hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
視覚障害者のための自動点訳サーバーを組み込んだ画面読み上げソフトの開発

障害者の情報共有の権利を保障する「障害者の権利に関する条約」、また「障害を理由とする差別の解消の推進に関する法律」において、社会的障壁の除去のための「合理的な配慮」が行政機関等の義務であると定められた。しかし、視覚障害者等への情報保障は日常生活をはじめ福祉、教育、職業、政治などさまざまな場面で、今なお不十分な状態にある。従来、視覚障害者によるコンピューター利用では、画面上の文字情報を音声や点字に変換して表示するためのスクリーンリーダーが利用され、音声は合成音声を、点字表示は自動点訳ソフトと連携しながら画面情報を視覚障害者等が理解できるようリアルタイムに提示可能である。しかし、スクリーンリーダーも自動点訳ソフトも高価で操作が複雑であり、習熟までに時間を要する。また、合成音声の読み間違いや点字の変換ミスなどもあり、視覚障害者の生活上のニーズには十分に応えられていない。申請者は無料のスクリーンリーダー「NVDA」の開発を行うとともにエンドユーザーに対してそのサポートを行っている。その過程で、スクリーンリーダーで正しい点字を表示可能にすることが、視覚障害者の社会参加を促進に重要と痛感した。そこで、正確な自動点訳を低コストで提供可能なスクリーンリーダーの開発を目的に、従前からの要素技術を組み合わせ、システム開発を行った。スクリーンリーダーについてはオープンソースで配付されているNVDA(http://nvda.help)、自動点訳サーバーについてはeBraille(http://ebraille.med.kobe-u.ac.jp/)を組み合わせ改良してクラウド形自動点訳システムを内臓したスクリーンリーダーを開発した。これにより、情報通信機器等の利用した情報保障の実現を最小限の費用で可能として、普及促進に道を拓くことができた。研究成果は、電子情報通信学会福祉工学研究会で学会発表した。スクリーンリーダーの自動点訳の精度を向上させるために、自動点訳サーバーを組み込んだシステムを構築できた。
消費者のための市場秩序形成をめざして-行政的手法と司法的手法の相互連関-

本研究の目的は、消費者のための市場秩序を形成するための理論モデルを構築し、このモデルに基づいた政策提言を行うことにあり、行政的手法と司法的手法との関係、行政的手法における地域間格差の是正、司法的手法における実効的な集団的救済制度の構築、という3つの問題について検討を進めた。そして、「北海道消費生活基本計画」を策定するとともに、日本の消費者団体訴訟について国際シンポジウムで報告するという成果を上げた。本研究の目的は、消費者のための市場秩序を法政策学的観点から形成するための理論モデルを構築し、それを立法的提言にまで結びつけることにある。そして、研究初年度である本年度は、基礎的研究を行うとともに、社会実践に面でも一定の貢献を行った。まず行政的手法のあり方を総合的に把握するため、本研究プロジェクト申請後、池田清治『消費者庁および消費者委員会の設置の意義と経緯』現代消費者法5号4-12頁(2009年)を執筆していたが、これに基づき、池田清治『不当勧誘と不退去・困惑させる行為』(後掲)において、行政的手法と司法的手法の相違について検討することができた。次に消費者行政の実践面では、引き続き北海道消費生活審議会会長を務め、『北海道消費生活基本計画』の策定に当たった。これは国の消費基本計画に対応するもので、今回、北海道ではじめて立案されたが、数値目標をも取り込んだ充実した内容となった。最後に消費者の集団的救済制度についても、引き続き基礎的研究を行った(池田清治『消費者団体の団体訴権』(後掲))。そのほか、消費者契約法に関わる判例評釈を、本研究の成果として公表するとともに(後掲)、司法研修所の民事裁判教官を対象として、消費者問題とも重要な関わりを持つ「契約締結上の過失」法理についてセミナーを行った(後掲)。さらに生活者の保護という観点では、消費者問題とも近接した領域を取り扱う北海道本人加確認情報保護審議会においても、今年度から会長を務め、社会実践との関わりを深めた。そして、研究の2年目に当たる本年度は、初年度に引き続いて基礎的な研究を行うとともに、その成果を国際シンポジウムで報告し、さらに社会実践の面でも一定の貢献を行った。まず、研究面では、本研究科を拠点とするグローバルCOEプログラム『多元分散型統御を目指す新世代法政策学』が主催した国際シンポジウム「消費者法における規制とエンフォースメントの多元性」(2011年7月16-17日、札幌)において、「消費者法における私人のエンフォースメントとしての団体訴訟」と題する報告を行った。