hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大規模海洋構造物の開発研究

また、相手側研究代表者(J.A.Pinkster教授)を招聘し、昨年度の協力研究成果を日本で開催される国際会議で発表すると共に、大規模浮体の設計技術に関する意見交換を行った。国土の狭い日本において、新たな人工環境となる、海上空港、海上都市等の大規模海洋構造物の研究の必要性が叫ばれている。一方、オランダは干拓事業で世界的に有名であるが、自然環境との調和をはかりつつ、新たな海洋空間の創設を行ってきている。本研究では大規模浮体の設計技術に関する研究として、大規模浮体の海洋環境に及ぼす影響評価、浮体の波浪中における非線形流体力の解析、大規模浮体に作用する環境外力(津波高潮、風浪、潮流など)の推定法の開発、柔軟構造物の流力弾性応答計算法の開発、超大型構造物の構造応答計算、複数浮体の流体力干渉と相対運動解析などを実施する。本年度は研究代表者をデルフト工科大学に派遣し、研究計画の進捗状況の確認および本研究まとめ方についての打ち合わせや共同研究の実施を行い、また、共同研究の成果を国際会議で発表した。さらに、本年度の研究成果の発表について意見交換等のため、相手側研究代表者を招聘し、本研究のとりまとめを行なった。
対流圏温度構造の高時間分解能RASS観測に用いる音波発射装置の開発

本研究では、地上から発射した音波の伝搬速度(音速)をドップラーレーダーでリモートセンシングし、音速から大気温度プロファイルを導出するRASS (Radio Acoustic Sounding System)において、対流圏・下部成層圏の温度構造を精密にかつ優れた時間・高度分解能で観測するために必要な高出力音波発射装置を開発することを目的とした。まず、MUレーダーを用いたRASSに必要な音波発射装置の仕様を検討した結果、動電スピーカユニットにハイパボリックホーンを取り付けた動電ホーンスピーカ20台をMUレーダーの周囲に配置し、アクティブフェイズドアレイを構成する必要が認められた。製作した動電ホーンスピーカシステムの出力特性を測定すると、最大音圧レベルは140dBに達し設計目標値を上回ることが確認できた。また、音響ホーンを用いることで約32%の高い音響効率が得られることがわかった。このシステムで実際のRASS観測を行った結果、夏季に高度1.5km18kmに至る温度・風速プロファイルの観測が可能であることが実証された。次に、音波ビームを走査することでフェイズドアレイの動作試験を行ったところ、音波のレイトレイシングの結果から予想される高度範囲で、複数の音波源からの音波によって散乱されたRASSエコーが互いに強め合うことから、フェイズドアレイの位相制御が正常に行われていることを確認できた。本研究で開発した音波発射装置を用いたRASSを用いて、集中豪雨などの局所的・突発的な中小規模気象現象の詳細な構造を連続観測することで、それらのメカニズムやそれによって生成される大気波動について新たな知見を与えられるものと期待している。本研究ではまず(1)大出力の音波発射装置の設計・製作を行うことが最も主要な研究課題であり、同時に(2)RASS観測に適した特性を持つ音波パルスを生成する方法を研究し、さらに(3)複数の音波発射装置をアレイ構成とした場合の効率の良い制御方法を研究することが重要である。本年度は特に課題(1)と(2)に重点を置いて研究を実施した。本研究で用いる100Hz付近の音波を効率良く生成するために、新たに音波発射装置を設計・試作した。低音域専用スピーカについて市販品を調査した結果、大出力で高能率のホーンスピーカが入手できたので、これを4基並列に接続して使用することとした。周波数特性を考慮しながらホーン形状を検討し、新たに低音域での特性が良いホーンを設計し、4基のスピーカを収納したエンクロージャ(共鳴箱)に装着した。音響アンプの出力を位相合成し、このホーンに供給することで約130dB以上の音波出力を達成する見通しができた。来年度以降はこのプロトタイプモデルを改良して実際のRASS実験に使用する予定である。一方、音波による屈折率変動と電波散乱の物理を理論的に研究した。これをもとに広い高度範囲でかつ高い精度で温度測定が可能である音波パルスを理論的に設計した。また実際に音波パルスを生成するにあたって所望音波の周波数スペクトルを与え、計算機によってこれを逆変換することで音響信号の時系列を作成する方法を開発した。平成7年度は課題(1)で平成6年度に試作した音源に改良を加えたものを7基製作した。周波数100Hzにおける音響出力は、ホーンの直上1mでの値に換算して1基当たり140dBを達成し、目標値である135dBを大きく上回った。これは、地表面で反射した音波を有効利用する設計によるものである。また、課題(3)の音源アレイの制御システムの開発に関して、複数の音源に対してそれぞれ独立した音波信号を与えるために、16チャンネル8ビットD/A変換ボードを設計製作し、高速パーソナルコンピュータに接続した。これにより課題(2)で得られた適切な波形の音波パルスを、複数の音源を組み合わせた音源アレイから任意方向に放射することが可能となった。このコンピュータはレーダー制御器と光ファイバーケーブルで結ばれており、相互に高速通信を行なうことで遠隔操作される構成となっている。

平成7年8月のRASS観測では、音源アレイがまだ部分的にしか完成していない状況であったが、高度2km20kmの温度・風速プロファイルを3.6分の時間分解能で2日以上にわたって連続観測することに成功し、前年度を上回る優れた観測データが得られた。従来この高度領域において数分の高い時間分解能を持つ温度観測技術は他になく、これはMUレーダー・RASSが世界で初めて達成した成果である。今後は、気象擾乱時にも高高度にわたる連続観測を実現させるために、音源アレイをMUレーダーの観測制御プログラムから直接制御することで、背景場の変化に対応して常に最適な観測パラメータを自動選択できるようにシステムの開発を進めたい。本研究で行った音源システムの開発についての速報を地球電磁気・地球惑星圏学会秋季大会で口頭発表した。平成8年度は、平成7年度に製作した音源の開口径を大きくすることで低周波数特性を改善したものを3基(それぞれホーンスピーカ2台とパワーアンプ1台とで構成される)を新規製作し、MUレーダーから南西・西・北西側へ100150m離れた地点に設置した。ホーンスピーカからそれぞれ独立した音波波形を送出できるように、8ビットD/A変換ボードを設計製作し、高速パーソナルコンピュータ(PC)に接続した。背景の温度・風速場に応じて決定された適切な音波形のパラメータは、レーダー制御器からPCに送られ、複数の音源を組み合せてアレイを構成し、任意の方向に音波ビームを向けて放射することができるように設計されている。実際に、3台の音源を組み合わせて音波のビーム方向を走査してRASS観測を行ったところ、理論予測された高度範囲で音波が相互に干渉し強いRASSエコーを散乱することが実証され、本研究で開発された音源アレイが正常動作することが確認できた。従来、対流圏界面に至るRASS観測は水平風速の弱い条件でのみ可能であったが、本研究で高出力音源を多数配置し、最適なレーダーのアンテナビーム方向を予測する技術を改良した結果、平成8年7月のRASS観測では、高度12km付近のジェット気流のピークで水平風速が30m/sを上回る状況下においても、対流圏界面を越える高度17km付近までの温度・風速プロファイルを時間分解能3分で連続観測することに成功した。また、平成8年10月のRASS観測では水平風速60m/sを越えるジェット気流のピーク高度まで連続的に観測できた。これらの成果は今後、低気圧・前線等の気象擾乱時においても高高度にわたる安定した連続観測が可能となることを示唆するものである。本研究で行った音源システムの開発についての速報を地球電磁気・地球惑星圏学会春季大会で口頭発表した。
堆積有機物を燃料として発電するヘドロ燃料電池の汎用化技術の開発

