hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
小腸吸収・分泌機能の絨毛内分化のパッチクランプ研究のための正常極性上皮標本の開発

小腸上皮は吸収組織であると共に分泌組織でもある。糖やアミノ酸などのNa^+依存性の能動的吸収は絨毛上部で、Cl^1の能動的分泌はリーバーキューン腺部で行われるものと広く考えられている。ところが一部にはこの教科書的見解に対する強い疑問も依然として存在し、この「吸収・分泌機能の絨毛内分化」仮説にといての細胞レベルでの直接的検討がますます必要となっている。本研究の目的は、パッチクランプ法の適用によってこれを可能とするための哺乳動物小腸上皮細胞実験システムを得る点にある。まず私たちは、酵素的に単離した小腸上皮細胞enterocyteを用いてこの点の検討を始めたが、刷子縁の消失に見られるような単一細胞への分離による極性の喪失という致命的欠点によってそれを阻まれた。そこで今年度以前は刷子縁膜・基底側壁膜極性を完全に保持したモルモット小腸の絨毛上皮及び腺上皮の単離組織標本を得るための方法を開発した。今年度は、単離絨毛及び単離腺にパッチクランプ法を適用して、それらから各種イオンチャネル電流が記録できることを明らかにした。また絨毛部からはグルコースに応答する電流の存在も観察された。それゆえ、チャネル特性やグルコース応答の小腸「腺-絨毛軸」における勾配についての今後の研究に適用可能であることが明らかになった。今年度は、スライス標本を得るための方法の開発にも成功をみたが、これにおけるギガシールの達成には今までのところ成功せず、これにパッチクランプ法を適用していくためには細胞表面をクリーンにするためのいくつかの工夫などが必要であることがわかった。糖・アミノ酸などのNa^+依存性の能動的吸収は絨毛上部で、C1^-の能動的分泌は絨毛下リーバーキューン腺で行われるものと広く考えられている。ところが最近、このような教科書的見解に強い疑義が指摘されはじめている。この「吸収・分泌機能の絨毛内分化」概念の再検討は、酵素単離細胞を用いて開始され始めているが、単一細胞への分離による極性喪失(例えば刷子縁自身の消失)という困難性に阻まれてきた。本研究の目的は、刷子縁膜・基底側膜極性を完全に保持した哺乳動物の絨毛上皮及び腺上皮の単離標本及びスライス標本の作製法を開発し、この困難性を克服することにある。本年度は、(1)まず、モルモット小腸よりデイスパーゼを用いて絨毛部上皮細胞を単離したところ、二個から数個の細胞は一列に並んだ状態のものであっても、頂部刷子膜構造が時間とともに失われ、極性を喪失していくことが明かとなった。(2)そこで、反転小腸を高濃度のEGTAを加えたCa-free,Mg-freeリンゲル液に浸して、スターラーアセンブリーを用いて機械的に振動させたところ、比較的早い時間に絨毛上皮がbasementmembraneより遊離した形で、しかも細片化されることなく、丸ごとの上皮として単離できること、そして時間をおくと次第に腺部上皮も丸ごと単離できることが明かとなった。(3)次に、スライサーを用いて成熟モルモット小腸の薄スライス標本を作製することを試みたが、viabilityの高い標本は得られる条件を未だ見いだし得ていない。次年度以降の課題である。糖・アミノ酸などのNa^+依存性の能動的吸収は絨毛上部で、Cl^-の能動的分泌は絨毛下リーバーキューン腺で行われるものと広く考えられている。

本研究の目的は、刷子縁膜・基底側膜極性を完全に保持した哺乳動物の絨毛上皮及び腺上皮の単離標本及びスライス標本の作製法を開発し、この困難性を克服することにある。昨年度は主として単離絨毛上皮と単離腺上皮の作製法の開発を行ったが、本年度は主としてスライス標本の作製法の開発を行った。【.encircled1.】まず、スライサーを用いてワモンゴキブリの上部腸管よりスライス標本の作製を試みたが、上皮細胞層が薄く、その上それと漿膜との硬さが大きく異なり、うまく均一に切れなかった。【.encircled2.】そこで、モルモット小腸からのスライス標本作製に再挑戦した。標本を埋める寒天の%条件を選べば比較的うまく切れること、温度を低い目に保てば長時間保存にも耐えることが判明した。今後は更にこの技術を高め、これらのスライス標本を安定にパッチクランプ実験に適用できるようにしていきたい。そして、単離絨毛上皮、単離腺上皮、スライス標本からイオンチャネル電流のみならずNa^+-グリコール・シンポーター電流の記録にも挑みたい。小腸上皮は吸収組織であると共に分泌組織でもある。糖やアミノ酸などのNa^+依存性の能動的吸収は絨毛上部で、Cl^-の能動的分泌はリーバーキューン腺部で行われるものと広く考えられている。ところが一部にはこの教科書的見解に対する強い疑問も依然として存在し、この「吸収・分泌機能の絨毛内分化」仮説にといての細胞レベルでの直接的検討がますます必要となっている。本研究の目的は、パッチクランプ法の適用によってこれを可能とするための哺乳動物小腸上皮細胞実験システムを得る点にある。まず私たちは、酵素的に単離した小腸上皮細胞enterocyteを用いてこの点の検討を始めたが、刷子縁の消失に見られるような単一細胞への分離による極性の喪失という致命的欠点によってそれを阻まれた。そこで今年度以前は刷子縁膜・基底側壁膜極性を完成に保持したモルモット小腸の絨毛上皮及び腺上皮の単離組織標本を得るための方法を開発した。今年度は、単離絨毛及び単離腺にパッチクランプ法を適用して、それから各種イオンチャネル電流が記録できることを明らかにした。また絨毛部からはグルコースに応答する電流の存在も観察された。それゆえ、チャネル特性やグルコース応答の小腸「腺一絨毛軸」における勾配についての今後の研究に適用可能であることが明らかになった。今年度は、スライス標本を得るための方法の開発にも成功をみたが、これにおけるギガシールの達成には今までのところ成功せず、これにパッチクランプ法を適用していくためには細胞表面をクリーンにするためのいくつかの工夫などが必要であることがわかった。
都市独立住宅の配置・平面原理に関する計画史的研究