これは、フランス側の報告に対する対照報告であり、現在、日本において進みつつある立法事業をフランス法と比較しつつ、検討したものである。日本の立法事業では、フランス法の動向もかなり参酌されており、そのため、共通する部分も多く、かみ合った議論となり、非常に有益であった。なお、この成果は『新世代法政策学研究15号』に掲載されることになっている。次に、消費者行政の実践面では、引き続き、北海道消費生活審議会の会長を務め、消費者行政の動きを注視し、再考する機会を得た。また北海道本人確認情報保護審議会では、今年度も会長を務めている。もっとも、既に問題関心は、狭い意味での消費者問題から、当事者の力関係に差がある場合に、民法学はいかなる介入をすべきか、という一般理論に移行しつつある。それを「白紙委任状」という場において究明しようとしたのが、「白紙委任状の濫用と109条責任」(後掲論文)であり、ここでは、学説と異なり、109条責任の成立を限定的に解する判例理論を再検討し、その背景を探ろうとしている。そして、研究の最終年度に当たる本年度は、これまでの研究成果をまとめ上げる業績を公表し、また個別的な問題に関する判例評釈を執筆した。すなわち、まず、本研究科を拠点とするグローバルCOEプログラム『多元分散型統御を目指す新世代法政策学』が主催した国際シンポジウム「消費者法における規制とエンフォースメントの多元性」において、「消費者法における私人のエンフォースメントとしての団体訴訟」と題する報告を行ったことは、前年度の「研究業績の概要」にも記したとおりであるが、これを同名の論文として公表した(新世代法政策学研究15号241ー252頁)。同号では、このシンポジウムが「特集」として掲載されているが、極めてかみ合った議論がされている。次に、個別的な問題ではあるが、消費者法にも関連する判例に対する評釈を執筆し、公表した(契約締結前の説明義務に関する後掲評釈)。これは制度論だけでなく、個別的な問題にも目を向ける1つの契機となった。

なお、前年度の「研究実績の概要」でもふれたとおり、この研究プロジェクトを通じて、問題関心は既に狭い意味での消費者問題から、より一般的な問題に移りつつある。具体的にいうなら、この1年間の研究の深化から、焦点は「撤回権」に絞られてきた。「撤回権」については、近時、消費者法の分野で脚光を浴びているが、民法550条ただし書を見れば分かるように、民法の一般理論にも通底する問題である。今後は、本研究プロジェクトで得た知見を「撤回権」に関する研究にも活かしていきたい。初年度の基礎的研究の成果として、国際シンポジウムにおいて報告をし、その成果は近々公表される予定である。24年度が最終年度であるため、記入しない。このまま研究を着実に継続し、最終年度にその成果をまとめあげる(今年度の国際シンポジウムにおける報告は、近々公表される予定である)。また、これまでの研究を通して、現在芽生えつつある問題関心(それは「白紙委任状の濫用と109条責任」(後掲)で示した)を展開させ、新たな分野の研究に結びつけていきたいと考えている。
水素マイクロプリント法によるアルミニウム合金の環境脆化機構の解明

自動車用アルミニウム合金として利用されているAl-Mg系,Al-Mg-Si系合金について,引張変形,疲労変形を与えた場合の材料中の局所的な水素の集積挙動を水素マイクロプリント法により可視化する実験を行った。まず高純度原料地金を用いて溶解雰囲気を大気とアルゴンの2種類で変化させて,材料中の水素量をコントロールしたAl-5%Mg合金を作製した。引張変形による局所的な水素の集積については,引張変形量が20%を超えた場合に,すべり帯と粒界に優先的に集積することが明らかとなった。またこの粒界への水素の集積では,粒界性格によって顕著な集積が認められる場合と認められない場合とがあることが判った。粒界性格の違いによる粒界への水素の集積の違いの原因を明らかにすることを目的として,SEM/EBSP法を用いた検討を行った。その結果,引張軸に対して傾きを持ったねじれ粒界と傾角粒界で水素の集積が顕著となることが明らかになった。Al-Mg-Si合金については,Si量を変化させた5種類のAl-Mg-Si合金を作製し,低ひずみ速度引張試験機(SERT-MINI)を用いて,試験環境の水蒸気から取り込まれる水素の影響を調査した。その結果,室温での試験においては,ひずみ速度を10^<-7>s^<-1>と低速で行った場合,通常の10^<-4>s^<-1>程度の試験と比べて,伸びが大幅に低下することが明らかになった。