有機物が過剰堆積し水環境に問題が生じる水域において、底泥の有機汚濁に伴う貧酸素化等の水域での環境問題(臭気、生態系阻害等)を解決するとする手段として堆積汚泥を燃料とするSMFCを実用化、製品化すること、実用的な電力を回収して実規模での発電場を構築することを目的としている。有害な下水汚泥をエネルギー資源に変え、エネルギーを獲得し環境再生する本技術は人類の生活環境を劇的に改善する新しい視点からのものづくりとなる。「浄化(電子回収)範囲拡大のための基本技術開発」では、SMFCの弱点である狭い電子回収範囲を克服する独自の仮想面積拡大化技術(集積型電極)を開発し、ヘドロ内の広範な場から高効率の電子回収を実現した。この技術により、獲得電力を飛躍的に増大させた。本研究で開発した鉄鋼スラグを集積型電極に組み込む技術は、下水汚泥と鉄鋼スラグによって酸化還元電位の低い状態(高エネルギー状態)を作り、電子生産力の高い燃料場の構築技術、および形成された高エネルギー場において電子を広い範囲から高速度で獲得できる技術である。これらの技術開発により不安定であるが、0.75W/m2の発電を達成した。「浄化システムの構築と現地での汎用化実験」ではヘドロの堆積により深刻な状態にある1養殖場を早期に回復させる手段と2持続的に良好な海底環境を改善する手段の2つを同時平行的に実施するために養殖場の再生試験を計画した。2016年に79割であった養殖カキの斃死率を2018年には3割以下に低減できた。さらに、貧酸素対策としてSMFCで生産した電力によりLEDの点灯→藻類の育成→酸素の生産を実現するLEDシステムを完成させ、貧酸素状態の緩和を実現した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。「電子回収範囲拡大のための基本技術開発」では広範な規模での電力回収能力を向上させるため個々の電極に形成される微生物反応に着目しつつ、微生物や電子伝達物質によって形成されたと考えられる電子電達経路を起電圧分布として可視化するための電柱技術が開発された。これによって対象となる堆積泥の電子回収能力を把握することを可能にした。1有機物の分解過程と電子、水素イオンの生産機構の把握、2時空間的に電位差を作用させる場での電子回収(浄化)範囲の拡大、3水素イオンの水層への拡散捉進、4、5散布型電極の開発を行うことにより、以下に開発したSMFCの具体的な能力を示す。福山内港(下水が放流され有機物が過剰に堆積、底泥ORP=-400mV)での実績として以下の成果を得た。1浄化能力0.18m2×2枚(アノード電極、カソード電極)を用いた場合のアノード電極面積当りの能力、1日当りの電子回収量[C](クローンC=電流値×時間)は12,000 [C/m2/day]電子回収1日当りのCOD削減量[mg/m2/day]は1,000 [mg/m2/day]、ちなみに全国の干潟の平均COD平均除去量221 [mg/m2/day]である。2充電能力0.18m2×15枚(アノード電極×10、カソード電極×5)により12時間で市販の単3充電池eneloop 1本(1900mAh、6840C)が充電可能となった。30.8V、140mA/m2(110mW/m2)の世界最高レベルの出力電力を得た。当初の計画どおり研究を進めることができた。2016年に79割であった養殖カキの斃死率を2018年には3割以下に低減することを目標として2017年に実験を開始した。沿岸域でのカキ生産環境の再生を目指し、来年度に向けて1早期に、かつ2持続的に効果的な対処法を実行し成果を出していく。具体的な活動として1カキ筏下への必要な量のGCAの散布とSMFCシステム(SMFC+太陽光パネル)を設置して底泥に起因する貧酸素水塊と移流してくる貧酸素水塊からカキ筏を守る。カキの斃死抑制を前提にした斃死機構の解明と斃死量の低減手法の開発に着手している。対象とするカキ筏の設置面積は300m×400mであるが、先行的に(3m×3m)×3セットの試験区間を設置するとともに、空間的にORPモニタリング電極を設置して電位分布と水質変化の関係を分析した。さらに、貧酸素対策としてSMFCで生産した電力によりLEDの点灯→藻類の育成→酸素の生産を実現するLEDシステムを完成させ、貧酸素状態の緩和を行なった。このために、カキ筏下の貧酸素化機構(貧酸素水生成+移流)を見える化できる申請者らが開発した還元物質(ORP)のモニタリング装置と多項目水質センサーを配備し、貧酸素化の過程を空間的に捉え、貧酸素化を阻止するシステムを構築した。