現代の都市独立住宅の配置・平面は、屋敷入口の向きの違いにかかわらず、何れも、住宅は屋敷の北に詰めて南側を精一杯空けている。住宅平面においても、座敷、今などの居室を南面し、北には、台所、風呂、便所などの水まわり空間を配置するという南方位重視の考えである。その結果、対社会、対自然に関してきわめて閉鎖的、画一的になっている。これに対して、都市独立住宅の源流である江戸時代の武士住宅の配置・平面は、大きく異なっていた。それは、屋敷入口の向きの違いに関係なく、配置においては屋敷入口側を表とし、それに向けて、表庭-住宅の接客空間(座敷-玄関)-住宅の家族生活空間(居間、茶の間など)-裏庭という構成原理であった。そして明治以降昭和戦前期までの都市独立住宅に、その原理がどのように継承され、変化していったかを福岡、津山、弘前、金沢の4市を対象にして明らかにした。その要点は次の如くである。(1)方位に関係なく、座敷を表に、裏に家族生活空間を設けるという正面型の原理は、明治以降昭和戦前期の都市独立住宅まで強く継承していた都市は、津山、ふつおか、弘前の3都市である。これに対して、金沢市では、裏に座敷を設けるという特異な変化をしている。これは、この地域の前土間型への回帰現象とみられる。(2)表庭と裏庭の2つの庭を設け、各居室がそれに連続的開放的につながるという原理も武士住宅の特徴であったが、同じく、明治以降昭和戦前期までの都市独立住宅に継承されている。平成7年度の研究実績は次の通りである。(1)福岡市の調査について・福岡市の武士住宅の資料はこれまで不明であったが、今回の調査で城下町武士4例と地方役宅12例の絵図を確認した。それによると、福岡藩の武士住宅も全国的傾向と同様に正面型の配置平面であることが明らかにされた。・次に、大正期から昭和戦後期までの都市独立住宅の展開を現存する住宅の復元調査から明らかにした。その調査住宅は昭和戦前期の住宅39戸と昭和戦後の住宅16戸である。その結果、福岡市では明治以降から戦前までの住宅は、武士住宅の正面型の配置・平面原理と福岡藩独自の特徴的形式を強く継承していること、中廊下の導入は東京大阪よりも遅く、昭和10年第であること、独特の入母屋の外観様式が成立していたこと、などを明らかにした。このことは、戦前までの住宅は現代の住宅とは全く異なっていたことになる。・戦後の住宅復興は昭和25年位から本格化したが、それは小規模であり、その平面は完全に戦前までの公私室型のモダンな住宅が出現し始める。昭和27年には、福岡市で最初の計画的団地が住宅協会によって作られ分譲されるが、その平面の中にその公私室型平面がモデル住宅として普及してくる。その平面・配置は現代に繋がる南方位重視型である。(2)金沢市と津山市については予定の半数調査(北入り住宅に絞って、武士住宅から明治、昭和戦前期の都市独立住宅)を完了した。その調査復元住宅は金沢市が15戸、津山市が16戸である。途中経過であるがその結果は次の如くである。・金沢、津山市ともに江戸時代の武士住宅は正面型の配置平面であり、都市(藩)独自の平面構成である。明治以降の都市独立住宅も武士住宅と同じ正面型の配置・平面原理を継承しているが、中には、一部の住宅で現代の南方位重視型に繋がる平面も出現している。その階層は都市中間層の中でも上層の富裕階層にぞくする。平成7年度からの継続研究である。前年度の福岡市、金沢市の調査に引く続き、本年度は津山市、弘前市における明治以降から昭和戦前に建てられた現存する都市独立住宅の調査を行った。

その内容は、(1)住宅の平面と配置図の作成(復元図)、(2)建築当時の住み方の聴き取り調査、(3)その都市における江戸時代から明治以降、昭和戦前期までの市街地の拡大と変化、人口、産業、中産階級の構成などの都市構造の調査、の3点である。以上の調査により、江戸時代の武士住宅の配置平面原理の明治以降への継承と変化およびその展開過程、そしてその要因を考察した。その概要は以下の通りである。(1)津山市弘前市の前身である両城下町の武士住宅の配置・平面は、方位に関係なく前面道路に座敷を面するという正面方であったが、明治以降の都市独立住宅にも強くその原理が継承されていた。(2)大正時代に入ると、北入りでは座敷を南に置く背面型が次第に建てられるが、これは座敷の家族併用化によるものである。しかし、その主流は正面型の原理が戦前まで続いている。(3)したがって、現在の南方位重視型に変化するのは戦後である。(4)そのような明治以降から戦前までの正面型の住宅は、これまで先達が批判してきた接客本位ではなく、家族生活と接客生活を巧みにバランスよく構成された平面の側面もみられ、南北に開放していることからも自然環境に旨く対応したものであり、再評価する点は多い。
補助人工心臓用使い捨て人工弁の実用化に関する研究

本年度は昨年度までに引き続きポリウレタン弁の動物実験による評価を行ない、以下の点が明らかとなった。1.ポリウレタン弁の基礎特性本実験を通じて、ポリウレタン弁を使用した補助心臓は、従来のディスク弁使用時と比べ、同一バイパス量を得るために駆動圧、拡張期陰圧をそれぞれ10%程度大きな値を必要とした。しかし、所望の流量を得ることが可能で、しかも最長約2ケ月の連続的使用に対しても弁破損例などはみられなかった。このように、ポリウレタン弁の水力学的特性、耐久性はinーvitro実験と同様、慢性動物実験においても満足できるものであることが解った。2.ポリウレタン弁の抗血栓性しかし、抗血栓性に関しては、未だ血栓の生じる例が多数存在する。血栓発生の最大の理由は人工材料表面に対する血流の流れ(Washout)が十分でないことが考えられる。事実、inーvitroの実験中に三枚の弁葉の同時開放、閉鎖がみられない場合が多かった。これは弁の製作工程において、三弁の弁葉肉厚、特にコンディットとの接合部付近の肉厚が微妙に異なることが、三弁それぞれの弁抵抗の差となってあらわれるため、このような現象が生じている。製作方法の改良ももちろんのことであるが、今後の方針として、以下の課題の解決が重要と考えられた。即ち、I)より高度な解析に基づく適性弁葉形状の決定III)血栓好発部位の血液接触表面性状の改良、等が考えられる。である。本年度は研究計画に従って、1.動物実験における抗血栓性の評価、2.試作弁の改良、を行なった。1.動物実験における抗血栓性の評価動物実験による検討は昨年度に引続くもので、山羊を用いて国立循環器病センター型補助人工心臓の流入出弁にポリウレタン弁を用いて高流量バイパス群と低流量バイパス群に分けて抗血栓性の評価と、血栓形成の原因の解析を行なった。やはり、低流量群に血栓形成が多く、また、流入弁の方に血栓は効率に発生した。血栓の発生部位は、弁葉とコンデュイットで囲まれたポケット低部に発生した。低流量群での血栓形成と弁のポケット低部での血栓発生は、血液のwash-outが充分でないことが大きな原因と考えられた。一方、高流量群でも流入弁に血栓形成が見られたことより、血栓形成とポリウレタン弁にかかる応力集中との関連が疑われた。そこで、模擬回路により動物実験での高流量と低流量を得る駆動条件を再現し、流入出弁にかかる応力集中と密接に関係するwater hammerを測定した。その結果、高流量群では流入弁に、低流量群では流出弁に高いwater hammerが発生することが解った。この結果より、改めて耐久性の向上のためばかりではなく、抗血栓性を上げるためにも、応力集中の少ないポリウレタン弁の開発の必要性が確認された。2.試作弁の改良ポリウレタン弁にかかる応用の解析に基づく弁葉のデザインの改良を開始した。同時に、抗血栓性をさらに向上させるためにコネクターを用いずに、補助人工心臓の流入出部にシームレス構造でポリウレタン弁を組み込む方法を開発した。この方法は、これまで弁の製作に用いてきたディッピング法に基づいて、ポンプの血液接触面と同一のシリーズのポリウレタンにより製作する方法で、引続き発展させて行く予定である。即ち、I)より高度な解析に基づく適性弁葉形状の決定II)十分なWashoutが得られるコンデュイット形状の決定、III)血栓好発部位の血液接触表面性状の改良、等が考えられる。である。
個別的状況を配慮した個人対応の指導を可能にするeラーニング教授方略の数理モデル