次に環境から取り込まれる水素の影響を明確にする為に,試験環境の相対湿度を90%に保持しながら同様の検討を行ったところ,環境脆化の挙動が時効条件によって変化することが明らかになった。またAl-Mg-Si合金の疲労試験時の水素集積も調査し,疲労のき裂先端の粗大すべり帯に優先的な水素集積が認められることを初めて明らかにした。疲労試験と水素集積の関係明らかにした結果は学術誌「軽金属」に論文掲載された後,平成18年度軽金属学会論文賞,日刊工業新聞社賞を受賞するなど,研究内容が高く評価された。自動車用アルミニウム合金として利用されているAl-Mg系,Al-Mg-Si系合金について,引張変形を与えた場合の材料中の局所的な水素の集積挙動を水素マイクロプリント法により可視化する実験を行った。この内在水素量の違いによって,室温での延性が低下することが明らかとなり,同時に最終破断位置での水素の集積が内在水素量の多い試料ほど顕著になることが示された。局所的な水素の集積については,引張変形量が20%を超えた場合に,すべり帯と粒界に優先的に集積することが明らかとなった。粒界性格の違いによる粒界への水素の集積の違いの原因を明らかにすることを目的として,SEM/EBSP法を用いて予め試験前に板状試験片の平行部の粒界方位を調べておき,試験後に水素の優先集積がみられる粒界の性格を評価する検討を行った。この一連の結果を日本金属学会に発表した論文は2004年の日本金属学会論文賞として評価された。Al-Mg-Si合金については,Si量を変化させた5種類のAl-Mg-Si合金を作製し,平成16年度科学研究費補助金により購入した低ひずみ速度引張試験機(SERT-MINI)を用いて,試験環境の水蒸気から取り込まれる水素の影響を調査した。

その結果,引張軸に対して傾きを持ったねじれ粒界と傾角粒界で水素の集積が顕著となることが明らかになった。Al-Mg-Si合金については,Si量を変化させた5種類のAl-Mg-Si合金を作製し,平成16年度科学研究費補助金により購入した低ひずみ速度引張試験機(SERT-MINI)を用いて,試験環境の水蒸気から取り込まれる水素の影響を調査した。その結果,室温での試験においては,ひずみ速度を10^<-7>s^<-1>と低速で行った場合,通常の10^<-4>s^<-1>程度の試験と比べて,伸びが大幅に低下することが明らかになった。次に環境から取り込まれる水素の影響を明確にする為に,試験環境の相対湿度を90%に保持しながら同様の検討を行ったところ,環境脆化の挙動が時効条件によって変化することが明らかになった。またAl-Mg-Si合金の疲労試験時の水素集積も調査し,疲労のき裂先端の粗大すべり帯に優先的な水素集積が認められることを初めて明らかにした。自動車用アルミニウム合金として利用されているAl-Mg系,Al-Mg-Si系合金について,引張変形,疲労変形を与えた場合の材料中の局所的な水素の集積挙動を水素マイクロプリント法により可視化する実験を行った。まず高純度原料地金を用いて溶解雰囲気を大気とアルゴンの2種類で変化させて,材料中の水素量をコントロールしたAl-5%Mg合金を作製した。引張変形による局所的な水素の集積については,引張変形量が20%を超えた場合に,すべり帯と粒界に優先的に集積することが明らかとなった。またこの粒界への水素の集積では,粒界性格によって顕著な集積が認められる場合と認められない場合とがあることが判った。粒界性格の違いによる粒界への水素の集積の違いの原因を明らかにすることを目的として,SEM/EBSP法を用いた検討を行った。Al-Mg-Si合金については,Si量を変化させた5種類のAl-Mg-Si合金を作製し,低ひずみ速度引張試験機(SERT-MINI)を用いて,試験環境の水蒸気から取り込まれる水素の影響を調査した。疲労試験と水素集積の関係明らかにした結果は学術誌「軽金属」に論文掲載された後,平成18年度軽金属学会論文賞,日刊工業新聞社賞を受賞するなど,研究内容が高く評価された。
高感度バイオセンシングを目指した金基板表面における抗体コンジュゲート界面の構築