斃死率を3割以下に低減することを評価目標とし、SMFCと灰の散布による沿岸域の健全化に取り組むとともに、2灰の有効性、持続性の実証を継続している。当初の計画どおり研究を進めることができた。有機物が過剰堆積し水環境に問題が生じる水域において、底泥の有機汚濁に伴う貧酸素化等の水域での環境問題(臭気、生態系阻害等)を解決するとする手段として堆積汚泥を燃料とするSMFCを実用化、製品化すること、実用的な電力を回収して実規模での発電場を構築することを目的としている。有害な下水汚泥をエネルギー資源に変え、エネルギーを獲得し環境再生する本技術は人類の生活環境を劇的に改善する新しい視点からのものづくりとなる。「浄化(電子回収)範囲拡大のための基本技術開発」では、SMFCの弱点である狭い電子回収範囲を克服する独自の仮想面積拡大化技術(集積型電極)を開発し、ヘドロ内の広範な場から高効率の電子回収を実現した。この技術により、獲得電力を飛躍的に増大させた。本研究で開発した鉄鋼スラグを集積型電極に組み込む技術は、下水汚泥と鉄鋼スラグによって酸化還元電位の低い状態(高エネルギー状態)を作り、電子生産力の高い燃料場の構築技術、および形成された高エネルギー場において電子を広い範囲から高速度で獲得できる技術である。これらの技術開発により不安定であるが、0.75W/m2の発電を達成した。「浄化システムの構築と現地での汎用化実験」ではヘドロの堆積により深刻な状態にある1養殖場を早期に回復させる手段と2持続的に良好な海底環境を改善する手段の2つを同時平行的に実施するために養殖場の再生試験を計画した。2016年に79割であった養殖カキの斃死率を2018年には3割以下に低減できた。さらに、貧酸素対策としてSMFCで生産した電力によりLEDの点灯→藻類の育成→酸素の生産を実現するLEDシステムを完成させ、貧酸素状態の緩和を実現した。「浄化システムの構築と現地での汎用化実験」として、本期間では現地で実用的に浄化、エネルギー回収できる電極の設置を目指した技術開発を行う。大量の有機泥とともに様々なガレキの堆積もある劣悪な環境下にある河岸のヘドロ堆積場において、容易に設置(散布)できる、高効率の浄化と電力回収を継続的に維持できることを実現する。この際、高い電圧電力を回収するため蓄電、放電を組み合わせた昇圧システムを構築する。室内で安定して電力を回収できる方法であっても、現地での適用には様々な問題が生じる。装置の干出、生物やゴミの付着、さらに波、流れ等不安定な環境下でSMFCを機能発揮させるため装置の簡素化、生物等の付着効果の把握を重視して研究を行う。SMFCによる還元化抑制、GCAによるミネラル供給と酸性化抑制効果を相乗的に発現させ、早期にカキ生産場の回復を実現する。灰を構成する酸化物は溶解(ミネラルとOH-の溶出)して、還元化(ORP低下)、底泥の酸生化(pH低下)を抑制する。微生物自らの活動がORP、pHを低下させることから、堆積泥内でのORP、pHの上昇は微生物活性を維持させることにつながる。SMFCによる電子の回収量の増大は微生物の活性を表しており、電子回収量と電極電位分布(ORP分布)から現地において微生物活性を評価できる手法も併せて確立する。筏下には1m間隔に電極を格子状に配置(2m×2m)したSMFCシステム(有効範囲:3m×3m)を9セット(81電極)およびLEDシステムを設置して(2018年に3セット設置)、底泥に起因して起こる貧酸素化を防止できるシステムを完成する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
保険データベースと患者レジストリを用いた関節リウマチ患者の合併症に関する疫学研究

保険データベースを用いて、関節リウマチ(RA)患者と非RA患者の脳心血管疾患、入院を要した感染症、帯状疱疹(HZ)、骨折のリスクを比較した。いずれの合併症においても非RA患者と比較してRA患者で有意にリスクが高かった。REALデータベースを用いて、RA患者におけるHZの罹患率およびリスク因子を検討した結果、HZの罹患率は6.7 [4.9-8.8]/1,000人年、tumor necrosis factor (TNF)阻害薬使用、経口副腎皮質ステロイド投与量の調整済みオッズ比(OR)は有意な増加を示したが、非TNF阻害薬使用およびメトトレキサート使用のORは有意な増加を示さなかった。1.保険データベースを用いて最長10年間におけるRA患者と非RA患者で脳心血管疾患、骨折の頻度を比較し、非RAに対するRAの各合併症のリスクを明らかにした。対象患者は、RAの診断が1度以上付与され、抗リウマチ薬が一度以上処方された症例をRA群とし(6,712名)、RAの診断が一度も付与されなかった症例のうち年齢と性別、観察期間でマッチングし、5例ランダム抽出した症例を非RA群とした(33,560名)。脳心血管疾患および骨折の罹患率比(RA群vs.非RA群)はそれぞれ1.6[1.3-2.0]、3.4 [2.8-4.0]であり、RA群の方が非RA群と比較して有意に罹患率が高かった。背景因子で調整したハザード比は、脳心血管疾患では1.5 [1.2-1.9]、骨折では1.8 [1.5-2.3]といずれもRAは有意にリスクを高めることが明らかになった。2.REALデータベースを用いて、最長3年間の帯状疱疹(HZ)の罹患率およびリスク因子を明らかにした。解析対象症例はREALのフォローアップデータが得られ、一度でも生物学的製剤または従来型合成抗リウマチ薬(csDMARDs)を投与された患者1987名とした。HZの罹患率は、6.6(4.9-8.8)/1000患者年であった。次に抗リウマチ薬のHZのリスクを詳細に検討するために、HZが発生した患者をケース(43名)および性別と観察開始年でマッチングし1:5の比率で無作為抽出した患者コントロール(215名)において条件付きロジスティック回帰分析を用いて、csDMARDsに対する生物学的製剤の調整済みオッズ比[95%信頼区間]を算出した。その結果、インフリキシマブ・アダリムマブ使用(4.3 [1.4-12.9] )およびエタネルセプト使用(5.5[2.0-15.1] )の調整済みオッズ比は有意な増加を示した。保健データベースを用いた解析は、検討する合併症(脳心血管疾患、感染症、骨折)のうち、感染症以外の合併症について予定していた解析を終了した。REALデータベースを用いた解析は予定していた全ての解析を終了した。したがって、本研究課題は総合的には概ね順調に進展していると判断した。1.保険データベースを用いて最長10年間における関節リウマチ(RA)患者と非RA患者で入院を要した感染症(HI)の頻度を比較し、非RAに対するRAの各合併症のリスクを明らかにした。HI全体の罹患率比(RA群vs.非RA群)は2.47 [2.20-2.77]であり、RA群の方が非RA群と比較して有意に罹患率が高かった。背景因子で調整したオッズ比(OR)は、HI全体では2.10 [1.85-2.39]とRAは有意にリスクを高めることが明らかになった。2.保険データベースを用いて、対象患者として上記RA患者(6,712名)と非RA患者(33,560名)の帯状疱疹(HZ)の罹患率を比較し、さらにRA治療薬とHZの関連性を明らかにした。HZの罹患率比は(RA群vs.非RA群)は1.72 [1.46-2.02]と非RA群と比較してRA群で有意に罹患率が高かった。次に、RA群においてネスティッドケースコントロール研究を実施し、HZ発症例1人に対しリスク集団から年齢と性別をマッチングさせたコントロール4名におけるRA治療薬とHZの関連性について調整済みORを算出した。その結果、経口副腎皮質ステロイド(プレドニゾロン換算で5mg/日以上)の使用のORは2.03 [1.37-3.01]と有意な値だった。その他、生物学的製剤の使用(OR 1.22 [0.81-1.83])、メトトレキサートの使用(OR 1.08 [0.77-1.51])、免疫抑制性抗リウマチ薬の使用(OR 1.24 [0.69-2.22])はいずれもHZと有意な関連性を認めなかった。保険データベースを用いたRAにおける合併症の解析は昨年度から引き続き実施し、感染症および帯状疱疹について予定していた解析を終了した。さらに詳細にRAの合併症について検討する追加解析も開始した。2保険データべースを