本研究課題では、e-Learning教授方略の数理モデル設計とその実現可能性を検証した。数理モデルは、各種要因の述語・関数と一階述語論理で記述し、実行時に述語・関数の具体的データ値を与えた。e-Learningシステムは、モジュール化と階層化を基本構造として"学習支援ソフトウェア"、"教材・学習者情報データベース"、"教授方略の知識ベース"で構成した。実証実験は、情報科学基礎と宇宙旅行シミュレーション教材で行った。本研究課題では、基礎学力・学習意欲・学習環境など個々の学習者の個別的事情を配慮した個別学習支援のための機能を強化したe-Learningの実現を目的とする。従前のe-Learningは、一括集中管理された「教材配信」や「テストによる学力評価」のユビキタス学習環境を実現したが、学習者の個別的事情への配慮が足りず、意欲的な学習の継続が困難であった。本研究課題では、こうしたe-Learningへの改善を図る。本研究の目的は、個々の学習者の個別的な事情に合わせたe-Learningの学習指導方法の設計とコンピュータ実装にある。平成20年度には、学習環境設定と学習行動選択の2画面をデザインした。これにより、個々の学習者ごとに、学習環境と学習行動を任意に決めることが可能になる。因みに、学習者は講義受講、試験、レポート提出、などのいずれかを設定した後に、学習者は具体的に講義受講やテスト受験や、レポート提出などに着手する。学習支援システムは、教科書提示、小テスト実施、誤り訂正、助言、採点などで学習支援をする。平成20年度には、学力向上と学習意欲に注目して、教科書による学習、教科書に基づいて生成された埋め問題のテスト、テストの成績と学習意欲による学習者への助言・激励メッセージの出力、をこの順序で進める学習支援モジュールの開発と実践活用を試みた。この結果は、受講者からは好評であった。その理由は、次の4点である。(1)学習過程が流れ図で示されている。(2)教科書を読んだ直後に小テストの穴埋め問題が提示さるので緊張感がある。(3)この小テストを受けることで重要な学習事項を確認できる。(4)小テストの成績と学習意欲を加味した助言・激励のメッセージで学習結果に対する自己評価の意識ができる。また、教員にとっては、(5)個別指導の効果を高める効果も大きかった。e-Learningを多様な学習者に対応させために、基本機能をモジュールとして作り、それらを組み合わせる方策を講じた。平成20年度では、(1)個別モジュールの開発と、(2)基本機能の組み合わせによる支援システムの構築、の2つの課題を達成した。平成21年度は、e-Learningによる学習支援のためのヒューマンインターフェイスを開発整備し、これに合った学習教材と学習支援ソフトウェアを揃えてコンピュータに実装し、教育現場での試験運用を実施した。試験運用の際の対象科目は、情報科学の基礎分野である。その際に使った学習支援機能は、自主開発した「教科書に基づく穴埋め問題の自動生成」のソフトウェアである。この実践研究で明らかになったことは、学習教材の品質と学習支援システムの操作性において、学習内容に直接に関係しない事柄を可能な限り省くことである。また、教師不在でも学習支援可能にするには、学習者の学力・意欲・興味関心などの様々な要件に対して、学習過程を流れ図などで明示的に示し、個々の学習者への個別的な状況と学習過程の対応を常に明確にしておくことも重要なことである。そのためには、学習支援ソフトウェアや学習教材の内容に関する質的な面への配慮だけでなく、同じ科目においても学習者の個人的特性(学力や興味関心など)に合わせた様々な内容を多数用意する量的な対応も必要である。平成21年度は、学習の基礎的段階を重視した学習支援を主として行ったが、学習が進んだ段階への学習支援についても、シミュレーション教材を用意するなどのことも並行しておこなった。平成22年度は、個別的情況に対応させることを主眼にモデル化を構想してきたことに鑑み、これまで研究開発してきた学習教材を実地に活用し、教育場面での有効性を具体的に確認してきた。個々の学習者が授業で得た知識の確かさを自ら確認できる小テストを実施し、その得点に合わせて学習者の学習成果をシステム側で評価し、得点に合わせたコメント文を出力して受講態度(予習・復習・調査)などの改善を学習者に促すことの可能性を実地に調べた。対象とした授業は、情報科学と統計学であった。実施前に予想していたことであるが、(1)個々の分野に固有の知識構造に依存した学習支援の機能が必要なこと、(2)個々の学習者の資質に合った学習支援が重要なこと、(3)操作性のよいヒューマンインターフェイスの設計が必要なこと、等へのモデル化のさらなる改善点が具体的に確認できた。この点について、平成22年度の後半には、個々の学習者のe-Learning下における知的資質の計測や、学習領域に関する問題意識の覚醒を図る「質問・応答機能」の設計開発を試み、これまでの学習支援

方略の弱点を補足し強化する方策の研究課題を少し追加した。以上のことから、平成22年度では、前年度に開発した教材やソフトウェアの実践試用が中心に研究を進め、理論的なモデル化の有効性の確認で終了した。そのため、研究は改善点を洗い出すことが主要な課題となり、最終年度の平成23年度における最終調整の内容が明確になったところで1年間の締めくくりとなった。本研究の目的は、e-Learningによる個別学習支援を想定したうえで、これに必要な学習支援方略モデルとこれに連動する学習教材データベースを設計し、その実現可能性を具体的に探求することにあった。最終年度である平成23年度は、前年度までに残された問題点を改善し、研究目的に合わせた個別学習支援の最終調整を行った。本研究でなされた内容は、数理モデルの定式化、学習教材データベース開発、学習支援ソフトウェア開発に分けられる。数理モデルは、学習支援機能の基盤部分を1階述語論理とファジィ制御理論で記述し、学習者の様々な学習様態を述語名や変数名で記述し、具体的な学習支援機能名や学習教材データベース、科目名などを述語名や変数名の値(データ)として与えることで様々な形態の学習支援方略に柔軟に対応できる。開発整備された学習教材は、(1)教科書に基づく穴埋め問題の自動生成と自動採点、(2)宇宙旅行シミュレーション、(3)知的資質活性化のためのコンピュータ・ゲームであった。穴埋め問題の自動生成は、基礎学力や学習意欲の乏しい学習者のための学習支援に合わせている。宇宙旅行シミュレーションは、興味関心があり学習意欲の旺盛な学習者への支援を重視した学習教材である。コンピュータ・ゲームは、幾何学/力学/論理学などの素養を前提として知的資質の活性化を促すことを目標にした学習教材である。本研究は、個別学習支援対象である学習者に対して、基礎学力、知的資質、学習方法、学習意欲などを広範に扱った点が重要である。従前の研究では、特定の教科に限定した学習教材とそれによる学習支援機能を扱っている。現実の個別学習場面では、様々な資質の学習者がe-Learningで学習することになり、これに対処するためには学習支援機能の多様性が必要である。本研究の成果は、こうした現場の抱える現実的な課題を包括的に取り扱った点に意義がある。
内耳水代謝における水チャネルとイオン共輸送体の水ポンプとしての役割に関する研究

