hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
プラズマフォトニック結晶法を用いた高機能ミリ波伝搬特性制御の原理実験

フォトニック結晶を用いた能動的光制御法を開発するために、北條らが提案したプラズマとフォトニック結晶構造を組み合わせたまったく新しい手法を開拓することを目的として原理実験を行った。すなわち、プラズマで満たされた空間に誘電体でフォトニック結晶格子を構成しプラズマ密度を制御することによって、ミリ波帯領域の電磁波伝搬制御を行うものである。プラズマ発生装置は、東北大学に設置されている高密度電磁流体実験装置(HITOP)を用いて行った。この装置は、全長3.3m、内直径0.8mの真空容器内にMPDアークジェットを用いて準定常的(約1ミリ秒)に高密度プラズマを生成することができる。放電電流および外部コイルによる磁場を制御することで、プラズマの密度をかえることができる。まず、レーザ干渉計(プラズマ生成部)や静電プローブ(実験部)を用いてプラズマ特性測定を行った。その結果、半値直径25cm、10^<11>10^<13>cm^<-3>のプラズマを実現できた。また、1回の放電によって生成開始および生成終了時に刻々とプラズマ密度が変化するためプラズマ密度における電磁波伝搬測定が1ショットでできることが分かった。プラズマフォトニック結晶法の実験を行うためにHITOP装置端部に大型の石英窓を有した真空容器を設置した。ここに、ガラスロッド(直径2mm、長さ245mm)を格子状に配置し、真空窓から6GHz26GHz帯のマイクロ波を入射し対向側の受信アンテナで透過特性を測定した。その結果、マイクロ波はあるプラズマ密度領域で透過率が減衰することが実験的にわかった。この実験結果をもとに計算機シミュレーションとの比較を行った。本研究では、フォトニック結晶を用いた能動的光制御法を開発するために、プラズマとフォトニック結晶構造を組み合わせたまったく新しい手法を開拓することを目的とする。すなわち、ミリ波領域の電磁波伝播制御をプラズマで満たした空間に誘電体でフォトニック結晶格子を構成し、プラズマ密度を制御することによって、先に提案されている北條らの計算機シミュレーション結果を基に原理的な実験検証を行う。本年度は、北條らのシミュレーション結果に基づき、まずは、プラズマ生成を行うための実験装置を製作および予備実験を行った。この放電電流および外部コイルによる磁場を印加することで、プラズマの密度を制御することができる。プラズマフォトニック結晶法の実験を行うためにHITOP装置端部に大型の石英窓を有した真空容器を設置し、静電プローブによる密度測定を行った。その結果、磁場配位および放電電流を制御することで、半値直径25cm程度、10^<11>10^<13>cm^<-3>のプラズマを実現できた。また、準定常状態でプラズマが生成されるため1ショットの放電でプラズマフォトニック結晶のプラズマ密度依存性を得ることができる。ここに、ガラスロッド(直径2mm)を格子状に配置し、6GHz26GHz帯のマイクロ波を入射し伝搬特性測定を行い予備データを得、今後の改良点や問題点を検討した。また、実際の実験パラメータをもとに計算機シミュレーションを実施した。
収束する非線形音波の焦点領域における強い音響流ジェットの発生機構とその乱流化

平成10年度の研究では,凹面状の音源から放射される音波の焦点領域に,強い音響流が発生することを明らかにした。平成11年度は,強い音響流の発生機構と乱流化の問題に対し,より明確な理解をうるために,管内の音響流の解析を行った。管内の音響流が,有限振幅の定在音波が振動境界層外縁に誘起する定常な流速成分によって発生することは古くから知られている。Rayeighは,レイノルズ数が1より小さい定常な音響流に対して,その発生機構と振舞いを説明する簡潔な理論解析を行った。しかしながら,Rayleighの解析は,振動境界層内部の定常流成分の発生を説明する過程を除いて,実質的に線形理論の枠組みの中にとどまっており,音波の振幅が大きい場合の高レイノルズ数の発生とその振舞いを説明することはできない。音源での音波のマッハ数Mと無次元化された境界層厚さが同程度に小さい場合,共鳴条件を満たすように励起された振動は,衝撃波を生じ,Mの平方根程度の大振幅の振動となる。平成11年度は,このような場合を理論的に考察した。まず,流速を渦なし成分と非圧縮成分に分解し,非圧縮成分のうち,時間に関してゆっくりと変動する部分が音響流であると仮定し,多重尺度法を用いてこれを支配する非線形方程式を導いた。これが音響流のモデル方程式となる。適合する境界条件は,接続漸近展開法を用いて振動境界層内の流れを調べることによって与えられることを示した。凹面状の音源から放射された音波は,音源の焦点に向かって収束しながら伝播し,焦点近傍で大きな振幅をもつ非線形音波へ発展することが知られている.このとき,焦点近傍には,衝撃波の形成や音響流の励起等の非線形現象が現れる.しかし,短い焦点距離をもつ(曲率半径が小さい)音源から放射される集束音波については,理論的にも実験的にも未解明である.本研究は,このような場合の焦点領域の非線形現象を,圧縮性ナビエ-ストークス方程式を数値的に解くことによって明らかにすることを目的としている.とくに音響流と呼ばれる媒質の輸送現象に注目している.平成10年度の研究成果の中でも,これまでに知られていない大きなレイノルズ数(数10以上)のジェット状の音響流が発生することを明らかにした点は重要である.非圧縮粘性流体の安定性理論によると,このような大きなレイノルズ数のジェットは乱流化する可能性が極めて高い.さらに,このような強いジェットは,気体の密度を低下させ,温度を上昇させることも明らかになった.平成10年度の研究では,凹面状の音源から放射される音波の焦点領域に,強い音響流が発生することを明らかにした。
新規カルバペネム耐性因子（バクテロイデス・フラジリス由来）の網羅的同定と機能解明