本研究では、水晶振動子マイクロバランス(QCM)によるバイオセンシングにおける抗体の利用効率と分子認識の向上を目的にビニルメチルエーテル-マレイン酸共重合体(VEMAC)を用いた抗体-高分子コンジュゲートを水晶振動子の金電極表面に構築し、その有用性について検討した。水晶振動子の金電極表面へのタンパク質の非特異的な吸着は、VEMACでの表面修飾により効果的に抑制できることを明らかにした。また、C-反応性タンパク質(CRP)の抗体をモデル抗体として、QCMの金電極表面にVEMACを介して固定化することにより、CRPが高感度に定量的に検出できることが示唆された。抗体をバイオセンサーのトランスデューサー表面に固定化した抗体センサーの高感度化の方法の一つとして、固定化された抗体の利用効率を高めることが有効である。本研究では、特に、金を利用した抗体センサーにおける抗体の利用効率と分子認識の向上を目的に、抗体-高分子コンジュゲートの利用の可能性とその有用性について検討した。抗体コンジュゲートの合成に用いる高分子としては、生体適合性高分子として実績のあるビニルメチルエーテル-マレイン酸共重合体(VEMAC)について検討した。平成25年度は、まず、モデルタンパク質にトリプシンを用い、VEMACとのコンジュゲート形成によるタンパク質の熱安定性と基質認識能への影響について評価した。その結果、VEMACによる修飾はタンパク質の熱安定性を顕著に改善し、親水性スペーサーを用いたコンジュゲート合成により、高分子基質に対しても高い分子認識能を示すことを明らかにした。また、抗体コンジュゲートの水晶振動子マイクロバランス(QCM)センサーへの適用を目指し、QCMの金電極表面を修飾するためのチオール基を導入したVEMAC(VEMAC-SH)の合成を行った。チオール基導入率の異なるVEMAC-SHを合成し、QCM金電極の修飾について検討した。金電極表面へのVEMAC導入は、X線光電子分光スペクトル(XPS)測定で確認し、最適なVEMAC-SHを用いて修飾したQCM金電極表面では、タンパク質の非特異的吸着が効果的に抑制されることを明らかにした。以上の結果は、QCM金電極表面へのVEMAC導入は、生体試料の非特異的吸着を抑制し、かつ、VEMACの残存カルボキシル基に抗体を結合させることで、熱安定に優れ、かつ、高い分子認識能の有する抗体分子の導入に有効であることが示唆された。本研究では、金をセンサー基板とする抗体センサーにおける抗体の利用効率と分子認識の向上を目的に、ビニルメチルエーテル-マレイン酸共重合体(VEMAC)を用いた抗体-高分子コンジュゲートの利用の可能性とその有用性について検討した。平成25年度までに、VEMACによる修飾は、タンパク質の熱安定性を顕著に改善することを示唆する知見を得た。平成26年度は、生体分子間相互作用の検出および解析に利用されている水晶振動子マイクロバランス(QCM)のセンサーチップである水晶振動子の金電極表面において、抗体-VEMACコンジュゲートの合成を行い、QCMを利用した抗体-抗原反応の検出におけるVEMACコンジュゲートの効果について検討した。まず、QCM金電極表面に6-amino-1-hexanethiolの自己組織化膜を作成し、その表面アミノ基とVEMACのカルボキシル基を縮合させることでQCM金電極表面をVEMACで修飾した。本表面では、バイオセンシングでしばしば問題となる生体成分の非特異的吸着が顕著に抑制された。そこで、炎症性マーカーであるC-反応性タンパク質(CRP)の抗体をVEMACのカルボキシル基を介して固定化し、QCM金電極表面において抗体-VEMACコンジュゲートを合成し、その基質認識能をQCMで評価した。CRPを含む試料溶液を用い、バイオセンシングを行った結果、CRP抗体-VEMACコンジュゲートは、定量的にCRPを検出することを明らかにした。一般に固体表面に固定化された抗体分子は、そのランダムな分子配向性などにより、基質認識能が低下することが知られている。今回合成した金電極表面の抗体-VEMACコンジュゲートはVEMACの高い水溶性により、抗体が溶液状態と同様に基質分子を認識することができ、その結果、固定化抗体の利用効率を向上させることが可能になったと推察される。物理系薬学VEMACによる修飾がタンパク質の熱安定改善に効果的であることを確認することができた。また、タンパク質の分子認識能への影響を最小限にするコンジュゲート合成方法を確立した。計画通り、QCM金電極表面を修飾するためのVEMAC修飾剤の合成し、本修飾剤を用いた効果として、QCM金電極表面へのタンパク質成分の非特異的吸着が効果的に抑制されることを明らかにした。VEMAC修飾QCM金電極へ抗CRP(C-reactive protein)抗体を結合させ、金電極表面における抗体コンジュゲート作製と本センサーチップを用いたCRPに対するQCM分析系の構築も予定通り進行中である。VEMAC修飾QCM金電極に抗CRP(C-reactive protein)抗体を導入し、抗体-VEMACコンジュゲートの利用による高感度