用いたRA患者と糖尿病(DM)患者の合併症に関する研究を実施した。その結果、50歳以上のRA患者(n=3607)と性、年齢で1:3(RA: DM)でマッチングさせたDM患者(n=10821)において最長10年間の入院を要した感染症、脳心血管疾患、骨折の発生率[95%信頼区間]はRA群で2.8 /100人年, 9.2 /1,000人年, 16.7 /1,000人年、DM群で2.8/100人年, 26.3/1,000人年, 10.3/1,000人年だった。ベースラインの患者背景で調整した各合併症のオッズ比(RA vs. DM)[95%信頼区間]は入院を要した感染症では0.9 [0.8-1.1]、脳心血管疾患では0.4 [0.3-0.6]、骨折では1.3 [1.0-1.7]だった。脳血管疾患のリスクはDM群と比較してRA群で有意に低く、入院を要した感染症と骨折のリスクは両群で同等であることが明らかになった。この結果を欧州リウマチ学会2017(スペイン)でポスター発表を、East Asian Group of Rheumatology2017(東京)で口頭およびポスター発表した。保険データベースを用いて、関節リウマチ(RA)患者と非RA患者の脳心血管疾患、入院を要した感染症、帯状疱疹(HZ)、骨折のリスクを比較した。いずれの合併症においても非RA患者と比較してRA患者で有意にリスクが高かった。REALデータベースを用いて、RA患者におけるHZの罹患率およびリスク因子を検討した結果、HZの罹患率は6.7 [4.9-8.8]/1,000人年、tumor necrosis factor (TNF)阻害薬使用、経口副腎皮質ステロイド投与量の調整済みオッズ比(OR)は有意な増加を示したが、非TNF阻害薬使用およびメトトレキサート使用のORは有意な増加を示さなかった。1.保険データベースを用いた解析においては、RA患者と非RA患者で感染症全体および帯状疱疹のリスクに関して詳細な解析を実施する。帯状疱疹の解析においては、RA群と非RA群のリスクの比較に加えて、RA群における抗リウマチ薬と帯状疱疹発症との関連性についてネスティッドケースコントロールスタディを実施する。HZ発症例(ケース)1人に対しリスク集団から年齢と性別をマッチングさせた5名(コントロール)を抽出する。HZ発症時または発症直前の抗リウマチ薬とHZ発症の関連を条件付ロジスティック回帰分析を用いて算出する。2.CORRECTデータベースを用いて、安定してデータベースを運用し、患者登録を進め、分子標的薬の安全性および有効性を解析する。本データベースへの患者登録の推進とデータベースの充実化を徹底し、重篤な有害事象のないようおよび頻度を比較する。また、有効性に関しても患者の身体機能評価の指標も含めて比較検討する。3.新たに市販される生物学的製剤・分子標的治療薬の有害事象解析として、前臨床試験・治験で予測されなかった重要な有害事象が発現した場合には、臨床的解析、遺伝子解析などを目的とした症例集積研究を行う。関節リウマチ(RA)における合併症のリスクに関してさらに詳細な解析のため、糖尿病患者を対照とした解析を追加する。50歳以上のRA患者と粘性と性別でマッチングした糖尿病(DM)患者を対象として、脳心血管疾患、骨折、入院を要した感染症の罹患率を比較し、多変量解析を用いて患者背景因子で調整したDMと比較したRAのリスクを明らかにする。関節リウマチにおける薬剤疫学保険データベースを用いた研究において平成27年度中に一部の解析が完了せず、年度内の支払いが間に合わなかったため。保険データベースを用いた関節リウマチ(RA)患者の
Perfusion CTを用いた新たな虚血スコア算出の試み

近年、本邦における虚血性心疾患は増加しており、その正確な診断と治療適応判断が求められている。しかし、従来の冠動脈狭窄率をはじめとする形態評価による治療適応判定では、患者予後の十分な改善が得られないことが知られており、非侵襲的で客観的な虚血評価法の登場がまたれていた。今回、我々はDynamic CT Perfusion検査から算出されるQuantitative Perfusion Ratio(QPR)という指標を提唱し、その精度について検討した。対象は、虚血性心疾患疑いでCTPによる虚血評価が実施された25症例(平均年齢67.8±7.7歳、男性19例、女性6例)のうち中等度狭窄病変に対しinvasive FFRが行われた32血管。血流解析においては、冠動脈CTAからVoronoi法を用いて算出されるテリトリーマップを活用し、冠動脈支配領域毎のMBFを算出した。また、全心筋血流から算出される最も血流量の高い領域(正常領域と定義)をReference MBFとすることで、狭窄領域のMBFと正常領域のMBFの比をとり、Quantitative Perfusion Ratio(QPR)を算出した。結果は、MBFを用いた虚血評価(invasive FFR<0.8を虚血と判定)においては、感度86.7%、特異度64.7%、陽性的中率68.4%、陰性的中率84.6%に対し、QPRにおいては、感度86.7%、特異度100%、陽性的中率100%、陰性的中率89.5%と良好な結果が得られた。これまでのMBFを用いた報告でも、invasive FFRとの比較においては、乖離症例があることが知られていた。それはinvasive FFRが冠動脈狭窄前後の圧較差を評価するのに対し、MBFでは微小循環抵抗を含めた心筋血流そのものを評価しているため、特異度や陽性的中率の低下が生じるからである。今回我々は、CTAを用いたテリトリーマップの活用による正確な虚血領域MBFの算出とReference MBFを用いたQPRの算出により、非侵襲的にinvasive FFRに迫る手法を開発することができた。
高強度セラミック修復物の長期経過安定に関する研究