Bacteroides fragilisのカルバペネム耐性は時に治療を困難にさせる。本研究ではB. fragilis GAI92214株のゲノムDNAライブラリーを作製し、新規カルバペネム中等度耐性因子の同定を試みた。結果、メロペネム耐性に僅かに寄与する可能性のあるmajor facilitator superfamily transporterの構造を明らかにした。しかし、本transporter単独では耐性機構を十分に説明できない可能性が高かったため、当該株の全ゲノム解析に着手した。現時点でゲノム配列の約99%(約4723個のORFをコード)を決定している。腸管常在の嫌気性菌Bacteroidesfragilisのカルバペネム耐性は化学療法で時に深刻な問題を引き起こす。当該研究はカルバペネム中等度耐性に寄与する新規耐性因子の同定と構造・機能解析を行う事である。当該年度ではB. fragilisのゲノムDNAライブラリーを作製し、新規耐性因子の同定と構造解析を試みた。具体的には、メロペネムの最小発育阻止濃度(MIC)が16 ug/mlを示したB. fragilis GAI92214株を研究対象株として選出した。次に、ライブラリー作製用大腸菌宿主がカルバペネム高度感受性である事を確認した(メロペネムMIC値: 0.04 ug/ml)。また、本大腸菌株へのプラスミド導入効率は最大で1240000000 cfu/ugであった。次に、GAI92214株ゲノムをランダムに切断した断片(35 kb分画)をpHSG398ベクターへ挿入し、高精度のゲノムライブラリーを作製した。本ライブラリー中の約40000個クローンの中からメロペネム耐性を示すクローンを幾つか選出し、各挿入断片の塩基配列決定を行ったが、現時点では未だカルバペネム耐性に寄与する配列は得られていない。今後は、以下の様な別の方策も同時進行し、研究目的の早期達成を図りたい。(1)スクリーニング用培地中にエチジウムブロマイドやローダミンを加え、薬剤排出ポンプをコードするクローンを選出後、カルバペネム耐性への貢献度を解析(2) Bacteroides属の染色体変異導入プラスミドを用いて変異株ライブラリーを作成し、新規耐性因子の同定を試みる(3)他機関で報告済されたB. fragilis染色体全配列情報等を利用して、GAI92214株における排出ポンプやポーリン、ペニシリン結合タンパク質配列の変異と耐性との相関関係を明らかにする。腸管常在の嫌気性菌Bacteroidesfragilisのカルバペネム耐性は化学療法において時に深刻な問題を引き起こす。本研究課題の目的は、B. fragilisのカルバペネム中等度耐性に寄与する新規耐性因子の同定と構造・機能解析を行う事である。昨年度に我々は、カルバペネム中等度耐性B. fragilis GAI92214株のゲノムDNAライブラリーを作製した。本年度は、当該ライブラリーのうち約4万種の組み換え大腸菌の中から、メロペネム耐性を示すクローンを選出し、当該挿入断片の塩基配列を決定した。結果、Major facilitator superfamily (MFS) transporterおよびその上下流領域の塩基配列を明らかにした。当該MFStransporter全長を高コピープラスミドへサブクローニング後、得られた組み換え大腸菌のメロペネム最小発育阻止濃度(MIC)値を測定したが、コントロールと比べて顕著なMIC値上昇は認められなかった。当該transporter遺伝子が大腸菌内で発現していない可能性もあるため、今後はB. fragilis株内での当該遺伝子発現量を比較解析する必要がある。なお、今年度に同定したMFS transporterのカルバペネム耐性への貢献度が低い可能性があるため、他の耐性因子(他の薬剤排出ポンプの存在やポーリンの変異など)の存在を探索し、耐性を多面的に捉えるためにも、今年度はB. fragilis GAI92214株の全ゲノム配列決定にも着手した。現時点でゲノムの大半をカバーする領域の塩基配列を決定している(現在contig 5本)。来年度以降は、contig間のギャップ領域の塩基配列決定により、ゲノムの全塩基配列を決定後、遺伝子抽出、命名、比較ゲノム解析等を行い、新規耐性因子の候補を複数選出する予定である。その後、各遺伝子の機能と発現解析等を行い、B. fragilisのカルバペネム中等度耐性機構を網羅的に解析していきたい。B. fragilisのカルバペネム中等度耐性に寄与する新規耐性因子の同定と構造解析を行うために、昨年度に我々は、メロペネムMIC値が16 μg/mlを呈したB. fragilis GAI92214株のゲノムDNAライブラリーを作製した。手短かには、物理的に切断されたゲノムDNAの35 kb分画を、高コピーベクターへ挿入し、組み換え大腸菌クローン(宿主に多剤高度感受性E. coli KAM3 ΔtolC株使用)を約92万種獲得した。本年度は、うち約4万クローンを、終濃度0.04 μg/mlメロペネム含有LB寒天培地を用いたスクリーニングにかけ、メロペネム耐性クローンを選出した。挿入断片サイズや再トランスフォーム時の耐性の再現性も解析しながら、最終的に1つの耐性クローンを得た。当該クローン由来プラスミドの挿入断片の塩基

配列決定、並びに、染色体を鋳型にした直接シークエンス法により、最終的にMajor facilitator superfamily (MFS) transporterおよびその上下流領域の塩基配列を決定できた。当該MFS transporter(12個の膜貫通領域を保有)は、既知のB. fragilis全ゲノム株の当該塩基配列と99%配列が一致した。次に、当該MFS transporter全長とN末上流のpromoterを含むサブクローン(1)とpromoterを含まないサブクローン(2)、(2)のN末3分の1領域を含まないサブクローン(3)、(3)の逆向きサブクローン(4)、MFS transporterを含まないベクターのみのBlue colony(5)、宿主のみ(6)、E. coli基準株ATCC 25922株(7)の計7通りについて、メロペネムMIC値を測定した。結果、コントロール(Blue colony、宿主)と比べて、MIC値に大差ある大腸菌組み換え体は無かった。スクリーニング用寒天培地と成分が同一のLB液体培地使用時は、コントロールと比べてやや耐性を示す組み換え体もあったが、ミューラーヒントン寒天培地を用いた寒天平板希釈法による厳密な測定法では、MIC値に大差ある組み換え体は認められなかった。Bacteroides fragilisは腹腔内感染症の起炎菌で多剤耐性傾向にある。カルバペネム耐性は特に治療を難渋させる。本研究では、B. fragilisの新規カルバペネム中等度耐性因子の網羅的同定と機能解明を目指す。平成26年度は、カルバペネム中等度耐性B. fragilis GAI92214株(既知のカルバペネム分解酵素を産生しないが、メロペネムの最小発育阻止濃度MICは16 μg/ml)のゲノムライブラリーを作製した(ゲノム分画35 kbをpHSG398へ挿入し、多剤感受性大腸菌KAM3 ΔtolC株へ導入)。平成27年度は、本ライブラリーの組み換え体約4万種から僅かにメロペネム耐性を示すクローンを選出し、挿入断片の配列を解析した結果、Major facilitator superfamily transporterの構造が明らかとなった。本transporter全長とその上下流域が導入された組み換え大腸菌のMICは、コントロールと顕著な差が無かった。本transporter単独では大腸菌内で十分な薬剤排出能を有しない可能性がある(TolCや膜融合タンパクの必要性、菌種の違いによる翻訳後修飾の違い等)。選出時のメロペネム耐性度が僅かだった事から、本transporter単独では耐性機構を説明できない可能性もある。平成28年度は、他の耐性要因(他の薬剤排出ポンプや薬剤分解酵素の存在、ポーリン変異等)も含めて多面的に耐性機構を解明するために、GAI92214株の全ゲノム解析に着手した。現時点でゲノム配列の約99%を決定した(約4700 ORFも命名)。今後は、全ゲノム配列決定、感受性株との比較ゲノム解析、トランスクリプトーム解析等にて、主要耐性因子を同定し、詳細な機能解明を行う予定である。Bacteroides fragilisのカルバペネム耐性は時に治療を困難にさせる。本研究ではB. fragilis GAI92214株のゲノムDNAライブラリーを作製し、新規カルバペネム中等度耐性因子の同定を試みた。
ＧＰＵとＦＰＧＡを用いたスケーラブルなリアルタイム電子ホログラフィシステムの開発