内耳血管条のaquaporinの分布を決定した。Aquaporin-1は中間細胞に、aqujaporin-2,と-3は基底細胞に、aquaporin-7,と-9は辺縁細胞の管腔側に発現するこが明らかになった。また、aquaporin-4、-5は血管条に発現しないことが判明した。なお、aquaporin-6は血管条のすべての細胞に〓漫性に発現するが、膜タンパクでないので血管条の細胞膜を通しての水代謝には関与しないものと考えられた。辺縁細胞の基底側には、内リンパの分泌に関与すると考えられているNKCC1が分布することはすでに報告されている。このNKCC1を阻害すると血管条の細胞間隙に水の貯留が認められるが、同様の現象がvasopressinを負荷しても認められ、vasopressinのantagonistを前負荷すると消失することが確認された。蛍光染色で確認されたaquaporinの局在部位については免疫電顕で確認中であるが、予備実験でaquaporin-2とvasopressin type2receptorが血管条基底細胞の外側に、aquaporin-3が内側に局在することがほぼ確認できた。以上の実験結果より、vasopressin-aquaporin-2系の水代謝機構が血管条、特に、外リンパ系と内リンパ系の境界である基底細胞のレベルで重要な役割を演じていることが分かった。なお、人内リンパ嚢にも血管条と同様にaquaporin-1,-3,-4、及び、vasopresin type 2 receptorとNKCC1,2が発現することが分かったので、内リンパ嚢の水代謝について今後検討する道筋がついた。Vasopressinの皮下投与で、血管条の細胞間隙には著明な液貯留が認められた。細胞間隙の拡大は、vasopressin投与後20分がピークで、以下減少して1時間後には細胞間隙は消失した。この細胞間隙は、vasopressin type 2 receptor (V2R)のプロッカーを前投与するとvasopressin投与20分後に軽度の間隙は見られるがその程度は減少した。Vasopressinに制御される水チャネル、aquaporin2は血管条基底細胞の外側に存在することより、以上の実験結果は基底細胞上のaquaporin2由来の水チャネルが増加し、血管条内への水の流入が増加したものと考えられた。細胞間隙の液貯留はloop利尿剤の1つであるbumetanideを負荷した場合でも起こる。Bumetanide負荷による細胞間隙形成もV2Rプロッカーの前投与で抑制される。しかし、基底細胞にはaquaporin1由来の水チャネルを持つ線維芽細胞とgap junctionで交通があるため、血管条内の水の流入を完全には抑制できないためか、細胞間隙の形成抑制は部分的なものであった。内リンパ嚢にも、血管条と同様aquapori2水チャネルとNa-K-2Cl Co-trnasporterが存在するため、血管条と同様の変化が期待されたが、vasopressin負荷で一部の細胞に浮腫が生じた以外、顕著な組織変化はみられなかった。内リンパ上皮には、ミトコンドリアが豊富な細胞とそうでない細胞があり、興味深い所見であったが、vasopressinを内リンパ嚢内に直接注入する投与法は手技的に難しく、全身投与で再実験をし、詳細に検討する必要があると考えた。ヒトに発現するaquaporin(AQP)の12種のsubtypeの蝸牛、内リンパ嚢での発現を検討した。蝸牛血管条では、AQP 1-3,6,7,9,11、内リンパ嚢ではAQP 1-4,6-9,11の発現が組織科学及びPCRで確認できた。なお、AQP-10,12は、PCR,蛍光染色ともに発現を見なかった。AQP-11発現の局在部位については、血管条では、AQP-11とβ-actinと重染色すると蛍光発色がmergすることより基底細胞に局在することが分かった。一方、AQP-11は辺縁細胞頂部にも発現するが、KCNQ1との重染色ではmergせず、AQP-11は膜蛋白ではないことが推測された。AQP-7,9と同様、AQP-11は辺縁細胞頂部でvesicleのexocytosisを通じて血管条の水代謝に関与しているものと思われる。このことを断定するには、免疫電顕で細胞レベルでの発現部位について追求せねばならないが、今回は断定できる結果を得ることが出来なかった。内リンパ嚢におけるAQP発現の局在についても検討したが、一層の内リンパ嚢上皮全体に瀰漫性にAQPは発現し、必ずしも、ミトコンドリアの豊富な細胞に発現しやすいというような結論は得られなかった。血管条の水代謝は、上述したAQPを構成蛋白とする水チャネルとNKCC2が重要な役割を持つことを示したが、内リンパ嚢でもNKCC1とNKCC2が発現することより、内リンパ嚢でもNa-K-CLのcotransporterが水代謝に重要な役割を担うことが推測された。
心血管病治療の新しい標的としての高レムナントリポ蛋白血症の臨床的意義に関する研究