この研究は、セラミックスを使用した歯の修復物(被せもの)がより長期にわたりお口の中で機能することを目的としている。この研究結果から、歯の色を再現する材料(セラミックスあるいはレジン)を基礎の材料(高い強度のセラミックス)に築盛する際は、それら材料の特性(特に熱膨張係数)を考慮する必要がある。レジンで歯の色を再現する際は、基礎材料の表面に対する適切な処理材の使用が重要である。セラミックスを使用した修復物の歯への適合は、臨床的に問題のない状態である。高強度セラミック修復物の適合を評価し、修復物の長期経過安定に適した支台歯軸面テーパー度およびセメントスペース量に関する情報を検討した。3種類のテーパー角(6゚、12゚、20゚)の大臼歯支台歯金型を連合印象採得し、作業模型を製作した。作業模型をCADシステムでスキャニングし、CADシステム上で3種類のセメントスペース(10μm、30μm、60μm)を設定した。CADのデータをCAMに転送し、酸化ジルコニウムセラミック(ジルコニア)コーピングが機械加工され、その後計72個のジルコニアコーピングが焼結された。内面および辺縁間隙量を走査レーザー顕微鏡で測定し、修復物の適合を評価した。内面および辺縁間隙量はそれぞれ、54.0128.1μmおよび27.477.8μmであった。テーパー角6゚、セメントスペース10μmのジルコニアコーピングの内面および辺縁間隙量は、他のグループに比較し有意に大きい値を示した。テーパー角6゚と20゚間において、3種類のセメントスペースに関係なく、内面間隙量に有意差が認められた。一方、辺縁間隙量は全ての支台歯テーパー角において、セメントスペース60μmのグループはセメントスペース10μmのグループより有意に小さい値を示した。今回の結果から以下のことが示唆された。1)ジルコニアコーピングの内面間隙量は、支台歯テーパー角の増加に伴い、減少すると推測される。2)コンピューター上でデザインされたセメントスペースは、ジルコニアコーピングの辺縁間隙量に影響を及ぼす可能性がある。3)今回の研究で得られた内面および辺縁間隙量は、臨床的許容範囲内を示した。高強度セラミックス(ジルコニア)と間接修復用コンポジットの接着強度を評価し、オールセラミック修復物の長期経過安定に適したセラミック表面処理方法について検討した。研究1ではジルコニア表面処理の違いによるジルコニアと間接修復用コンポジットの初期における接着強さについて、研究2では水中熱サイクル負荷後におけるジルコニアと間接修復用コンポジットの接着強さについて比較検討を行った。研究1では接着体としてジルコニアを用い、8種類のプライマーと比較対照群としてプライマー処理なしを加え、計9条件とした。また、間接修復用コンポジット充填前にオペーク材塗布の有無で、オペーク材塗布群とオペーク材未塗布群の2群に分けた。エステニアC&Bを使用し試料を製作し,その後せん断接着試験および破断面観察を行った。研究2では研究1と同様に、5種類のプライマーで処理し、計5条件とした。試料製作後、37°C精製水中で24時間保管後および5,000回水中熱サイクル負荷した試料に対し、せん断接着試験および破断面観察を行った。本研究の範囲内において以下の知見を得た。1.疎水性リン酸エステルMDPを含むプライマーでのジルコニア表面処理により、ジルコニアと間接修復用コンポジット間の高い接着強さが得られた。2.非貴金属接着用プライマー処理をしたジルコニアと間接修復用コンポジットとの接着において、ボンディング剤としてのオペーク材が接着強さの向上に有効であった。3.芳香族カルボン酸誘導体4-META、ホスホン酸誘導体6-MHPA、MDP含有のプライマーによる処理はジルコニアと間接修復用コンポジットの接着耐久性向上に有効であることが明らかになった。高強度セラミックス(ジルコニア)と前装陶材との接着強度を評価し、オールセラミック修復物の長期経過安定に適したセラミック築盛法について検討した。研究1ではジルコニアに熱膨張係数の異なる5種類のジルコニア専用陶材と1種類の金属焼付用陶材を焼成し,ジルコニアと前装陶材とのせん断接着強さについて比較した。研究2ではジルコニアに前装陶材を焼成した後の冷却速度の違いによるせん断接着強さの違いについて検討した。研究1では接着体としてジルコニアを用い、ジルコニア用陶材を5種類,金属焼付用陶材を実験に供した。それら陶材を使用し試料を製作し,その後せん断接着試験および破断面観察を行った。研究2では研究1と同様の方法で、ジルコニア専用陶材2種類(CZR,EMX)と金属焼付用陶材1種類(AAA)を築盛,焼成し,さらにそれぞれの陶材焼成後の冷却時間を0分とする群,4分とする群の2群に分けた。

その後,せん断接着試験および破断面観察を行った。本研究の範囲内において以下の知見を得た。1.ジルコニアとジルコニア専用陶材とのせん断接着強さは,陶材焼付用合金と金属焼付用陶材とのせん断接着強さと同等の強さを呈し,その強さは陶材自体の強度に依存することが示唆された。2.ジルコニアと前装陶材の熱膨張係数の違いはせん断接着強さに影響を与えると考えられた。3.ジルコニアに前装陶材を焼成後の冷却時間は,ジルコニアと陶材のせん断接着強さに影響を与えることが示唆された。
残肝機能に着目した陽子線照射の最適化に関する研究

この研究では当初肝や肺の区域を血管構築から同定し,治療計画上の線量分布と治療後の区域の体積変化を比較検討することで,機能温存を効果的に得るための照射技術を開発することであった。経時的に撮影した造影CTから血管構築を抜き出し,肝区域毎の体積を定量し,その経時変化を見ることで区域毎の体積変化に差異があるかどうかを確認する予定であったが,現状のソフトウェアでは描出能、定量性に問題があると判断されたため,より確実性のある方法として照射によってCT上の吸収値が低下してくる領域と,残りの肝組織の体積変化をまず調べることとした.Deformable image registration機能を有するMIM maestroソフトウェアを用いて,陽子線線量分布情報を加味して,線量と肝臓の体積の変化を照射後2年まで経時的に追跡し,照射前の肝予備能と代償性肥大の関連性を定量的に評価できるか否かを検討した.照射前の肝予備能をALBIscore (log10 bilirubin (μmol/L)×0.66)+ (Albumin (g/L)×-0.085)で評価したところ,肝予備能良好群では代償性肥大が観察された.今後は代償性肥大が非癌部肝臓のどの部分に起こりやすいのかを探りたい.その意図は,例えば肝右葉の癌病巣を治療した場合に,肝予備能が良好であれば肝は代償性肥大をきたす.その際右葉の非癌部の肥大と左葉の肥大に差があるのかどうかを症例毎に確認し,照射野と脈管系の位置関係によって肥大する率が影響を受けるか否かを明らかにしたい.更には,より効率的に代償肥大を誘発するために照射を控えるべき部位が特定できるかどうかを探りたい.当初の方向性として,肝臓の門脈の形を基準に肝区域毎の体積変化を経時的に追跡し,陽子線線量分布図との対比を行うことで,照射野内外の体積変化が照射部位によって異なった経過をたどるのかを解析する予定であった.しかし,照射野近傍の門脈は照射後に径が細くなり,次第に同定困難となり,経時的に再現性をもって体積変化を求めるのが難しかった.そこで,前述のように治療計画支援装置MIM maestroを用いて陽子線線量分布と体積変化の関係を求めることができるかどうかを検証し,ある程度定量評価ができそうである感触を得た.結果は2017年の放射線腫瘍学会にて発表し,現在英文誌に投稿中である.ここでは,照射開始時の肝予備能に応じてその後の代償性肥大の起こり方に差があることは示せたが,照射部位に応じての変化までは解析が進まなかった.更に症例数を増やすことで,ある程度肝予備能の揃った群において解析をしたいと考えている.照射部位とその後の体積変化を解析することで,照射を回避したほうが良い領域を特定できればよいと考えている.具体的には求肝性および遠肝性血流の重要部位である門脈1次分枝部と肝静脈・下大静脈接合部が照射野に含まれるかどうかで代償性肥大の程度が変わることが示せるのではないかと予想している.前述の解析にて,照射後の非癌部肝臓体積の代償肥大が認められた群の,照射前の肝予備能はALBI scoreにおいて-2.9±0.3であった.ALBIscoreは-2.60以下がGrade 1, -2.6から-1.39がGrade 2, -1.39より高ければGrade 3と分類され,Grade 1が最も肝機能の良いグループである.よって,Grade 1の症例を対象に,体積変化を追跡し,照射部位と体積変化度の関係を解析してゆきたい.照射後の臓器の体積変化は緩徐な変化であり,前述の解析では照射後2年後まで追跡できた症例を対象とした.1年後には照射前より減少した非癌部体積が2年後に回復してきた症例も観察されたため,できれば2年の観察期間を確保できる症例で解析したいと考えているが,途中で肝内再発が生じる例も少なくなく,研究期間中に十分な症例集積ができない可能性もあるが,継続してデータを蓄積してゆきたいと考えている.この研究は肝臓に対して陽子線治療を実施した症例のCT画像を対象に、まず肝の区域を血管構築から同定し,治療開始前に作成した治療計画上の線量分布と治療終了後のフォローアップ検査画像から、肝区域の体積変化を治療計画支援コンピュータの機能を用いて定量化することを検討した。肝臓は解剖学的に8つの区域に分けられるが、各区域には中枢側と末梢側が存在する。まず仮説として照射後の肝体積の変化は照射を受ける部位が中枢側か末梢側かによって、同じ照射体積であっても照射後の肝区域萎縮の程度に差があると考えている。仮説が正しいとすると、病巣占拠部位によって陽子線治療用ビームの入射方向を工夫すれば、照射後の肝機能低下を可及的に少なくすることが可能ではないかと考えられる。実際に入射できる角度は治療機器により様々な制限を受けるのが現状であるが、肝機能温存を効果的に得るための照射技術開発につなげることが目標である。今年度は治療後の画像から血管構築を抜き出すことで肝区域の境界を認識し,肝区域毎の体積を定量することの可能性を検討し,その経時変化を見ることで,区域毎の体積変化に差異があるかどうかを確認する予定であった。

