投与することは臨床応用も可能であり、新たな治療法となりうることが示唆された。病的共同運動とは一つの筋群の随意運動に伴って他の筋群が不随意に動く症状であり、顔面神経麻痺の後遺症の中でも高頻度である。ひとたび発症すると治癒は困難であり、患者は生涯その虚状に悩まされる。病的共同運動の病態については従来より様々な研究が行われてきたが、その多くは側頭骨外神径の切断・吻合によるものであり、臨床的に頻度の高い側頭骨内麻痺に即したモデルとは言い難い。本研究は、臨床例に近い再現性のある病的共同運動モデルを作成し、そのモデルを用いて病的共同運動の発現機序を明らかにすることを目的とした。実験には810週齢のハートレイ系雌モルモットを用い、顔面神経麻痺はマイクロ持針器を用い神経を圧迫することで発症させた。結果、側頭骨内顔面神経を10分圧迫することで、100%の確率で病的共同運動を発症するモデル動物の作成が可能であった。このモデル動物は、これまでの神経切断による共同運動出現モデルより、臨床例に病態が類以していた。また、病的共同運動の発現しなかった側頭骨外圧迫群では神経支配は認められなかったが、このモデルの神経過誤支配率は45.3%であったため、本モデルの病的共同運動発症機序は神経過誤支配であると考えられた。このモデル動物は、これまでの神経切断による共同運動出現モデルより、臨床例に病態が類似していた。また、病的共同運動の発現しなかった側頭骨外圧迫群では神経過誤支配は認められなかったが、このモデルの神経過誤支配率は45.3%であったため、本モデルの病的共同運動発症機序は神径過誤支配であると考えられた。現在ベル麻痺やハント症候群などの末梢性顔面神経麻痺に対してステロイド、抗ウイルス剤を中心とした薬物治療や、顔面神経減荷手術など外科的治療が行われている。しかし、これらの治療法における神経再生促進効果は不明であり、完全変性した神経に対する有効な治療法は現在のところ確立されていない。一方、近年の組織工学に基づいた再生医療の進歩は目覚しく、手術治療への応用も多疾患で展開されている。顔面神経の外科的治療においても、再生医療を融合することで治療成績が向上することが期待される。本研究では神経再生促進を目的とした新しい治療として、神経栄養因子であるbFGF(basic fibroblast growth factor)を薬剤の徐放效果を持つ生体吸収性ゼラチンハイドロゲルと組み合わせ、動物の顔面神経完全変性モデルに投与し、神経の再生捉進効果について検討した。昨年度完成させた圧迫障害による顔面神経麻痺後に的共同運動を発症するモルモットに対し、bFGF含有ゼラチンハイドロゲルを投与したところ、神経再生促進効果が示された。bFGF含有ハイドロゲル投与による神経再生促進の機序については、bFGFの再生神経に対する発芽、伸長や髄鞘化促進といった直接効果や、bFGFのもつ血管新生促進作用により神経再生に必要な蛋白や細胞の供給が増え、結果神経の成長、成熟が促されたと推察される。bFGF水溶液の単回投与群では神経の再生促進効果は認められなかったが、bFGFは生体内での代謝が速いため、生理作用が十分に発現されなかった可能性がある。ドラッグデリバリーとして用いたゼラチンハイドロゲルは生体内で徐々に分解されるため、それに伴ってbFGFが徐放され、神経に対して再生効果があったものと考えられる。顔面神経高度麻痺例だけでなく病的共同運動に対しても有用傾向を示しており、bFGF含有ハイドロゲルを投与することは臨床応用も可能であり、新たな治療法となりうることが示唆された。