急激な高齢化社会の到来とともに、心血管病による死亡は増加しており高齢者死因のトップを占めている。これを克服するためには心血管病の高リスク群を発症前に識別・予知し、それらの症例のリスクを軽減するために強力な治療を行い発症および再発を未然に防ぐことが重要であると考えられる。高レムナントリポ蛋白血症は以前から動脈硬化の発生・進展に重要な役割を有している事が推測されていたが、臨床で応用可能なレムナントリポ蛋白血中濃度の測定方法がなく、臨床レベルでの解析は詳細には行われていなかった。新たに開発されたレムナント様リボ蛋白(Remnant-like lipoprotein particles;RLP)の血中濃度測定法を用いて、我々は高レムナントリポ蛋白血症が虚血性心疾患の新しいリスクであることを報告してきた。これらの研究結果は認められつつあるが、今までの臨床的調査としては小規模であり、多くの未解決な点が残っている。今回の研究において得られた主な結果は以下の如くである。(1)高レムナントリポ蛋白血症がメタボリックシンドロームにおける冠動脈疾患発症の病態に強く関わり、脂質低下療法の治療標的となりうることが明らかとなった。(2)高レムナントリポ蛋白血症が脳梗塞発症の独立した予知因子であることが明らかとなった。頚動脈におけるプラーク破綻が関与している可能性が示唆された。さらに、高レムナントリポ蛋白血症治療のための脂質低下薬を用いた介入試験を進行中である。今回の研究にて、高レムナントリポ蛋白血症の心血管病における臨床的意義が新たに示されるとともに、高レムナントリポ蛋白血症に合併する心血管病に対する適切な治療方法が明らかとなることが期待される。レムナントリポ蛋白は強力な動脈硬化因子であることが知られていたが、その血中濃度の計測は複雑で困難であったために、臨床的な解析は充分進んでいなかった。1990年代に本邦で開発されたレムナント様リポ蛋白(Remnant-like lipoprotein particles ; RLP)測定法は簡便で信頼性が高く、急速に普及した。我々は本法を用いて分離したレムナントリポ蛋白が、冠動脈内皮NOを低下させることで冠動脈血流量を低下させること、血管内皮細胞における接着因子および組織因子の発現を亢進させることで冠動脈血栓形成を促進させることを基礎的実験系および臨床的検討にて明らかにした。さらに高レムナントリポ蛋白血症は将来の心臓突然死を含めた冠動脈イベントの独立した予測因子であることを前向き予後調査によって明らかにした。この研究のサブグループ解析にて糖尿病および閉経後女性に合併する虚血性心疾患において、将来の冠イベントの独立した予知因子であることが示された。さらに、高レムナント様リポ蛋白血症は頸動脈の不安定粥腫(頸部超音波検査によって検出)の独立した危険因子であり、脳梗塞の発症に関わっている可能性が示された。山梨県内の複数の循環器診療施設にて、高レムナントリポ蛋白血症を合併する虚血性心疾患例をスタチン剤またはフィブラート剤投与群の2群に分ける前向き追跡ランダム化比較臨床試験を行っている。半年経過した現在、約150例がエントリーされている。一部の症例では治療開始後1ヶ月目で脂質プロフィールを測定しているが、RLPコレステロール値の低下の程度はアトルバスタチン投与群で-32%、ベザフィブラート投与群で-50%、プラバスタチン投与群で-8%であった。メタボリックシンドロームはインスリン抵抗性および内臓脂肪蓄積を主な背景とし、脂質代謝異常、高血圧を伴う症候群である。

本シンドロームは極めて高頻度の疾患で正常耐糖能者の1015%、耐糖能低下例の4060%、2型糖尿病例の約80%に合併し、心血管発症のリスクが正常耐糖能者の約3倍である。メタボリックシンドロームに伴う脂質代謝異常は多彩であり、その病態は複雑である。今回の研究において、高レムナントリポ蛋白血症がメタボリックシンドロームの病態に強く関わり、脂質低下療法の治療標的となりうることを明らかにした。「方法」210名のメタボリックシンドローム症例を対象として、冠動脈疾患危険因子の検討、脂質低下薬(スタチン、フィブラート)の効果、前腕動脈内皮依存性拡張反応を検討した。「結果」高レムナントリポ蛋白血症の存在がメタボリックシンドローム症例における冠動脈疾患合併の最も強力な独立した危険因子であることが明らかとなった(Relativerisk7.0,95%CI2.7-17,P<0.0001)。スタチンおよびフィブラートの両薬剤とも投与後1ヶ月にてレムナントリポ蛋白血中濃度を有意に低下させ、6ヶ月後にはさらに低下させた。両薬剤ともメタボリックシンドロームに伴う炎症マーカー(血中CRP値、TNFalpha値)を有意に減少させた。前腕動脈内皮依存性拡張反応の低下は冠動脈イベントの将来の予知因子であることが知られているが、メタボリックシンドロームにおいてはこれが低下しており、今回の脂質低下薬投与によって改善することを明らかにした。脂質低下治療による前腕動脈内皮依存性拡張反応の改善度は、レムナントリポ蛋白血中濃度の低下の程度と最も強く独立して相関した。「総括」高レムナントリポ蛋白血症がメタボリックシンドロームにおける冠動脈疾患発症の病態に強く関わり、脂質低下療法の治療標的となりうることが明らかとなった。高齢者においては、虚血性心疾患と脳血管障害が重要な死因であり、これらの発症および再発を予防することが高齢化社会の活力を保つために重要である。そのためには動脈硬化の最大要因である高脂血症の治療が必要である。高脂血症の中で、高コレステロール血症は診断・治療法とも既に確立している。一方、高トリグリセライド血症に関しては、レムナント様リポ蛋白(Remnant-like lipoprotein particles;RLP)測定法を用いて、トリグリセライドに富むレムナントリポ蛋白が冠動脈疾患の発症・病態に重要な役割を有していることを最近我々は明らかにした。そこで今回の研究において、高レムナントリポ蛋白血症の脳梗塞の発症・病態への関与を検討した。「方法」165名のメタボリックシンドロームおよび冠動脈疾患を既に有している症例を対象として、最大2年間追跡調査した。登録時に全例において頸動脈の粥状動脈硬化の質を高感度超音波装置を用いたintegratedbackscatter(IBS)を測定することで定量的に評価した。「結果」追跡調査期間に14人に脳梗塞が発症した。カプランマイヤー解析において、高レムナントリポ蛋白血症例(【greater than or equal】5.5mg/dl;n=67)は非高レムナントリポ蛋白血症例(<5.5mg/dl;n=98)に比べて脳梗塞発症の頻度が有意に高かった。COXhazard解析による多変量解析により、高レムナントリポ蛋白血症は将来の脳梗塞発症の独立した予知因子であることが明らかとなった。脳梗塞発症例においてはIBS値が有意に低く、破綻しやすいソフトプラークが多かった。
教授行動の選択系列のアセスメントによる授業の分析方法の開発