CRP検出系の構築を行う。金電極表面における抗体-VEMACコンジュゲートの物理化学的特性の評価は、X線光電子分光法(XPS)、分光エリプソメトリー、レーザーラマン分光を利用する。また、抗体固定化量は、QCMにおける振動周波数の変化から評価する。これらの結果を総合的に解析し、QCM金電極表面のコンジュゲートの最適化を行う。別途、金ナノコロイド粒子表面への抗体-VEMACコンジュゲート導入にる簡便なCRP検出系の設計を行う。金ナノコロイド溶液では、コロイド粒子が凝集するとプラズモン共鳴に伴う520nの吸収波長が高波長側にシフトし、視覚的に確認が可能である。そこで、金ナノコロイド粒子を抗CRP-VEMACコンジュゲートで修飾し、抗体によるCRPの捕捉に伴う金ナノコロイド粒子の凝集を惹起することによるCRP検出が可能と考えている。本CRP検出に適した金ナノ粒子表面への最適な抗体-VEMACコンジュゲート導入について検討を行う。上記の検討を基に、バイオセンサーを利用した生体試料中の基質分子の高感度検出における抗体-VEMACコンジュゲート利用の汎用性と有用性を検証する。
癌細胞骨浸潤過程における破骨細胞分化因子の役割

悪性腫瘍骨転移については、腫瘍細胞と骨の細胞との相互作用が重要であり、殆どの腫瘍では溶骨性骨転移を示すため、骨転移巣での破骨細胞形成の変化を解明することが重要である。そこで私どもは溶骨性骨病変の実験モデルにおける破骨細胞形成機構について検討した。ヒト培養乳癌細胞をヌードマウス頭蓋骨皮下に移植し、経時的に骨を採取して腫瘍性骨破壊病変における破骨細胞分化因子(RANKL)と高カルシウム血症惹起因子PTHrPの発現をin situ hybridizationにて評価した。腫瘍に近接する骨表面では、骨芽細胞におけるRANKL発現が先行した後に破骨細胞が誘導され、骨破壊病変を形成することが明らかとなった。PTHrP産生能の異なる腫瘍細胞を比較すると、PTHrP高発現の亜株は低発現の亜株に比して高率に骨浸潤を形成した。培養骨芽細胞におけるRANKL発現や遺伝子プロモータの転写活性に対してもPTHrPは促進効果を示した。PTHrPの転写促進効果について詳細な検討を行った。マウスRANKL遺伝子プロモーターには古典的なCREはないが、上流1kb付近のVDREに一部重複してCRE類似配列が見出された。EMSA法にて有意な蛋白DNA結合を認め、PTHrPの作用経路としてPKA経路の関与が示唆された。TPA等のagonistや、PTHrPとPKC antagonistとの共処理の結果からC-kinase系の関与も想定され、EMSA法にてC-kinase系の下流のFos、Junが作用する可能性を示した。さらにヒトの悪性腫瘍骨転移巣におけるRANKL発現を検索するために、ヒトRANKL遺伝子に対する高感度・特異的なプローブを作成してin situ hybridization法を行った。以上の成果は、英文誌に(J Pathol)掲載された。また第90回第91回日本病理学会総会、第19回第20回日本骨代謝学会、第61回日本癌学会総会、第23回第24回米国骨代謝学会議にて報告した。悪性腫瘍骨転移については、腫瘍細胞と骨の細胞との相互作用を検討することが重要である。特に殆どの腫瘍では溶骨性骨転移を示すため、骨の微小環境に腫瘍細胞が侵入した状況での破骨細胞形成機構の変化を解明することが重要である。溶骨性骨病変の実験モデルを用いて、局所での破骨細胞形成の分子機構について検討した。ヒト培養乳癌細胞(MCF7)をヌードマウス頭蓋骨皮下に移植し、経時的に骨を採取して腫瘍性骨破壊病変における破骨細胞分化因子(RANKL)と高カルシウム血症惹起因子PTHrPの発現をin situ hybridizationにて評価した。移植された腫瘍に近接する骨表面では、骨芽細胞におけるRANKL発現が先行し、同部に破骨細胞が誘導されて骨吸収が亢進し、骨破壊病変を形成することが明らかとなった。PTHrP産生能の異なる腫瘍細胞を比較すると、PTHrP高発現の細胞亜株は低発現の亜株に比して高率に骨浸潤を形成した。培養骨芽細胞におけるRANKL発現や遺伝子プロモータの転写活性に対してもPTHrPは有意の促進効果を示した。PTHrPの転写促進効果については、マウスRANKL遺伝子プロモーター領域には古典的なCREは存在しないためC-kinase系の関与が想定されたが、EMSA法にてC-kinase系の下流のFos、Junが作用する可能性を示した。