本研究は,3次元オブジェクトモデルの時系列データから電子ホログラフィ動画像をリアルタイムに再生するための,効率的かつスケーラビリティに優れたシステムを示すこと,ならびにそのシステムの試作を最終的な目的としている.この研究の特長は,コンピュータクラスタを使用した従来のリアルタイム動画像生成においてボトルネックとなりがちなホログラム動画フレームのデータ転送経路に着目し,一般的なネットワーク通信に加え,伝送帯域の広いビデオ伝送チャネルも併用することで全体的な通信効率化を図る点にある.前年度にこのシステムのコアとなるホログラム動画フレーム合成モジュール単体の試作し動作テストを行った.使用したFPGA(field-programmable gate array)開発ボードを使用してのシステムの実現が可能であることを示すことができたため,今年度は引き続きシステム全体の完成を目指した.単体モジュールを複数台作成し並列動作させることで,動画フレームを合成し得ることまでは確認できたが,全体としては安定動作性に欠けパフォーマンスを計測するまで至れなかった.当初計画したシステム全系の完成まで至ることはできなかったが,コアとなる動画フレーム合成アーキテクチャが実現可能でパフォーマンス改善に有効であることが分かった.今年度の関連実績として論文発表1件と特許出願1件を行った.当初目標を実現できる見込みは立てられたことから,今年度中にシステムを完成させ成果として発表できる見込みである.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題は,3次元オブジェクトモデルの時系列データから電子ホログラフィ動画像をリアルタイムに再生するための,効率的かつスケーラビリティに優れたシステムを示すこと,ならびにそのシステムの試作を目的とする.3次元オブジェクトモデルからその電子ホログラフィ像を再生するために,ホログラムと呼ばれるホログラフィ像を生成する干渉縞パターンをコンピュータシミュレーションで計算する必要がある.ホログラム計算に必要とされる計算量の多さから,リアルタイム再生は一般的には困難と考えられ,多並列化されたコンピュータやGPU等を利用してホログラム生成のスループットを向上させる研究が行なわれている.並列規模が大きくなるほど計算速度の向上を見込める一方,計算結果であるホログラムのコンピュータ間の通信時間も大きくなり,ある程度以上の並列化規模で通信時間がボトルネックとなり得る.本研究ではホログラムの転送に使うコンピュータネットワーク通信をビデオ出力ポートを利用したデータ転送で代替することで,並列化効率に優れた手法を提案する.当該年度は,本システムのコアとなる時系列ホログラムデータの送受信を行なうハードウェアモジュール部をFPGAデバイスを利用した設計とその動作テストを行った.フルハイビジョンの解像度(1920×1080ドット, 60フレーム毎秒)をもつ2つの独立した動画データを試作したモジュールに同時に入力し,2つの動画からフレームを切り替えて出力させる機能を設計し実機で動作を確認した.当該年度計画では,研究実績の概要の欄で述べたモジュール部分の設計と動作テストに加え,2台のGPU(Graphics processing unit)も併用して小規模な並列計算機環境でのホログラフィ再生の性能テストまでを実施する計画であった.計画通りの進捗を達成できていないものの,コアとなるモジュール部の設計と動作確認ができていることから「やや遅れている」の進捗状況と判断した.遅れている主な理由としては次のようなものである.製作した時系列ホログラムの結合モジュールは,2系統以上のホログラム動画を入力し,各動画フレームを交互に連結させて1系統の動画を合成することが要求される.その際に必ずしも決まったタイミングで複数の入力動画のフレームが更新されるとは限らず,したがって複数動画の各フレーム一枚毎に何枚目のフレーム情報かを当該モジュール内で判別する必要が生じた.それらのフレーム情報を判別する仕組みを新たに検討し組み込む必要が生じたためである.本研究は,3次元オブジェクトモデルの時系列データから電子ホログラフィ動画像をリアルタイムに再生するための,効率的かつスケーラビリティに優れたシステムを示すこと,ならびにそのシステムの試作を最終的な目的としている.この研究の特長は,コンピュータクラスタを使用した従来のリアルタイム動画像生成においてボトルネックとなりがちなホログラム動画フレームのデータ転送経路に着目し,一般的なネットワーク通信に加え,伝送帯域の広いビデオ伝送チャネルも併用することで全体的な通信効率化を図る点にある.前年度にこのシステムのコアとなるホログラム動画フレーム合成モジュール単体の試作し動作テストを行った.使用したFPGA(field-programmable gate array)開発ボードを使用してのシステムの実現が可能であることを示すことができたため,今年度は引き続きシステム全体の完成を目指した.単体モジュールを複数台作成し並列動作させることで,動画フレームを合成し得ることまでは確認できたが,全体としては安定動作性に欠けパフォーマンスを計測するまで至れなかった.当初計画したシステム全系の完成まで至ることはできなかったが,コアとなる動画フレーム合成アーキテクチャが実現可能でパフォーマンス改善に有効であることが分かった.今年度の関連実績として論文発表1件と特許出願1件を行った.当初目標を実現できる見込みは立てられたことから,今年度中にシステムを完成させ成果として発表できる見込みである.次年度は,本年度やや遅れている課題は存在したものの有効な対応策を取り,当初研究計画書の内容に沿って進める.本年度に開発したモジュール7台とGPU8台を組み合わせて結合させ,リアルタイムホログラフィ動画の再生パフォーマンスの評価を行なう予定である.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
顎関節滑液含有のリンフォカイン濃度の測定並びに顎内障画像診断との相関性の検討