1.「教授行動の選択系列のアセスメント」と名称した授業研究および授業分析方法を開発し、ベテラン教師、斎藤喜博の指導の下で、授業実践されたいくつかの授業を模擬・復元することができた。2.戦後民主主義教育の原点に立って教育実践をしてきた斎藤喜博は、独自の授業論を展開してきた。方法論的には、横口授業、介入授業、模擬授業、模擬授業への介入などを経験と実践のなかからあみだしてきた。横口、介入の行動は、授業者の教授行動への対案であるとみなし、ある教授行動の結果、つまり、子どもの反応・応答を予測し、別の教授行動を提案しており、「介入授業の記録」の分析から「教授行動の選択系列のアセスメント」という授業分析方法を開発し、これを、写真集「未来誕生」にある授業記録に適用して、授業の展開過程の枠組を模擬・復元することができた。この方法は、他の授業の分析、授業研究、授業改善にも適用でき、有効な授業研究方法であるとの知見をえた。(1)授業の構造モデルの設定;構造モデルの作成過程は、5段階に分かれ、(1)教授行動のカテゴリ一を分類して、サブシステムを構成する。(2)アセスメント手法による教授行動の選択系列のパターンの作成。(3)ファジィ集合による確率的多段決定過程の構造モデルの構築。(4)アセスメント手法とファジィ集合との整合による授業の構造モデルの設定。(5)授業の構造モデルに具体的な教授・学習行動を同定する。そして、教授行動の骨格構造を作成し、子どもの学習行動の反応系列との対応関係を教授行動の意思決定の構造モデルとして表現し、授業の構造モデルの一般的な枠組をつくる。とした。(2)授業の指導案設計と授業録画およびプロトコールの作成;マイクロティーチングとシミュレーション的手法により、可能な教授行動と学習行動を含めた授業の指導案を設計し、これに基づき授業を実施し、授業全体をビデオ録画した。(教師50時間、教育実習生80時間、附属・公立小中学校の協力)これらの授業を教授行動と学習行動に分け、授業記録(プロトコール)におこし、教授行動のアセスメントの基礎資料を作成した。(3)授業記録に基づく教授行動の選択系列のアセスメント研究;授業の構造モデルに従って、授業(1時限)を教授行動の意思決定を行うエピソード(分節46)とステージ(場面2030)に分割できるので、それらの各ステージごとに教授行動の選択系列を提案する。ステージごとに設問を設け、かつ各ステージ間の教授行動の関連を構造化することによって、選択された教授行動間のアセスメントを行うテキストを作成した。これらのテキストをもとに現職教員、教育実習生を対象に実験・試行した。横口、介入の行動は、授業者の教授行動への対案であるとみなし、ある教授行動の結果、つまり、子どもの反応・応答を予測し、別の教授行動を提案しており、「介入授業の記録」の分析から「授業行動の選択系列のアセスメント」という授業分析方法を開発し、これを、写真集「未来誕生」にある授業記録に適用して、授業の展開過程の枠組を模擬・復元することができた。
血管平滑筋の異常収縮シグナル伝達の可視化による解明と創薬スクリーニング

蛋白発現・精製法、アクチンフィラメント-ミオシンの滑り速度測定法(in vitro motility assay)などの分子・細胞生物学的手法を駆使して、血管異常収縮(=Ca^<2+>非依存性のアクチンフィラメント-ミオシン滑り速度の増加)におけるシグナル分子の役割をリアルタイム可視化解析により検討した。具体的な実績は以下の通りである。(1)リコンビナント蛋白発現系(バキュロウイルス-昆虫細胞Sf9)を用いて、非常に困難とされているリコンビナント平滑筋ミオシンを活性のある形で発現、精製した。(2)血管の異常収縮のシグナル伝達系の鍵を握る分子であるROKでミオシンをリン酸化することに成功した。リン酸化は、SDS-PAGE電気泳動とProQ Diamond染色で確認した。(3)ROKでリン酸化された上記のミオシフンを用いて、ミオシンとアクチンとの滑り運動(=血管の異常収縮)をカルシウム非存在化で、リアルタイム可視化解析することに成功し、その速度解析を行った。この滑り運動が起きたことは、スキンド血管組織でカルシウム非存在化でのROKタンパク質投与時の収縮結果(JBC, 1997)を純粋なin vitroの系でも再現できたことを意味する。また、滑り運動速度はカルシウム依存性の正常収縮時の滑り運動速度とほぼ同じであった。これらの成果は、日本生物物理学会(2007年3月)、日本生理学会(2008年3月)で学会発表し、非常に高い評価を得た。よって、本研究課題は、順調に遂行された。なお、本研究は、山口大学組換えDNA実験安全委員会の承認および山口大学動物実験規則に基づく動物実験委員会の承認を得ている。蛋白発現・精製法、アクチンフィラメント-ミオシンの滑り速度測定法(in vitro motility assay)などの分子・細胞生物学的手法を駆使して、血管異常収縮(=Ca^<2+>非依存性のアクチンフィラメント-ミオシン滑り速度の増加)におけるシグナル分子の役割をリアルタイム可視化解析可能なシステムを構築した。(1)リコンビナント蛋白発現系(バキュロウイルス-昆虫細胞Sf9)を用いて非常に困難とされているリコンビナント平滑筋ミオシンを活性のある形で発現、現有する全自動カラムクロマト装置(AKTA explore10S)を用いて精製に成功した。(2)血管の正常収縮の系のシグナル分子である(MLCK)でミオシンをリン酸化し、ミオシンとアクチンとの滑り運動=血管の収縮をリアルタイム可視化解析することに成功し、その速度解析を行った。その成果は日本生理学会(2007年3月)で学会発表し、非常に高い評価を得た。(3)異常収縮のシグナル伝達系の鍵を握る分子であるROKでミオシンをリン酸化し、Ureaグリセロール電気泳動でリン酸化を確認した。(4)データーは従来のビデオテープ録画ではなく、全てデジタル方式で取得し、高速速度解析が可能となった。よって、本研究課題は、順調に遂行されている。
為替相場に関する予想の分布について