さらにヒトの悪性腫瘍骨転移巣におけるRANKL発現を検索するために、ヒトRANKL遺伝子に対する高感度・特異的なプローブを作成してin situ hybridization法を行った。以上の成果は、英文誌に投稿した(J Pathol)。また、成果の一部は第90回日本病理学会総会、第19回日本骨代謝学会、第23回米国骨代謝学会議にて報告した。腫瘍の転移は、腫瘍細胞増殖・基底膜をこえての浸潤・脈管侵入・転移先での脈管外侵出・腫瘍細胞増殖と周囲組織破壊という一連の過程を辿つ。乳癌の骨転移の分子機構を解明するために、特に骨という硬組織の特性をふまえ、腫瘍細胞と骨の細胞や骨基質との相互作用、癌の骨浸潤・骨破壊のメカニズムについて検討した。PTHrPなどの腫瘍由来の骨吸収因子はRANKL発現促進を介して骨吸収促進に寄与することが想定されるため、実験モデルを用いて乳癌の骨浸潤巣におけるPTHrPとRANKL発現とを解析するとともに、PTHrPのRANKL遺伝子プロモータに対する作用機序を解明した。1)乳癌培養細胞MCP-7をマトリゲルと混合後、ヌードマウス頭蓋骨皮下に移植し経時的に頭蓋骨を採取し、4%パラホルムアルデヒド固定20%EDTA脱灰パラフィン包埋薄切標本を作製し、骨浸潤像を組織学的に評価しTRAP染色にて破骨細胞を同定した。マウスRANKL及びRANK、ヒトPTHrPに対するDigoxigenin標識1本鎖DNA probeを用いてin situ hybridizationを行い、骨浸潤局所におけるRANKL、RANK、PTHrPの発現局在を明らかにし、腫瘍細胞と骨組織の細胞とのcell-to-cell interactionについて検討した。2)RANKL遺伝子発現に対するPTHrPの効果を検討した。骨芽細胞のRANKL mRNA発現に対するPTHrPの効果をNorthern blotにて解析し、さらに骨芽細胞のRANKL転写活性に対するPTHrPの効果をNuclear run-onにて解析した。分子レベルでの作用機構を解析するために、申請者等がクローニングしたRANKLプロモータにおけるPTHrPの作用するエレメントを検討した。その結果、上流4kbの検索範囲には典型的CRE(c-AMP応答配列)はなかったが、C-Kinase以降のFos, Junの関与が想定された。以上の成果は第91回日本病理学会総会、第20回日本骨代謝学会、第61回日本癌学会総会、第24回米国骨代謝学会会議にて発表し、論文(J. Pathol、BBRC他)として成果を残した。
セラミックスの湿式微粉砕プロセスにおける媒液のメカノケミカル反応

特別に改造した遠心式ボールミルを用いて数種類の粉体試料を粉砕し、その粉砕特性を比表面積の増加量から検討し、固体と媒液との反応生成物をガスクロマトグラフを用いて測定した。その結果、炭化ケイ素のように共有結合性の高い試料の粉砕特性は、媒液の種類によってほとんど影響を受けず、アルミナのようにイオン結合性の高い試料では、媒液の種類によって大きく影響されることが確認された。粉砕後の気相の分析結果より、従来比較的安定とみなされていたセラミックス粉体においても、酸化物水系を除いてほとんどの系で水素およびメタンの発生が認められた。したがって、粉砕時あるいは粉砕によって生成した新生面上での、媒液としての水および有機液体のメカノケミカル反応の進行が明確なものとなった。また、共有結合性の高い炭化ケイ素などでは極性の強い液体中で、アルミナなどのイオン性のものについては、非極性溶媒中で水素の発生量がより多いことが確認された。これは、メカノケミカル反応の機構が粉砕試料の違いにより異なることを示している。特に発生量の著しいのは炭化ケイ素水、メタノールあるいはエタノール系であり、ヘキサンやベンゼン等の官能基のない有機液体系では水素発生量が少なく、メカノケミカル反応においてイオン性も大きく関与していると考えられる。なお、液相の分析では微量不純物との区別が不可能であったため、質量分析計を用いた測定も検討中である。水素発生の特に著しい炭化けい素粉体について、水中およびメタノール中粉砕を窒素と酸素の雰囲気下で行い、水素発生量について比較検討した。その結果、酸素雰囲気下では、水素の発生量が減少し、これらの系におけるメカノケミカル反応においてラジカルが関与していることが推定された。
局所熱処理による鋼構造部材の残留応力場の制御と耐荷・耐疲労性能の向上技術