今回の研究で顎関節滑液を採取した患者の平均年令は44.7才、男女比1:8、平均病悩期間は5年6ヶ月であった。また主訴は関節の雑音39.5%、疼痛76.7%、機能障害69.8%で、X線学的に下顎頭にerosiveな変化を認めたもの44.2%、osteophyte32.6%、円板の穿孔は55.8%であった。【1】IL-1の培養ウサギ軟骨細胞に対する作用:高濃度のIL-1は軟骨細胞の増殖を抑制するが低濃度では増殖を促進し、IL-1の増殖に対する作用は二相性を示すことが判明した。このため、当初予定していた滑液内のIL-1含量の測定を培養軟骨細胞の増殖を指標に行なうことは不適当であることが判明した。一方、IL-1は濃度依存性に関節軟骨のPG分解を促進することが判明したため、IL-1によるPG分解活性を基準として滑液のPG分解能を定量化した。【2】顎関節滑液のPG分解能あるいはtissue inhibiter of metalloprotease(TIMP)含量とX線所見との関係:滑液中に存在するPG分解活性とX線学的な骨変化あるいは関節円板の穿孔の有無とは相関関係はないこと、またTIMP含量と骨変化あるいは関節円板の穿孔とも相関性がないことが判明した。これは、関節頭の骨変化あるいは関節円板の穿孔が軟骨の分解活性とは無関係に別のメカニズムで発生しているのか、病態が経時的に変化しており1回の滑液採取ではX線学的な変化を説明できるだけの生物学的な活性をとらえきれないのかは不詳である。しかし、今回の研究によりウサギ関節軟骨細胞培養系を用いたPG分解活性の定量化が可能な実験系を開発したため、長期的なX線的経過観察あるいは経時的な滑液採取によって、より詳細な考察が可能であると考えられる。1、現在までに顎関節二重造影時に顎関節の滑液を採取した患者は平均年令44.7才、男女比1:6、平均病悩期間は5年6ヶ月であった。また関節の雑音を主訴にもつもの39.5%、疼痛をもつもの76.7%、機能障害があるもの69.8%であった。さらにエックス線学的な診査により下顎頭にerosiveな変化を認めたもの44.2%、osteophyteを認めたもの32.6%、円板の穿孔が考えられた症例は55.8%であった。2、IL-1の軟骨細胞に対する作用は多岐にわたるため、軟骨細胞培養系を用いてまずIL-1の作用について検討した。IL-1は関節軟骨細胞に対して良く分化した軟骨細胞の増殖は抑制するが、脱分化した細胞はむしろ増殖を促進した。また、IL-1の添加により濃度依存性に細胞外基質、特に軟骨型プロテオグリカンの合成を抑制すると共に分解を促進した。この結果軟骨細胞外に蓄積するプロテオグリカン量は減少するが、IL-1を培養液中から除くとプロテオグリカン量は経時的にコントロール群にまで回復した。さらに、IL-1は成長板軟骨細胞において軟骨の形態的な肥大化、アルカリホスファターゼ活性の上昇、X型コラーゲンの発現と蓄積、1,25ビタミンD_3レセプターの発現といった成長板軟骨細胞の最終分化を100pg/mlの濃度で強力に抑制した。このIL-1の濃度では^<35>Sメチオニンのトータルの蛋白への取り込みを抑制せず、特異的に最終分化を抑制したと考えられる。成長板軟骨細胞の最終分化を抑制した結果、^<45>Caの細胞外基質への取り込み、細胞外基質に蓄積したカルシウム含量は著しく減少した。

顎関節滑液を採取した患者において、滑液中の関節軟骨プロテオグリカン(PG)分解活性とX線的な顎関節の骨変化あるいは関節円板の穿孔の有無との関係を検討した。さらに、関節軟骨の分解の抑制に深く関与していることが明かとなっているtissue inhibitor of metalloprotease(TIMP)の顎関節滑液内の含量とX線所見との相関性を検討した。PG分解活性はウサギ関節軟骨細胞培養系を用いて測定し、IL-1βの基質分解能を基準として定量化した。【1】関節軟骨細胞のPG分解に対するIL-1βの作用:ウサギ関節軟骨細胞培養系のPGを^<35>S硫酸にてプレラベルした後、各濃度のIL-1βを培地に添加して48時間で培地中に放出された^<35>S放射活性から、細胞層に残存したPG量を算定した。この結果、3pg/mlから300pg/mlでIL-1βの濃度依存性にPGの分解が促進し100pg/mlのIL-1βは約50%のPGを48時間で分解することが判明した。【2】顎関節滑液のPG分解能とX線所見との関係:顎関節滑液を関節軟骨細胞培養系に添加してPGの分解能を算定し、X線所見との相関性を検討した。この結果、顎関節滑液中のPG分解活性と顎関節頭の骨変化あるいは関節円板の穿孔との間には有意な相関関係はないことが判明した。【3】顎関節滑液中に存在するTIMP含量とX線所見との関係:顎関節滑液中のTIMP含量とX線的な顎関節頭の骨変化あるいは関節円板の穿孔の有無との関係を検討した結果、顎関節滑液中に含まれるTIMP含量は顎関節の骨変化あるいは関節円板の穿孔とは相関しないことが判明した。今回の研究では、ウサギ関節軟骨細胞培養系を用いて、PG分解活性測定が可能な実験系を開発した。本系ではIL-1βによるPG分解活性を指標として滑液の基質分解能を定量化できた。顎関節滑液のPG分解能とX線所見との相関性はなかったが、これが病態の時期によるものか、病期の全期間にあてはまることかについては現時点では不明であるが、本実験系を用いて長期的な経過観察を行なうことにより全望を明らかにしうると考えられる。
酸・塩基複合有機カルコゲニド触媒を用いた多点制御型キラルエノラート発生法の開発

ボルナン骨格を有する新規な不斉スルフィド、セレニド及びテルリド触媒を合成した。また、不斉カルコゲニドをアルキル化して光学活性セレノニウム塩を合成した。カルコゲニド及びホスフィン触媒をルイス塩基として、金属水酸化物存在下α-ハロケトンとエノンによるシクロプロパン化を検討した。さらに、酸・塩基複合光学活性カルコゲニド触媒を用いて不斉シクロプロパン化、エポキシ化及びアジリジン化へ応用した。本年度の研究実施計画に従い、フェナシルハライドに対してカルコゲニド及びホスフィン触媒存在下塩基を作用させエノラートを発生し、続くエノンへのMichael付加より始まるジアステレオ選択的シクロプロパン化を検討した。塩化メチレン中、塩基として水酸化ナトリウムを用いたフェナシルクロリドとメチルビニルケトンとの反応は、室温において2時間で反応は進行し、シス体とトランス体の混合物が70%得られ、それらの比は1:1であった。ところが、同条件下ホスフィン触媒としてトリブチルホスフィンを加えたところ、完全なトランス選択性を示し、68%でトランスーシクロプロパン体を得た。触媒をトリフェニルポスフィンに変えるとジアステレオ選択性は得られないことから、リンのルイス塩基性とナトリウムカチオンとの相互作用が重要であり、閉環反応の遷移状態において、エノラートアニオン・ナトリウムカチオン・ホスフィン触媒の複合体による立体制御により、トランス選択性を示すと考えた。一方、塩化メチレン中、塩基として水酸化リチウムを用いたフェナシルクロリドとメチルビニルケトンとの反応は、室温において反応速度が非常に遅く、24時間後にシクロプロパン体を19%で得たが、その選択比はシス:トランス=9:1とシス選択性を示した。これにジメチルスルフィドを加えると反応速度は加速され、目的物が全体収率40%と増加したがシス:トランス=2:1とシス選択性は低下した。触媒存在下、反応時間を5日まで延長すると、全体収率は78%まで増加され、シス:トランス=10:1と大幅にシス選択性が改善された。反応速度の増加は、スルフィドがスイス塩某として水酸化リチウムを活性化していることが原因と考えられる。本年度の研究実施計画に従い、ボルナン骨格を有するホスフィン触媒の合成を試みた。また、各種ホスフィン触媒に対するシクロプロパン化を検討した。さらに反応機構の解析から、より高度なエナンチオ選択的不斉空間の構築が可能と予測された新規セレニド触媒の合成を行った。THF中、フェニルホスフィンとブチルリチウムとの反応からジリチオ体を発生させ、続いて(1S)-10-ヨードカンファーと処理した。室温及び還流下で反応を行ったが、いずれの場合も原料回収となった。リチウムホスフィドの高い塩基性と、ヨードカンファーの立体障害から、カンファーの脱プロトン化によるエノール化が起き目的の反応が進行しないと思われる。現在、カンファーのケトンを還元しシリル基で保護した後、ジリチウムフェニルホスフィドと反応させる経路を検討中である。塩化メチレン中、水酸化ナトリウム存在下フェナシルクロリドとメチルビニルケトンとの反応は、触媒としてトリフェニルホスフィンを加えると1,2-アセチルベンゾイルシクロプロパンを55%で与え、トランス:シス=2.5:1であった。ところが、ジフェニルエチルホスフィン及びフェニルジエチルホスフィンを触媒とした場合、いずれの場合もトランス体のみを40%の収率で得た。BINAPを用いた反応では、トリフェニルホスフィンの場合と同様にシクロプロパン体を与え、トランス体が31%、シス体が24%の収率であり、エナンチオ選択性は観測されなかった。ビス-(10-カンファリル)セレニドに対してグリニャール試薬を反応させ、ボルニル基のエンド位に立体障害を有するセレニドの合成を試みた。室温下、メチルマグネシウムブロミドをジケトン体に対して2当量反応させると、目的のジメチル体は僅か9%と低収率ながらその単離に成功した。次に5当量で検討を行い、目的物の収率は28%まで向上した。本年度の研究実施計画に従い、新規触媒の合成及び各種触媒に対して不斉シクロプロパン化及びアジリジン化反応を検討した。ビス-2-ヒドロキシ-10-ボルニルテルリドの合成を検討した。すなわち、リチウムテルリドと(1S)-10-ヨードカンファーとの反応より、75%でビス-10-カンホリルテルリドを得た。続く水素化リチウムアルミニウムによる還元はジヒドロキシテルリドを与えず、類似のスルフィド及びセレニドに比べ極性の高い生成物を与えた。本化合物の^<125>Te NMRはd1290を示し、新規な光学活性テルランと推測している。ビス-10-カンホリルセレニドに対してグリニャール試薬を反応させ、ボルニル基のエンド位に立体障害を有する触媒合成を行った。ルイス酸として塩化ランタンビス塩化リチウム錯体存在下、フェニルグリニャール試薬との反応は94%で進行した。