研究期間の最終年度は研究成果の発表の年で、主に投稿した論文のリバイスおよび論文の更なる品質向上を行う予定であった。本年度はこの研究期間に執筆した論文を順次投稿し修正を行った。本年度、2本の論文を投稿したもののリジェクトとなり、再度投稿中である。今後もリジェクトが続くようであればレフリーの指摘およびコメントを総合すると、まだいくつかの修正が必要であるように感じる。研究期間全体を通じて、為替相場の期待や予想がどのように形成されるかにいくつかのアプローチで取り組み、またその他派生的に進んだ研究からいくつかの重要な知見が得られた。主要なものを紹介すると、2017年にPhysica Aに掲載された論文においては、為替相場の変動についてHoshikawa and Yamaguchi (2013)の方法を改善し、さらに外国為替市場介入の効果を検証した。為替介入を行って為替相場を大きく動かすことができた場合、その後為替相場が介入の効果を相殺するようにリバウンドすることを示した。ただし、為替介入は効果がある時期と小さい時期があり、介入の効果が大きい場合にはリバウンドが確認できるが小さい場合にリバウンド効果も確認されなかった。この論文に関しては、海外の学会でも報告し、論文出版前に海外研究者から学会報告が引用されるという他の研究者への影響があった。その他の論文についても論文投稿中にレフリーから多くのコメントをもらい、思わぬ方向に研究が進むというよい影響を受けた。そのような論文として、マイナス金利について債券取引のキャピタルゲインを用いて説明をした論文や金融資産価格(株価および為替相場)の変動から異常な変動を検出しようという論文である。平成26年度は為替相場の予想のパネルデータを整理し、人々が将来の為替相場を予想する際にその予想の平均や標準偏差にどのような傾向があるかについて分析を行う計画であった。本年はおおむね計画通り、データの収集、整理、論文の分析部分を行うことができたといえる。なお、当初の予定よりも為替相場の予想のデータをさらに追加的に収集した。基礎的な分析はおおむね完了したものの、論文の投稿に向けて更なるブラッシュアップが必要である。平成26年度はいくつかの学会に参加し、立ち話の間に偶然著名な研究者から本研究について有益なアドバイスを受けることができた。ただし、そのようなやり取りの過程でいくつかの問題点、見落としていた点も見つかったため、今後の改善点として取り組む予定である。また、国際資本移動の要因について分析を行った論文を日本金融学会2014年度秋季大会において"Factors causing capital flows in emerging economies"(山口大学、2014年10月18日(土))と題した研究報告を行った。この論文では国際資本移動がどのような要因によって影響を受けるかを分析した。特に、最近の研究ではVIX(volatility index)が重要な変数として注目を浴びているが、このVIXを含めたグローバルな要因を表す変数を用いて分析を行った。この研究報告においても、フロアからたくさんの有益なコメントをいただくことができた。本年は「Exchange Rate Rebounds after Foreign Exchange Market Interventions」というタイトルの論文を執筆し、国際的な論文誌に投稿した。この論文では、為替介入後の為替相場のリバウンドについて検証した論文である。為替介入が大きな効果を持つ時期においては、為替相場が元の水準にリバウンドしやすい傾向があることを示した。論文を投稿したものの最初の雑誌には残念ながらリジェクトされたため、再度修正し、他の雑誌に投稿中である。また、本年は「どのような変数が人々の為替相場の予想の平均・標準偏差、分布にどのような影響を与えるか」を考察した論文を執筆し、概ね完成している。平成28年度には投稿予定である。本年は「どのような変数が人々の予想の平均・標準偏差、分布にどのような影響を与えるか」を考察した論文を執筆する予定であった。本年、申請者はUniversity of California, BerkeleyでVisiting scholarとして在外研究中のため、予想よりも研究時間を多く確保できた点では研究の進捗が早まった。しかし、分析にいくつかの問題が発生し、改善のための検討を行ったために時間がとられたため、進捗は概ね予定通りであったと言える。本年度の実績として、平成28年7月にアメリカのオレゴン州ポートランドにおいてWestern Economic Association Internationalで「Exchange Rate Reboundsafter Foreign Exchange Market Interventions」というタイトルの論文を学会報告を行った。また、同論文がPhysica A: Statistical Mechanics and its Applications誌という国際的な査読論文誌に掲載された。この論文は、為替介入後の為替相場のリバウンドについて検証した論文である。さらに、為替介入がなかった場合にどの程度の為替相場水準になっているかをリバウンド効果を考慮して算出した。また、本年度は「どのような変数が人々の為替相場の予想の平均・標準偏差、分布にどのような影響を与えるか」を考察した論文を再度加筆修正し、現在投稿予定である。また、派生的な論文として現在“Estimating asset price bubbles: volatility approach"という論文を執筆し、日本国際経済学会関西支部定例研究会(2016年度第5回)において報告した。この論文では為替相場・株価等の金融資産価格の変動に関して異常な変動の指標を提案した。こちらの論文についても投稿予定である。研究報告等を通じて、他の研究者からいくつかの有益な指摘や不備に関するアドバイスをもらったため再度加筆修正が必要となったものの、微修正の範囲内であるため、おおむね順調に進展していると考えられる。

平成29年7月にアメリカのカリフォルニア州サンディエゴにおいてWestern Economic Association Internationalで「Factors causing capital flows in emerging economies」(Masahiro Inoguchi氏との共著)というタイトルの論文を学会報告を行った。途上国における資本移動の要因について報告した結果、討論者およびフロアから様々な有益なコメントをもらい、論文の修正する点が明確になった。平成29年4月に名古屋市立大学経済学研究科火曜研究会において論文「株式および外国為替相場の適正な価格変動からの乖離について」を報告した。論文「株式および外国為替相場の適正な価格変動からの乖離について」において、どのような価格変動が通常で、どのような価格変動が通常でないのかを新たに定義し、為替相場の変動をどのように予測するのが良いかを考察した。しかし、従来の方法と比較した際の利点をもっと明示すべきというコメントがあったため、来年度はその点について修正し国際的な学術誌に投稿したい。研究報告等を通じて、他の研究者からいくつかの有益な指摘や不備に関するアドバイスをもらったため再度加筆修正が必要となったものの、微修正の範囲内であるため、おおむね順調に進展していると考えられる。また、本研究課題を遂行するうちに思い付いた派生的な論文も執筆しているため、そちらも仕上げていきたい。研究期間の最終年度は研究成果の発表の年で、主に投稿した論文のリバイスおよび論文の更なる品質向上を行う予定であった。本年度はこの研究期間に執筆した論文を順次投稿し修正を行った。本年度、2本の論文を投稿したもののリジェクトとなり、再度投稿中である。今後もリジェクトが続くようであればレフリーの指摘およびコメントを総合すると、まだいくつかの修正が必要であるように感じる。研究期間全体を通じて、為替相場の期待や予想がどのように形成されるかにいくつかのアプローチで取り組み、またその他派生的に進んだ研究からいくつかの重要な知見が得られた。主要なものを紹介すると、2017年にPhysica Aに掲載された論文においては、為替相場の変動についてHoshikawa and Yamaguchi (2013)の方法を改善し、さらに外国為替市場介入の効果を検証した。為替介入を行って為替相場を大きく動かすことができた場合、その後為替相場が介入の効果を相殺するようにリバウンドすることを示した。
チタン合金インプラント表面への為害元素低減・高骨親和性皮膜の形成