本研究では,高周波誘導加熱装置やシート状セラミックヒーターなどの簡易な熱源を使用して部材を局所的に加熱・冷却することで,部材の構造性能にとって有利となるような残留応力分布を自在に生成する方法を提案するとともに,部材にとって有利な残留応力分布を自在に生成することで,部材の耐荷性能および耐疲労性能を向上させる熱処理技術を構築することを目的とすして,一連の検討を実施した.広範囲を均等に加熱できるシート状セラミックヒーターと,局所的な急速加熱が可能な高周波誘導加熱装置を組み合わせて,鋼部材に任意の残留応力分布を生成させるための条件を特定するため,有限要素法による非定常熱伝導解析・熱弾塑性解析を駆使して効率的に検討を行った.シミュレーションにより,どの部分をどのように加熱すればいかなる残留応力分布が生じるのかを予測し,目標とする残留応力分布を得るための加熱条件について検証した.熱処理により残留応力分布を制御した供試体と,溶接のままで熱処理を適用しない供試体の耐荷力および疲労寿命を比較し,それぞれの性能がどの程度向上するかを定量的に明らかにした.セラミックヒーターを用いた熱処理については,無補剛箱型断面供試体を溶接により作製し,外面からヒーターを近接させ600°C程度に加熱,保持することで残留応力を低減する方法を提示した.残留応力を低減した供試体の圧縮耐荷力は,熱処理なしの供試体に比べ耐荷性能が向上することを確認した.一方,高周波誘導加熱装置を用いる技術として,面外ガセット継手を対象に,ガセットプレート周辺を350°C程度に加熱することで,残留応力を低減する方法を提示した.残留応力の低減により,加熱なしの場合に比べ疲労寿命が長くなることを疲労実験に基づき確認した.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。鋼構造物の性能向上のための熱処理に用いる熱源のうち,高周波誘導加熱装置の入熱特性を明らかにするための実験および数値シミュレーションを実施した.高周波誘導加熱により鋼構造部材に与えられる温度分布を再現する入熱方法を検討するとともに,加熱により導入される残留応力分布の特徴を明らかにした.高周波誘導加熱装置では,比較的短時間で所定の温度まで入熱できるため,入熱量,加熱時間,加熱位置を種々変化させることで特定の残留応力分布を部材内部に形成させられる可能性があることを確認した.基本的には加熱領域には引張応力が生じ,それ以外の部分に圧縮応力が生じる.この特性を利用して,加熱により残留応力を導入した部材の載荷シミュレーションを実施し,耐荷性能向上に有利となる残留応力分布を検討した.圧縮荷重が付与される部材に対し,部材の内部に引張残留応力を導入しておくことで耐荷性能を向上させられると考え,種々の応力分布を形成しその耐荷性能を比較した.その結果,応力分布の形状によらず,引張残留応力が耐荷性能に与える影響は小さいことを確認した.さらに,特定の応力分布を形成するよりも,残留応力を除去することが耐荷性能向上に寄与する可能性を示した.熱処理による残留応力分布の制御と,構造性能に及ぼす影響を検証する実験を当該年度に実施する予定であったが,実験の一部が完結しなかった.実験については次年度に継続して行う.鋼構造物の性能を向上させるための熱処理技術として,耐荷性能に対してはセラミックヒーターによる応力除去焼鈍,耐疲労性能に対しては高周波誘導加熱による残留応力分布の更新が有効となる可能性を示した.これに従い,セラミックヒーターを用いた応力除去焼鈍が無補剛板の耐荷性能に与える影響を検証する実験を行い,応力除去焼鈍が圧縮耐荷力向上に寄与することを実験的に明らかにした.さらに,より大型で複雑な形状の実構造物に対して熱処理を行うことを想定し,応力除去焼鈍および耐荷性能評価を一貫して実施できる有限要素シミュレーション手法の構築を目指す.一方,耐疲労性については実構造物において疲労損傷の発生事例が多い面外ガセット溶接継手を対象に,高周波誘導加熱装置を用いてまわし溶接部近傍の引張残留応力を低減させるための加熱条件を探索した.ここでは熱弾塑性解析によるシミュレーションを駆使し,最適な加熱温度と加熱位置を特定するためのパラメトリック解析を行った.その結果,比較的低温の加熱でも材料の降伏応力レベルの引張残留応力をほぼゼロにまで低減させられる条件を明示した.今後は,面外ガセット継手を用いた疲労試験を行い,残留応力分布の改善が耐疲労性の向上に与える影響を定量的に明らかにする.さらに,面外ガセット継手と異なる継手形式に対しても適用可能な加熱条件を探索し,より汎用性の高い疲労性能向上技術としての提案を目指す.当初設定した2種類の熱源の特徴を明らかにし,それぞれの適用方法を明確にした.また,耐荷性能,耐疲労性能の両項目ともに基礎的な検証は終了し,熱処理の有用性を確認することができたため,研究はおおむね順調に進展していると考える.本研究では,高周波誘導加熱装置やシート状セラミックヒーターなどの簡易な熱源を使用して部材を局所的に加熱・冷却することで,部材の構造性能にとって有利となるような残留応力分布を自在に生成する方法を提案するとともに,部材にとって有利な残留応力分布を自在に生成することで,部材の耐荷性能および耐疲労性能を向上させる熱処理技術を構築することを目的とすして,一連の検討を実施した.