その他、メチルグリニャール試薬及びベンジルグリニャール試薬を用いた場合も同様に高収率で目的物が生成した。ビス-2-ヒドロキシ-10-ボルニルカルコゲニド触媒を用いた不斉シクロプロパン化反応を検討した。溶媒としてDMF、塩基として水素化リチウム及びビス-2-ヒドロキシ-10-ボルニルセレニド触媒を用いた場合もっともよいエナンチオ選択性を示した。フェナシルブロミドとメチルビニルケトンを同条件下0°C、48時間反応させることでトランスシクロプロパン誘導体を40%、56%_<ee>で得た。次にフェナシルプロミドとN-トシルイミンとの不斉アジリジン化反応を検討した。N-ベンジリデン-p-トルエンスルホンアミドとの反応は、アセトニトリル中、塩基として水素化リチウム及びビス-2-ヒドロキシ-10-ボルニルセレニド触媒を用い-40°C、24時間反応させることでシスアジリジン誘導体を42%、60%eeで得た。
東アジア地域を対象とした酸性雨モデルの開発

本研究では、まず日本の人為発生源と同程度のSO_2俳出量を持つ火山(桜島)の取り扱いの検討と評価を、次に日本各地における各種発生源からの寄与の見積もりおよび日本域での硫黄酸化物の収支に関する試算を行った。本研究で得られた主要な結果を以下にまとめる。(1)桜島の影響:1988年2月、4月に関する流跡線解析結果では、桜島の影響が冬期には小さく、春期のように頻繁に高低気圧が通過する時期に大きいことが示唆された。それぞれの月について、酸性雨モデル計算により、日本各地の硫黄酸化物の沈着量に対する桜島の寄与を求めた。その結果、桜島に由来する沈着量は、2月ではいずれの地点も12(mg/m^2/月)以下と小さい値となったが、4月では、15ー137(mg/m^2/月)となり全沈着量に対する寄与率では、名古屋、大阪、広島、高知で20%を上まわる結果となった。これらの結果に関しては、今後観測結果による十分な検証が必要と思われるが、日本地における酸性物質の沈着に関して桜島の影響が大きいことを示すものとして注目できる。(2)日本域での硫黄酸化物の収支推定;1988年2月に関する日本域での硫黄酸化物の月間物質収支を試算した。その結果によれば、硫黄酸化物はSO_2換算で20万トンがアジア大陸側から流入し、22万トンが太平洋側に流出する。日本域では、10万トンが人為発生源により、また、9万トンが火山から排出され、11万トンがこの領域で沈着する。見かけ上、アジア大陸の発生源による寄与はないが、この時期火山からの9万トンはほとんどがそのまま太平洋側への流出量となること等からみて、相当量が本邦地域で入れ代わっていると考えられる。今後さらに、他の季節に関する解析を進めるとともに、日本各地の酸性物質沈着量に対する大陸起源の汚染物質の寄与を求めることが必要と考えられる。
体外循環時の超音波血液粘度監視システムに関する研究