しかし肝区域同定のために重要な門脈という血管の照射終了後の時期における描出能が期待に反して不良であり、正確な肝区域の抽出が困難で定量性に問題があると判断されたため,より確実性のある方法を模索中である.よって今年度は学会発表,論文発表の実績は示せなかった.当初の方向性として,肝臓の門脈の形を基準に肝区域毎の体積変化を経時的に追跡し,陽子線線量分布図との対比を行うことで,照射野内外の体積変化が照射部位によって異なった経過をたどるのかを解析する予定であった.しかし,照射野近傍の門脈は照射後に径が細くなり,次第に同定困難となり,経時的に再現性をもって体積変化を求めるのが難しかった.そこで,従来からの方法ではあるが造影画像で照射野内全体の吸収値が上昇することを利用して領域の認識を行い,定量解析に結びつけることを目標に,自作の画像処理プログラム(MATLAB)を開発中(基本機能は確認済み)である.この研究では当初肝や肺の区域を血管構築から同定し,治療計画上の線量分布と治療後の区域の体積変化を比較検討することで,機能温存を効果的に得るための照射技術を開発することであった。経時的に撮影した造影CTから血管構築を抜き出し,肝区域毎の体積を定量し,その経時変化を見ることで区域毎の体積変化に差異があるかどうかを確認する予定であったが,現状のソフトウェアでは描出能、定量性に問題があると判断されたため,より確実性のある方法として照射によってCT上の吸収値が低下してくる領域と,残りの肝組織の体積変化をまず調べることとした.Deformable image registration機能を有するMIM maestroソフトウェアを用いて,陽子線線量分布情報を加味して,線量と肝臓の体積の変化を照射後2年まで経時的に追跡し,照射前の肝予備能と代償性肥大の関連性を定量的に評価できるか否かを検討した.照射前の肝予備能をALBIscore (log10 bilirubin (μmol/L)×0.66)+ (Albumin (g/L)×-0.085)で評価したところ,肝予備能良好群では代償性肥大が観察された.今後は代償性肥大が非癌部肝臓のどの部分に起こりやすいのかを探りたい.その意図は,例えば肝右葉の癌病巣を治療した場合に,肝予備能が良好であれば肝は代償性肥大をきたす.その際右葉の非癌部の肥大と左葉の肥大に差があるのかどうかを症例毎に確認し,照射野と脈管系の位置関係によって肥大する率が影響を受けるか否かを明らかにしたい.更には,より効率的に代償肥大を誘発するために照射を控えるべき部位が特定できるかどうかを探りたい.当初の方向性として,肝臓の門脈の形を基準に肝区域毎の体積変化を経時的に追跡し,陽子線線量分布図との対比を行うことで,照射野内外の体積変化が照射部位によって異なった経過をたどるのかを解析する予定であった.しかし,照射野近傍の門脈は照射後に径が細くなり,次第に同定困難となり,経時的に再現性をもって体積変化を求めるのが難しかった.そこで,前述のように治療計画支援装置MIM maestroを用いて陽子線線量分布と体積変化の関係を求めることができるかどうかを検証し,ある程度定量評価ができそうである感触を得た.結果は2017年の放射線腫瘍学会にて発表し,現在英文誌に投稿中である.ここでは,照射開始時の肝予備能に応じてその後の代償性肥大の起こり方に差があることは示せたが,照射部位に応じての変化までは解析が進まなかった.更に症例数を増やすことで,ある程度肝予備能の揃った群において解析をしたいと考えている.照射部位とその後の体積変化を解析することで,照射を回避したほうが良い領域を特定できればよいと考えている.具体的には求肝性および遠肝性血流の重要部位である門脈1次分枝部と肝静脈・下大静脈接合部が照射野に含まれるかどうかで代償性肥大の程度が変わることが示せるのではないかと予想している.
カルシウム還元・真空溶解一貫プロセスによる高純度希土類金属の製造