本研究課題ではTi6Al4V合金に対し、アルカリ加熱処理の際の諸条件を検討することによって皮膜の骨親和性向上および為害元素低減を目的としている。初年度および次年度の平成27年度、平成28年度にて、アルカリ加熱処理の際のアルカリ溶液浸漬時に様々な電位で定電位分極を行った。その結果、各電位で促進される反応、それに伴い網目状酸化物(チタン酸ナトリウム)形成メカニズムについての検討を行い、印加するパルス電位を決定した。その結果、アルカリ溶液浸漬時にパルス電位を印加することで、自然浸漬処理試料と比較し、より緻密な網目状酸化皮膜の形成と為害元素の低減に成功した。SBF(擬似生体液)浸漬によるアパタイト形成評価の結果、パルス電位印加により作製した網目状酸化皮膜はより高い骨親和性を示した。チタン酸ナトリウム皮膜の網目構造をより微細化すること、すなわちハイドロキシアパタイト形成の際のCa吸着サイトとなる酸化皮膜表面積を増大することによって更なる骨親和性向上が期待される。網目状酸化物の形成過程には溶液中化学種の拡散が関係していると考えられる。平成29年度はアルカリ処理に用いる溶液にエチレングリコール(EG)を添加量を変化させながら加えることによって溶液の粘度を様々に変化させ、皮膜形態への影響を検討した。最終年度の平成30年度はアルカリ処理に用いる溶液に有機溶媒であるジエチレングリコール(DEG)を添加し、皮膜形態への影響を検討した。その結果、EG、DEG添加した試料は、網目状構造のチタン酸ナトリウムを形成していたが、添加量増加に伴い網目構造の細密化と皮膜の厚みの減少が認められ、同量のEGとDEG添加量で比較を行うと、この傾向はDEGにて顕著であった。以上のことから、アルカリ加熱処理の際のアルカリ溶液浸漬時の電位および溶液制御によって網目構造の緻密化が達成できた。平成27年度は金属インプラントに使用されるTi6Al4V合金に対し、アルカリ加熱処理のアルカリ浸漬処理の際に電位制御を行い、骨形成促進酸化皮膜の形成を試みた。その際、各電位での皮膜形態や厚さを検討することによって、各電位における反応の検討を行った。具体的には、骨形成促進酸化皮膜改質としてTi6Al4V合金のアルカリ過熱処理の際の電位の影響の検討として、アルカリ加熱処理の際に-750 mVから-1300 mVまで、様々な電位での定電位分極および方形波電位印加を行い、XRDによる相同定、FE-SEMによる皮膜形態および皮膜厚さの観察を行い、各電位で生じる反応の検討を行った。XRD解析の結果、いずれの試料も基板のピークに加えチタン酸ナトリウムのピークが確認されたことから、形成した皮膜はチタン酸ナトリウムであった。FE-SEM観察より、皮膜の微細構造はいずれの電位印加試料も電位印加なしの自然浸漬試料同様網目状構造を有していたが、電位を印加したいずれの試料も電位印加なしの自然浸漬試料と比較し、網目構造は細かくなっていた。皮膜の断面観察を行った結果、Ti6Al4Vの自然浸漬電位である-1100 mVに定電位分極を行うと皮膜厚さは電位印加なしの自然浸漬試料と同程度となり、自然浸漬電位よりも貴な-750 mV、卑な-1200 mVおよび-1300 mVを印加した試料では皮膜厚さは電位印加なしの自然浸漬試料よりも薄くなった。一方、Ti6Al4V合金の自然浸漬電位である-1100 mVとVの活性領域である-750 mVを交互に印加した方形波電位試料は皮膜厚さは電位印加なしの自然浸漬試料と同程度であり、網目状構造はより細かく密な構造になることが明らかとなった。初年度である平成27年度は金属インプラントに使用されるTi6Al4V合金に対し、アルカリ加熱処理のアルカリ浸漬処理の際に電位制御を行い、骨形成促進酸化皮膜の形成を試みた。その際、各電位での皮膜形態や厚さを検討することによって、各電位における反応の検討を行うことができた。併せて、方形波電位を印加した際の皮膜形態についても観察を行い、アルカリ浸漬処理中に適切な方形波電位印加を印加することがハイドロキシアパタイト形成促進機能を有する皮膜の形成に有効である可能性が示唆された。本研究課題ではTi6Al4V合金に対し、アルカリ加熱処理の際の諸条件を検討することによって皮膜の骨親和性向上、為害元素低減を目的としている。初年度の平成27年度にて、方形波パルス電位を用いたアルカリ加熱処理によって、通常の自然浸漬によって形成されるチタン酸ナトリウム皮膜よりも皮膜の網目構造が緻密で同程度の厚みの皮膜の作製に成功した。2年目の平成28年度では、EPMA分析により、方形波パルス電位を用いたアルカリ加熱処理によって作製した緻密な皮膜には、母材金属であるTi6Al4V合金に含有される為害元素であるVとAlが低減されており、特にVが多く含有されていたβ相においてVの低減を確認した。また、SBF溶液(simulated body fluid;模擬体液)浸漬試験によって形成した皮膜のHAp(hydroxyapatite;ハイドロキシアパタイト)形成能を評価したところ、緻密な網目構造の皮膜を有する方形波パルス電位を用いたアルカリ加熱処理試料は、通常の自然浸漬によるアルカリ加熱試料よりも多くの析出物が認められた。

この析出物はEDS分析によりCa、Pを含有すること、XRD測定によりHApであることを確認した。このことは、方形波パルス電位を用いたアルカリ加熱処理によって、通常の自然浸漬によるアルカリ加熱処理と比較し、HAp形成能が向上した皮膜の作製成功を意味する。つまり、初年度に決定した最適条件で作製した皮膜の評価を行うことができ、本研究課題で目的としていたTi6Al4V合金に対し、皮膜の骨親和性向上、為害元素低減を、アルカリ加熱処理の際の電気化学条件の検討によって達成できた。2年目の平成28年度にて、方形波パルス電位を用いたアルカリ加熱処理によって作製した緻密な皮膜には、母材金属であるTi6Al4V合金に含有される為害元素であるVとAlが低減されていることを確認した。このうち、特に母材にてVが多く含有されていたβ相においてVが大きく低減されていた。また、SBF溶液(simulated body fluid;模擬体液)浸漬試験によって形成した皮膜のHAp(hydroxyapatite;ハイドロキシアパタイト)形成能を評価したところ、緻密な網目構造の皮膜を有する方形波パルス電位を用いたアルカリ加熱処理試料は、通常の自然浸漬によるアルカリ加熱試料よりも多くの析出物が認められた。本研究課題ではTi6Al4V合金に対し、アルカリ加熱処理の際の諸条件を検討することによって皮膜の骨親和性向上および為害元素低減を目的としている。平成27年度、平成28年度にて、アルカリ加熱処理の際のアルカリ溶液浸漬時に様々な電位で定電位分極を行った。その結果、各電位で促進される反応、それに伴い網目状酸化物(チタン酸ナトリウム)形成メカニズムについての検討を行い、印加するパルス電位を決定した。その結果、アルカリ溶液浸漬時にパルス電位を印加することで、自然浸漬処理試料と比較し、より緻密な網目状酸化皮膜の形成と為害元素の低減に成功した。SBF(擬似生体液)浸漬によるアパタイト形成評価の結果、パルス電位印加により作製した網目状酸化皮膜はより高い骨親和性を示した。チタン酸ナトリウム皮膜の網目構造をより微細化すること、すなわちハイドロキシアパタイト形成の際のCa吸着サイトとなる酸化皮膜表面積を増大することによって更なる骨親和性向上が期待される。網目状酸化物の形成過程には溶液中化学種の拡散が関係していると考えられる。平成29年度はアルカリ処理に用いる溶液にエチレングリコール(EG)を添加量を変化させながら加えることによって溶液の粘度を様々に変化させ、皮膜形態への影響を検討した。いずれの溶液制御試料も、網目状構造のチタン酸ナトリウムを形成していたが、EG添加量増加に伴い網目構造の細密化と皮膜の厚みの減少が認められた。このことから、溶液制御によっても網目構造の緻密化が達成できた。