本研究ではヒトの血液との類似性,入手が容易な点,報告例が多いことなどの理由からブタ血液を使用して実験を行った。本論文においては,まず赤血球に対して凝集作用を持つことが知られているデキストランを用いてブタ血液中の赤血球凝集度を制御し,これを顕微鏡観察,界面沈降速度といった従来法により観測する。続いてこれらの結果と,我々がこれまで赤血球凝集度を推定するための指標として検討を重ねてきた超音波の反射スペクトルピーク周波数(以下,ピーク周波数)との関連について調査する。これによりピーク周波数を用いた赤血球凝集度モニタリング手法の可能性を検討する。即ち本研究は「血液粘度-赤血球凝集度-超音波ピーク周波数」のうち,未知の部分である「赤血球凝集度-超音波ピーク周波数」関係を明らかにすることによって血液粘度推定を目指した。超音波による非侵襲血液粘度測定を目標とした本研究では血液粘度と赤血球凝集度との強い関係に立脚し,赤血球凝集度の制御,赤血球凝集度の従来法による測定および赤血球凝集度とピーク周波数の関係の調査を行った。ピーク周波数と凝集径間,及びピーク周波数と界面沈降速度間で高い相関が得られたことから,赤血球凝集度をモニタリングする指標としてのピーク周波数の可能性が示された。本研究ではデキストラン70の赤血球凝集作用を利用したが,粘度までもが連動して血液模擬されるわけではない。今後は凝集度及び粘度を同時に模擬する手法を構築し,赤血球凝集度-血液粘度間,血液粘度-ピーク周波数間の定量的な関係を明らかにすることが必要となる。また界面沈降速度がHctにより変化することから,Hctは凝集度に影響を与えることが予想され,ピーク周波数に影響を与えるパラメータであると考えられる。Hctはヒトの個体によって差があることから補正手法の確立が求められる。血液粘度モニタリング手法の確立過程において、まずは血液粘度の代替指標である赤血球凝集度の制御が必須の操作となる。この課題に対して、デキストラン70を赤血球凝集剤としてヒト血液の代替試料であるブタ血液に添加し、1顕微鏡による観察、2界面沈降速度、の2つの指標を赤血球凝集径の確認に用いた。結果としてどちらの指標においても、デキストラン70の重量濃度2%で凝集度は最大値となり、濃度が2%を超えると凝集度は下降した。これらの結果から、デキストラン70による赤血球凝集度の従量制御が可能であることが分かった。次に、血液粘度の実測部となる超音波スペクトルピーク周波数(以下、ピーク周波数)取得装置の設計の最適化を行った。赤血球凝集径の変化によって超音波減衰に変化が生じる。結果として得られるピーク周波数の変化は測定装置において超音波が試料内を通過する行程により左右され、検出感度もこれによって最適化できる。結果として最適行程が15mm付近であることが判明した。最適調整された測定装置を用いて、デキストラン70濃度(即ち赤血球凝集度)と超音波ピーク周波数の関係を調査した。02.0%までのデキストラン70濃度上昇に従ってピーク周波数は下降し、デキストラン70濃度が2.0%を超えて(赤血球凝集度が下降すると)ピーク周波数は上昇した。赤血球凝集度を表す上記2指標とピーク周波数は、相関係数-0.98で極めて高い関連性を示した。実験用の流路設計において、赤血球へのダメージを少なくするためのポンプの調査や入手に時間を要したため、流速制御下での実験に関してはやや遅れが生じている。しかしその一方で、より広いダイナミックレンジでの赤血球凝集制御に成功し、またこれまでは実験事実としてのピーク周波数シフトを成果として報告していたのみであったが、この理論的証明を行うことができた。これらを総合すると、順調に進展していると判断するのが妥当であると思われる。昨年度までにデキストラン70を用いた凝集度制御技術を確立した。しかしながらデキストラン70の濃度制御のみでは最大凝集径が30μm程度までの制御範囲であった。しかし生体内では100μmを超える凝集径も報告されており、超音波ピーク周波数を用いたモニタリング技術の有効性を証明するためには、測定試料の凝集度ダイナミックレンジを実用レベルに向上させる必要がある。アルカリ環境下において凝集作用が促進されるという過去の知見より、試料のpHをアルカリ条件に調整することにより100μmを超える凝集体の創出に成功した。この試料を用いて超音波ピーク周波数を測定したところ、これまでのピークシフト特性の延長線を逸脱しない結果が得られ、本研究課題の目的とされるピーク周波数による血液粘度モニタリング技術が実用に耐えられるものであることが判明した。また一方で、臨床応用を目指した装置構成を進めた。体外循環装置で用いられる遠心ポンプを動力源とした血液回路システムを構築し、ピーク周波数測定実現のための基礎的な検討を行った。実際の血液試料を用いた場合には得られる超音波信号が微弱であるので、赤血球サイズと同等の直径を持つアクリル粒子を用いてピーク周波数の測定を行った。結果として、従来蓄積されてきた静水条件での測定結果と一致した。本研究課題の2年目の目標は血液粘度モニタリング技術を確立するための実用化課題の解決であった。

具体的には、1測定ダイナミックレンジの拡大、2遠心ポンプを中心とした血液回路の構成、3構成された装置上でのピーク周波数の確認、である。これらの課題は「研究実績の内容」に記述したように、おおむね順調に進展している。本研究ではヒトの血液との類似性,入手が容易な点,報告例が多いことなどの理由からブタ血液を使用して実験を行った。本論文においては,まず赤血球に対して凝集作用を持つことが知られているデキストランを用いてブタ血液中の赤血球凝集度を制御し,これを顕微鏡観察,界面沈降速度といった従来法により観測する。続いてこれらの結果と,我々がこれまで赤血球凝集度を推定するための指標として検討を重ねてきた超音波の反射スペクトルピーク周波数(以下,ピーク周波数)との関連について調査する。これによりピーク周波数を用いた赤血球凝集度モニタリング手法の可能性を検討する。即ち本研究は「血液粘度-赤血球凝集度-超音波ピーク周波数」のうち,未知の部分である「赤血球凝集度-超音波ピーク周波数」関係を明らかにすることによって血液粘度推定を目指した。超音波による非侵襲血液粘度測定を目標とした本研究では血液粘度と赤血球凝集度との強い関係に立脚し,赤血球凝集度の制御,赤血球凝集度の従来法による測定および赤血球凝集度とピーク周波数の関係の調査を行った。ピーク周波数と凝集径間,及びピーク周波数と界面沈降速度間で高い相関が得られたことから,赤血球凝集度をモニタリングする指標としてのピーク周波数の可能性が示された。本研究ではデキストラン70の赤血球凝集作用を利用したが,粘度までもが連動して血液模擬されるわけではない。今後は凝集度及び粘度を同時に模擬する手法を構築し,赤血球凝集度-血液粘度間,血液粘度-ピーク周波数間の定量的な関係を明らかにすることが必要となる。また界面沈降速度がHctにより変化することから,Hctは凝集度に影響を与えることが予想され,ピーク周波数に影響を与えるパラメータであると考えられる。Hctはヒトの個体によって差があることから補正手法の確立が求められる。これまでの本研究ではデキストラン70の赤血球凝集作用を利用したが、粘度までもが連動して血液模擬されるわけではない。今後は凝集度及び粘度を同時に模擬する手法を構築し、赤血球凝集度ー血液粘度間、血液粘度ーピーク周波数間の定量的な関係を明らかにすることが必要となる。また界面沈降速度がHctにより変化することから、ヘマトクリットは凝集度に影響を与えることが予想され、ピーク周波数に影響を与えるパラメータであると考えられる。ヘマトクリットはヒトの個体によって差があることから補正手法の確立を行う。また、実験装置に血液ポンプを組み込み、流速制御条件下での赤血球凝集度ーピーク周波数の関係を調査し、実用化に向けての研究段階に進める。本研究課題の最終年度となるため、より実用化を進める。学会、あるいは研究シーズマッチングのサービスを活用し、医療機関との提携を画策する。これにより、人工透析患者の治療中の血液粘度モニタリング実施に目途をつける。提携医療機関が決まっても院内の倫理委員会での審議機関が見込まれるため、今年度中の患者試験実施は困難となるかもしれないが、本実験課題終了後1年以内での実施が確定した状態まで進展させたいと考えている。
計算機によるプラズマモデリング