希土類金属としてネオジム(Nd)を対象にして研究を行い,以下の知見を得た.1.予備実験還元系の示差熱分析を行い,カルシウム還元の反応開始温度1093Kを決定した.次に,スラグ系(NdF_3-CaF_2系)の熱分析を行い,状態図の概略を推定した.また,酸素との親和力の強いNd中の酸素の定量にあたり,抽出温度や浴組成などの分析条件を検討し,分析方法を確立した.2.カルシウム還元工程の最適化NdF_3とCaを,還元温度,還元時間,添加Ca量を変えてMo坩堝中で反応させ,高純度な金属Ndを塊として得るための最適条件を決定した.本実験の最適条件の決定は,純度評価,ならびに還元率の評価のみならず,一貫プロセスの観点から,スラグ-メタル間およびスラグ-坩堝間の分離性の良否の検討も加えて,総合的に評価した.3.真空溶解除去精製の最適化市販の金属Ndと金属Caを使用して真空溶解処理のモデル実験を行った.坩堝はMoを用いて,処理温度,処理時間,初期不純物濃度,攪拌条件を変化させ,Caならびにガス系不純物の除去の最適条件を決定した.本実験の最適条件の決定は,真空を利用した不純物成分の揮発除去のみならず,カルシウム還元ならびに真空溶解処理中にNdに溶解した坩堝材成分の固相析出除去も考慮して行った.一貫プロセスの最適化カルシウム還元工程ならびに真空溶解処理の実験から得られた個別の最適条件を,一貫プロセスの観点からそれぞれの実験にフィードバックさせ,一貫プロセスとしての最適条件,カルシウム還元:還元温度は1750K程度,還元時間は0.9ks,添加Ca量は還元反応式の化学当量から計算されるモル数の1.2倍とする.真空溶解処理:溶解初期は高温(1500K程度)で攪拌しながら1.2ks程度保持し,その後のNdの融点直上まで降温して,約3.6ks保持する.を決定した.希土類金属としてネオジム(Nd)を対象にして研究を行い,以下の知見を得た.1.予備実験還元系の示差熱分析を行い,カルシウム還元の反応開始温度1093Kを決定した.次に,スラグ系(NdF_3-CaF_2系)の熱分析を行い,状態図の概略を推定した.また,酸素との親和力の強いNd中の酸素の定量にあたり,抽出温度や浴組成などの分析条件を検討し,分析方法を確立した.2.カルシウム還元工程の最適化NdF_3とCaを,還元温度,還元時間,添加Ca量を変えてMo坩堝中で反応させ,高純度な金属Ndを塊として得るための最適条件を決定した.本実験の最適条件の決定は,純度評価,ならびに還元率の評価のみならず,一貫プロセスの観点から,スラグ-メタル間およびスラグ-坩堝間の分離性の良否の検討も加えて,総合的に評価した.3.真空溶解除去精製の最適化市販の金属Ndと金属Caを使用して真空溶解処理のモデル実験を行った.坩堝はMoを用いて,処理温度,処理時間,初期不純物濃度,攪拌条件を変化させ,Caならびにガス系不純物の除去の最適条件を決定した.本実験の最適条件の決定は,真空を利用した不純物成分の揮発除去のみならず,カルシウム還元ならびに真空溶解処理中にNdに溶解した坩堝材成分の固相析出除去も考慮して行った.一貫プロセスの最適化カルシウム還元工程ならびに真空溶解処理の実験から得られた個別の最適条件を,一貫プロセスの観点からそれぞれの実験にフィードバックさせ,一貫プロセスとしての最適条件,カルシウム還元:還元温度は1750K程度,還元時間は0.9ks,添加Ca量は還元反応式の化学当量から計算されるモル数の1.2倍とする.真空溶解処理:溶解初期は高温(1500K程度)で攪拌しながら1.2ks程度保持し,その後のNdの融点直上まで降温して,約3.6ks保持する.を決定した.希土類金属としてネオジムを対象にして研究を行い,本年度は以下の知見を得た.1.カルシウム還元工程の最適化フッ化ネオジムとカルシウムを,還元温度,還元時間,添加カルシウム量を変えてモリブデン坩堝中で反応させ,高純度な金属ネオジムを塊として得るための最適条件(還元温度は1740K程度,還元時間は0.9ks,添加カルシウム量は還元反応式の化学当量から計算されるモル数の1.2倍)を決定した.本実験の最適条件の決定は,生成ネオジム中に含まれる,金属系およびガス系不純物の分析による純度評価,ならびに生成ネオジムの質量から換算した還元率の評価のみならず,一貫プロセスの観点から,スラグ-メタル間およびスラグ-坩堝間の分離性の良否の検討も加えて,総合的に評価した.2.示差熱分析還元系の示差熱分析を行い,フッ化ネオジムのカルシウム還元の反応開始温度1093Kを決定した.次に,生成したスラグ(NdF_3-CaF_2系)の熱分析を行い,状態図の概略を推定した.3.真空溶解除去精製の最適化

市販の金属ネオジムと金属カルシウムを使用し,まずは到達圧力20Pa程度の真空装置を用いて,溶解温度,溶解時間,初期カルシウム濃度を変えて真空溶解のモデル実験を行い,本装置における最適条件(溶解初期は高温(1473K程度)で1.2ks程度保持してカルシウムを除去し,その後Ndの融点直上まで降温・保持し坩堝材を析出除去する)を決定した.4.酸素分析酸素との親和力の強いネオジム中の酸素の定量にあたり,抽出温度や浴組成などの分析条件を検討し,分析方法を確立した.希土類金属としてネオジムを対象にして研究を行い,本年度は以下の知見を得るとともに,前年度との結果をあわせて本研究のとりまとめと報告を行った.1.真空溶解処理の最適化市販の金属ネオジムと金属カルシウムを使用し,真空溶解処理のモデル実験を引き続き行った.坩堝にはモリブデンを用いて,処理温度,処理時間,初期不純物濃度,攪拌条件を変化させ,カルシウムならびにガス系不純物の除去の最適条件を決定した.すなわち,溶解初期はより高温(1500K程度)において,攪拌しながら1.2ks程度保持してカルシウム,フッ素を除去し,その後Ndの融点直上まで降温・保持し坩堝材を析出除去するとした.本実験の最適条件の決定は,真空を利用した不純物成分の揮発除去のみならず,カルシウム還元ならびに真空溶解処理中にネオジムに溶解した坩堝材成分の固相析出除去も考慮して行った.2.一貫プロセスの最適化前年度のカルシウム還元工程ならびに1.の真空溶解処理の実験から得られた個別の最適条件を,一貫プロセスの観点からそれぞれの実験にフィードバックさせ,一貫プロセスとしての最適条件,カルシウム還元:還元温度は1750K程度,還元時間は0.9ks,添加カルシウム量は還元反応式の化学当量から計算されるモル数の1.2倍とする.真空溶解処理:溶解初期はより高温(1500K程度)で攪拌しながら1.2ks程度保持し,その後Ndの融点直上まで降温し,約3.6ks保持する.を決定した.
スコットランド啓蒙思想とラディカルズ

本研究のねらいは、スコットランド啓蒙思想の特質の解明に努力するとともに、それが当時の農民にどのような影響をもったかをあきらかにすることである。1.スコットランド啓蒙思想研究は、シァーやロバーソンの研究など次第に細かくなるとともに、取りあげられる人物も多彩になって、研究は着実に前進している。当然それらの研究のフォローに努めたが、そのなかで、現在国際的なスコットランド啓蒙思想研究に大きな影響を与えているアメリカのポコックの方法の限界に気づいた。ポコックのシヴィック・ヒューマニズム・パラダイムは、思考の枠組の把握には一定の有効性をもったが、時代の問題とのかかわりで思想の形成・発展を考える視点がぼやけてしまうのである。そうした方法的反省をふまえて私自身の研究をすすめつつある。なおポコックの影響下にある研究者の論文集『富と徳』は、スコットランド啓蒙思想研究の最高水準を示すものであるが、現在邦訳が進行中(未来社から刊行予定)であり、私もその1部を分担している。2.以上のように、スコットランド啓蒙思想自体の研究はさかんであるのにたいして、民衆への影響となるとまだほとんど手がつけられていない。民衆運動自体については、部分的にミークルやボーレイの研究があるが、スコットランド啓蒙思想とのかかわりは意識されていない。そこでまず、史料の入手・整理から始めなければならなかったが、本年度は、ジョン・ミラーとその弟子であるトマス・ミュア及びジョン・クレイグの史料の入手・整理を行った。とくに本研究費でぼう大なミラーの講義ノートのマイクロ・ゼロックス・コピーをとることができたのは幸いで、目下それを読みつつある。また史料検討の過程でグラーズゴウのミラーにたいしてエディンバラのワイルドとしう新しい問題がでてきたが、ワイルドにかんしては京都大学の大型コレクションを利用できた。論文にするにはまだ時間がかかりそうである。
高感度カルシウムプローブを用いた神経局所温度―活動連関の研究