イ.)高精度完全3次元MHDシミュレーション研究空間及び時間差分を4次精度まで高めた新しい3次元MHDシミュレーションコードを開発した.このコードを用いて,核融合プラズマの非線形問題に対する特筆すべき2つの新して成果を得た.一つは,トカマクの鋸歯状振動現象に対して新しい非線形機構を提唱し,それをシミュレーションにより実証したことである.シミュレーションの結果,古典的時間スケールでの電流ピーキング相と非線形キンク不安定による速い崩壊相の繰返しによって鋸歯状緩和現象が見事に説明できることを見い出した.もう一つの成果は,これまで成功することのできなかったFRCプラズマの傾斜不安定の全様を完全に追跡することに成功したことである.傾斜不安定を抑制する試みをいくつか行い,その結果, "眠りゴマ"の原理を用いてプラズマを回転させることによってある程度不安定性を抑制できることを見い出した.ロ.)マクロスケール粒子コードの開発と応用二つの異った方法で従来の粒子コードの致命的欠点であった巨視的スケールの粒子シミュレーションを可能にした.具体的応用として,運動論的アルフベン波による粒子加熱及び加速を実証することに成功した.また,高温電子によって交換不安定という巨視的不安定が安定されることを見い出した.これらの成果は,粒子シミュレーション研究に新しい方向性をもたらすものといえる.ハ.)エッジプラズマのモデリング,その他静電的プラズマ乱流の自己組織化現象を数値シミュレーションにより見い出した.また,短距離相互作用を取り入れた高精度3次元粒子シミュレーションコードを開発し,レーザープラズマのような高密度プラズマの解析が可能となった.イ.)高精度完全3次元MHDシミュレーション研究空間及び時間差分を4次精度まで高めた新しい3次元MHDシミュレーションコードを開発した.このコードを用いて,核融合プラズマの非線形問題に対する特筆すべき2つの新して成果を得た.一つは,トカマクの鋸歯状振動現象に対して新しい非線形機構を提唱し,それをシミュレーションにより実証したことである.シミュレーションの結果,古典的時間スケールでの電流ピーキング相と非線形キンク不安定による速い崩壊相の繰返しによって鋸歯状緩和現象が見事に説明できることを見い出した.もう一つの成果は,これまで成功することのできなかったFRCプラズマの傾斜不安定の全様を完全に追跡することに成功したことである.傾斜不安定を抑制する試みをいくつか行い,その結果, "眠りゴマ"の原理を用いてプラズマを回転させることによってある程度不安定性を抑制できることを見い出した.ロ.)マクロスケール粒子コードの開発と応用二つの異った方法で従来の粒子コードの致命的欠点であった巨視的スケールの粒子シミュレーションを可能にした.具体的応用として,運動論的アルフベン波による粒子加熱及び加速を実証することに成功した.また,高温電子によって交換不安定という巨視的不安定が安定されることを見い出した.これらの成果は,粒子シミュレーション研究に新しい方向性をもたらすものといえる.ハ.)エッジプラズマのモデリング,その他静電的プラズマ乱流の自己組織化現象を数値シミュレーションにより見い出した.また,短距離相互作用を取り入れた高精度3次元粒子シミュレーションコードを開発し,レーザープラズマのような高密度プラズマの解析が可能となった.
培養口腔粘膜上皮細胞とフィブリン接着剤を用いた骨被覆の顎発育抑制軽減効果の研究

培養口腔粘膜上皮細胞を用いたラット口蓋骨骨露出面の被覆に関して術直後の標本で、A群(口蓋粘膜・骨膜を一部切除して放置した群)では粘膜・骨膜が欠損し骨組織の露出を認め、B群(フィブリン接着剤で充填・被覆した群)では露出した骨組織のフィブリン接着剤による被覆像が、またC群(培養粘膜上皮細胞とフィブリン接着剤で充填・被覆した群)では粘膜上皮細胞とフィブリン接着剤による被覆像が認められた。術後24時間の標本でA群では骨細胞が存在しない骨小腔および骨の鼻腔側粘膜下組織に著明な炎症反応を認めた。B群では骨組織をフィブリン接着剤が被覆しており線維芽細胞による肉芽形成がみられ、C群ではフィブリン中での線維芽細胞の増殖を認め、著名な肉芽組織の形成が認められた。術後5日目の標本で、A群では骨細胞を欠いた骨小腔、骨組織の著明な細菌感染、鼻腔側に膿瘍様の好中球の集蔟が認められた。壊死した骨組織の鼻腔側に骨芽細胞と少量の骨基質が認められた。B群、C群では口腔側には結合組織が認められその結合組織内には破骨細胞が多数みられ、その鼻腔側には骨芽細胞を伴う骨組織がみられた。C群では、B群より骨基質形成促進がみられた。術後12日目の標本では、A群では上皮化が完了していない部分を認め、また、B群、C群に比して骨基質形成の遅延を認めた。B群でも上皮化が完了していない部分を認めたが、骨組織の形成はA群に比して良好であった。C群では上皮、瘢痕組織が形成され、その鼻腔側に良好な骨組織の形成を認めた。2.まとめラット口蓋粘膜・骨膜を切除して放置した群、フィブリン接着剤で充填・被覆した群、培養粘膜上皮細胞とフィブリン接着剤で充填・被覆した群の3群を比較すると、培養粘膜上皮細胞とフィブリン接着剤で充填・被覆した群で上顎骨の成長抑制が最も軽減する傾向を示した。これは、早期の肉芽組織形成、上皮化の促進、瘢痕拘縮の抑制および骨再生の促進に起因することが示唆された。1.ラット口腔粘膜上皮細胞の培養に関してフィブリン無使用例では、培養上皮は薄く脆弱で、H-E染色による組織像は扁平細胞が一層に並んだ単層構造を示し、また共焦点レーザー走査顕微鏡像で示されたように単層で様々な大きさの上皮細胞で構成されていた。フィブリン使用例では、粘膜上皮シートは厚みがあり、剥離操作が容易で、H-E染色にて23層の重層化を認め、基底側の細胞には立方形の細胞も観察でき上皮の物理的強度を支持する活性の高い細胞の存在を示唆した。また、共焦点レーザー走査顕微鏡像で示されたように重層構造を示し、抗サイトケラチン抗体AE1+AE3にて、上皮細胞は陽性反応を呈し、重層化部分で強陽性反応を呈し、正常粘膜上皮に類似の形態を呈していた。2.培養口腔粘膜