海馬錐体細胞において、グルタミン酸作動性の興奮性シナプス入力部位である個々の樹状突起棘(スパイン)は記憶に重要な役割を果たしている。統合失調症等の一部の神経疾患では海馬でのスパインの萎縮やスパイン数の減少等に伴って進行性の記憶障害が生じるが、その1つの原因としてミトコンドリアの障害によるATPの産生低下、ひいてはシナプスでの熱産生の低下が関与する可能性がある。しかしATP産生や熱産生の低下がどのようにスパインの活動不全を起こすのかは未だに明らかにされていない。本研究は、統合失調症様の症状を誘発させる薬物の投与や遺伝子の操作によって個々のスパインの温度、Ca2+活動、ATP産生がどのように変化するのかを明らかにし、記憶障害の発現・進行に関わる神経局所温度ー活動連関を解明することを目的としている。29年度はシナプスの温度、Ca2+活動、ATP産生の経時変化をイメージングで測定することを可能にする蛍光プローブの改良を行った。シナプス内のCa2+活動を高精度に評価できるように蛍光Ca2+プローブの明るさと感度の改善を進めた結果、高輝度でGーCaMP7.09より格段に高感度なCa2+プローブであるGーCaMP7.09改良体を開発することに成功した。開発したCa2+プローブは、シナプス病態の経時的な進行を明らかにすべく既存の温度プローブ、ATPプローブとともに神経標本に適用し、長時間培養下での蛍光イメージングを行った。29年度が最終年度であるため、記入しない。28年度はまずシナプスの温度、Ca2+活動、ATP産生の経時変化をイメージングで測定することを可能にする蛍光プローブの作製を行った。シナプス内のCa2+活動を高精度に評価できるように蛍光Ca2+プローブの明るさの改善を進めた結果、従来より格段に高輝度なCa2+プローブであるGーCaMP7.09を開発することに成功した。開発したCa2+プローブは、シナプス病態の経時的な進行を明らかにすべく既存の温度プローブ、ATPプローブとともに神経標本に適用し、長時間培養下での蛍光イメージングを行うための実験条件を検討した。局所温度ー活動連関解析用プローブの作製や長時間培養イメージングの条件検討が順調に進んでいるため。最終年度は、これまでの研究成果に基づき、統合失調症様精神症状を誘発させる薬物の投与や遺伝子の操作によりシナプスの温度、Ca2+活動、ATP産生がどのように変化するのかを解析する。
歯の移動初期の牽引側歯根膜に発現する免疫関連因子の機能解析

歯の移動初期の牽引側歯根膜における免疫系細胞の関与について形態学的、免疫組織化学的検討した。歯の移動6時間で歯根膜腔は30%以上の拡大を示し、歯根膜線維も著しく牽引されていた。免疫系細胞ではED1陽性細胞(単球、マクロファージ)の増加がみられた。MMP12の免疫組織科学所見ではED1陽性細胞ばかりでなく、多くの線維芽細胞にも反応がみられ、牽引側歯根膜では骨形成に至る前に何らかの組織防御的な反応が生じていることが明らかとなった。歯の移動において牽引側歯根膜の反応についての研究は少なく、骨形成との関連で述べられている程度である。研究代表者らは歯を移動した際の牽引側歯根膜の発現遺伝子のマイクロアレイ解析から、歯の移動初期に免疫関連因子が高発現していることを発見した。本研究では歯の移動初期に牽引側歯根膜に発現した免疫関連因子であるHMGB1, TNF-α1、MMP12, FGL2、とIL-1βについて形態学的、免疫組織化学的、分子生物学的(RT-PCR,タンパク解析)に解析し、骨芽細胞誘導因子であるRunx2やOsterixとの関連を明らかにし、これらの免疫関連因子が、牽引側歯根膜の反応と骨形成にいかなる役割を果たしているのかを明確にし、牽引側の歯の移動のメカニズム、特に牽引側における骨の形成を分子生物学的に解明する。平成24年度は主に免疫組織学的検討を中心に行った。実験方法としては従来の方法によりラット上顎代一臼歯の舌側移動を1,6,12,24時間行い、その際の歯根膜の応答様相について検討した。免疫組織化学的観察には試料を凍結固定し切片を作製して行った。凍結切片においても、形態的観察では歯根膜牽引側では歯の移動1時間で歯根膜腔はわずかに拡大し、6時間で明らかに1/3程度の拡大を示し、時間とともにさらに拡大した。歯根膜線維は歯の移動とともに牽引された様相を示し、24時間後には明らかな線維の緊張がみられた。免疫系の細胞に関係するMMP12の免疫組織化学的所見では、Matrix metaloproteinase 12(MMP12)は歯の移動24時間に強くみられた。特に血管周囲に観察された。また,Interleukin -1β(IL-β)も圧迫側ばかりでなく牽引側にも出現していた。さらにMMP12とED1の2重染色を行うとMMP12とED1は同じ細胞での局在を示した。本年度は歯を移動した際の牽引側歯根膜について、酵素組織化学的(アルカリフォスファターゼ活性)、MMP12, IL-1βならびに骨形成な関係するosterixについて免疫組織科学的に解析した。アルカリフォスファターゼ活性は歯を移動していない歯根膜と同様に歯根膜全体に観察され、オステオイドが形成される歯の移動5日では骨表面に強い活性がみられた。オステリックスも歯の移動が経過するにつれて、骨表面の骨芽細胞ばかりでなく、セメント芽細胞や歯根膜の線維芽細胞にも観察された。歯の移動した際の歯根膜牽引側の初期反応は歯根膜線維の牽引と骨芽細胞の活性化により骨形成という単純な図式ではなく、炎症系因子の関与はもちろんのこと、線維芽細胞などの合成系の細胞の機能変化を含めた複雑な経過を辿ることが明らかとなった。申請者らは歯を移動した際の牽引側歯根膜の発現遺伝子のマイクロアレイ解析から、歯の移動初期に免疫関連因子が高発現していることを発見した。平成23年度は主に形態的観察を中心に行った。実験方法としては従来の方法によりラット上顎代一臼歯の舌側移動を1,6,12,24時間行い、その際の歯根膜の応答様相について、形態、組織化学的的観察には、歯の移動後、通法に従いパラホルムアルデハイドで固定、EDTA脱灰、包埋した。形態的観察では歯根膜経緯院則では歯の移動1時間で歯根膜腔はわずかに拡大し、6時間で明らかに1/3程度の拡大を示し、時間とともにさらに拡大した。歯根膜線維は牽引様相を歯の移動とともに現し、24時間後には明らかな線維の緊張がみられた。