上皮細胞を用いたラット口蓋骨骨露出面の被覆A群(粘膜骨膜切除群)、B群(粘膜骨膜切除+フィブリン接着剤充填・被覆群)、C群(粘膜骨膜切除+培養粘膜上皮細胞+フィブリン接着剤充填・被覆群)、D群(正常対照群)において、切除側の正中縫合線間距離は、術後1週目ではA群のみにD群より有意に成長の抑制が認められ、またA群・B群間およびA群・C群間でA群に有意に成長の抑制が認められた。術後3、5、7週目では、臼歯正中縫合線間距離はA群、B群、C群ともD群より有意に劣成長を認め、またA群・B群間およびA群・C群間でA群に有意に成長の抑制が認められた。B群・C群間で有意差は認められなかった。A群では臼歯正中縫合線間距離は術前値に達しな群かった。臼歯正中縫合線間距離の切除側、非切除側の比率はA群、B群では術後1週目からD群と比べて有意に低下しており、A群がより著明であったのに対し、C群では有意な低下は認めなかった。術後5週目以降は、C群ではD群と比べて有意な切除側、非切除側の比率の低下を認めず、またB群との間に有意差を認めた。◎培養口腔粘膜上皮細胞を用いたラットロ蓋骨骨露出面の被覆に関して【H-E染色所見】術直後の標本で、A群(口蓋粘膜・骨膜を一部切除して放置した群)では粘膜・骨膜が欠損し骨組織の露出を認め、B群(フィブリン接着剤で充填・被覆した群)では露出した骨組織のフィブリン接着剤による被覆像が、またC群(培養粘膜上皮細胞とフィブリン接着剤で充填・被覆した群)では粘膜上皮細胞とフィブリン接着剤による被覆像が認められた。術後24時間の標本でA群では骨細胞が存在しない骨小腔および骨の鼻腔側粘膜下組織に著明な炎症反応を認めた。B群では骨組織をフィブリン接着剤が被覆しており線維芽細胞による肉芽形成がみられ、C群ではフィブリン中での線維芽細胞の増殖を認め、著名な肉芽組織の形成が認められた。術後5日目の標本で、A群では骨細胞を欠いた骨小腔、骨組織の著明な細菌感染、鼻腔側に膿瘍様の好中球の集籏が認められた。壊死した骨組織の鼻腔側に骨芽細胞と少量の骨基質が認められた。B群、C群では口腔側には結合組織が認められその結合組織内には破骨細胞が多数みられ、その鼻腔側には骨芽細胞を伴う骨組織がみられた。C群では、B群より骨基質形成促進がみられた術後12日目の標本では、A群では上皮化が完了していない部分を認め、また、B群、C群に比して骨基質形成の遅延を認めた。B群でも上皮化が完了していない部分を認めたが、骨組織の形成はA群に比して良好であった.C群では上皮、鳴痕組織が形成され、その鼻腔側に良好な骨組織の形成を認めた。◎まとめラット口蓋粘膜・骨膜を切除して放置した群、フィブリン接着剤で充填・被覆した群、培養粘膜上皮細胞とフィブリン接着剤で充填・被覆した群の3群を比較すると、培養粘膜上皮細胞とフィブリン接一着剤で充填・被覆した群で上顎骨の成長抑制が最も軽減する傾向を示した。これは、早期の肉芽組織形成、上皮化の促進、廠痕拘縮の抑制および骨再生の促進に起因することが示唆された。
矯正的固定源に用いる生体吸収性インプラントの開発

生体材料の進歩に伴い、チタン製インプラントを歯の移動の固定源として応用した臨床的並びに基礎的報告がみられ、インプラントを固定源とした矯正歯科治療の有効性が示されている。しかし歯を移動させた後、チタン製インプラントは除去されることになるが、それに伴い歯槽骨や顎骨に骨の欠損が生じる。一方、生体に対して為害作用がないと言われてきたチタン製インプラントやプレートの長期使用に伴う生体組織への溶出が報告されている。これらのことから矯正歯科領域ではチタンに変わり生体吸収性で、組織に為害作用がなく、適度な強度を持ち、一定治療期間固定源として利用できる新しいインプラント材の開発が重要である。本研究では、平成10年度にポリ乳酸(分子量:60,000)とリパーゼを混合し、直径4mm、厚さ1mmのディスクを作製し、ラット背部皮下に埋入し組織反応を病理組織学的に検討した。結果、周囲組織の炎症反応などの所見は認められず、生体への為害作用は認められなかった。本年は、ポリ乳酸とリパーゼの混合物とハイドロキシアパタイト(HAP)、フルオロアパタイト(FAP)との試作型生体吸収性インプラント材の円柱ブロックを作製し、ラット頸骨内に埋入しインプラント材の吸収性と骨の修復を理工学的、病理組織学的に検討し、次の結果を得た。1.ポリ乳酸(分子量:60,000)とリパーゼの混合物とHAP、FAPとの試作生体吸収性インプラント材を作製した。その試作生体吸収性インプラント材を用いて、1x1mm、の円柱状ブロックを作製し、ラット頸骨に埋入し、病理組織学的に検討した。試作生体吸収性インプラント材は時間の経過とともに徐々に吸収された。また、周囲骨においては為害作用も認められず、骨の新生による修復が速やかに認められた。この結果から、試作生体吸収性インプラント材は生体吸収性インプラントの材料として有効であることが示唆された。生体材料の進歩に伴い、インプラント自体が直接骨と結合するチタン製のインプラントを上記の症例に対し固定源として応用する臨床的並びに基礎的報告がみられ、インプラントを固定源とした矯正治療の有効性が示されている。しかし歯を移動させた後、チタン製のインプラントは除去されることになるが、それに伴い歯槽骨や顎骨に骨の欠損が生じる。一方、生体に対し為害作用がないと言われてきたチタン系インプラントやプレートの長期使用に伴う生体組織への溶出が報告されている。これらのことから矯正歯科領域ではチタンに代わり生体吸収性で、組織に為害作用がなく、適度な強度を持ち、一定治療期間固定源として利用できる新しいインプラント材の開発が重要である。本研究では、加水分解し生体に吸収され、組織に対して為害作用がないと言われているポリ乳酸(分子量:20,000100,000)と無機物であるハイドロキシアパタイト(HAP)、フルオロアパタイト(FAP)との新しい生体吸収性コンポジット型インプラント材を作製し、合成されたインプラント材の組織親和性や、生体吸収性また為害作用について光顕的、免疫組織学的ならびに電顕的に検索を行う。さらに本インプラントを応用し、歯の移動の固定源としての可能性を理工学的、病理組織学的に検討し、本年は次の結果を得た。1.ポリ乳酸(分子量:60,000)とリパーゼを混合し、直径4mm、厚さ1mmのディスクを作製し、ラット背部皮下に埋入し組織反応を検索した。その結果、周囲組織の炎症性反応などの所見は認められなかった。2.ポリ乳酸(分子量:60,000)1xlmmの円柱状ブロックを形成し、頸骨内に埋入し、その吸収性について組織学的に検索した。術後1カ月について検討したところ、周囲骨組織の為害作用は認められなかったが、ブロックがまだ残存しており吸収性については分子量を調整する必要があると考えられた。

その試作生体吸収性インプラント材を用いて、1x1mm、の円柱状ブロックを作製し、ラット頸骨に埋入し、病理組織学的に検討した。試作生体吸収性インプラント材は時間の経過とともに徐々に吸収された。また、周囲骨においては為害作用も認められず、骨の新生による修復が速やかに認められた。この結果から、試作生体吸収性インプラント材は生体吸収性インプラントの材料として有効であることが示唆された。