広範囲を均等に加熱できるシート状セラミックヒーターと,局所的な急速加熱が可能な高周波誘導加熱装置を組み合わせて,鋼部材に任意の残留応力分布を生成させるための条件を特定するため,有限要素法による非定常熱伝導解析・熱弾塑性解析を駆使して効率的に検討を行った.シミュレーションにより,どの部分をどのように加熱すればいかなる残留応力分布が生じるのかを予測し,目標とする残留応力分布を得るための加熱条件について検証した.熱処理により残留応力分布を制御した供試体と,溶接のままで熱処理を適用しない供試体の耐荷力および疲労寿命を比較し,それぞれの性能がどの程度向上するかを定量的に明らかにした.セラミックヒーターを用いた熱処理については,無補剛箱型断面供試体を溶接により作製し,外面からヒーターを近接させ600°C程度に加熱,保持することで残留応力を低減する方法を提示した.残留応力を低減した供試体の圧縮耐荷力は,熱処理なしの供試体に比べ耐荷性能が向上することを確認した.一方,高周波誘導加熱装置を用いる技術として,面外ガセット継手を対象に,ガセットプレート周辺を350°C程度に加熱することで,残留応力を低減する方法を提示した.残留応力の低減により,加熱なしの場合に比べ疲労寿命が長くなることを疲労実験に基づき確認した.耐荷性能を向上させる残留応力分布の特性を検討した結果,特定の分布を付与するよりも残留応力を除去することが効果的であることが分かったため,残留応力を除去する方法について検討する.耐疲労性の向上については計画通り特定の残留応力を導入する方法を検討する.耐荷性能向上に関しては,実構造物を想定した検討を継続する.そのためにはシミュレーション技術の活用が不可欠であるため,実構造物に対する熱処理シミュレーション手法の構築を今後の中心的課題として設定する.耐疲労性能向上に関しては,残留応力分布の改善までは達成することができたため,今後は疲労試験を行い,具体的な耐疲労性能向上効果の検証を行っていく.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。
知識創造型ユビキタスな学びによる教員養成の基礎研究

本研究では教員を目指す学生を対象に次の研究を行った。多くの学生はICTを利活用するイメージが少なく,学習者の主体的な学びの形態にも慣れていないことが分かった。デジタルカメラを用いた模擬授業の動画撮影とその動画を利用した振り返りやLMSを利用した意見交換による学びの深化を意図した学習方法により,他者の意見をWeb上で参照でき,写真・動画や自ら作成した指導案などのリソースを他者と共有することで自らの学習の進捗を実感できるようになった。またデジタル教科書や電子黒板などを活用したICT活用を意図した授業づくりを行ったが,機器を使う程度にとどまった。しかし学習者の立場で学びを考える成果を得た。平成24年度は,平成23年度に研究を行ったものを実践した。「教育方法学」「算数科教育」「算数科指導法」「情報教育」「教育の方法と技術」の各授業において,対面型授業とインターネットに配信したコンテンツによるブレンド型のe-Learningを行った。「教育方法学」では,大学内のノートパソコンを授業内で普通教室に8台持ち込み,無線LAN環境の中,情報検索や意見交換などの取り組みも行った。「算数科指導法」では,デジタルカメラによるマイクロティーチングの撮影を前年同様継続させ,学生の内省を促すことができた。「情報教育」では毎回の授業に電子メールを用いたコメント収集を行い,それを次の授業で投稿者はわからないように開示することで,他者の学びから学ぶ学習システムを構築した。また,新しい概念であるBYOD(Bring Your Own Device)の考えも取り入れ,学生のスマートフォンやタブレット型PCを授業内で使える環境にし,このような機器を学生の主体性に合わせて,使用する授業方法も試行した。その結果,これまでの授業に比べて,授業内の学生間のやり取りが活発になったり,LINEというスマートフォン向けのアプリを学生が主体的に利用し,授業外の時間にも学びを深化させている例が見られた。また,多人数授業では自ら発言することが難しいと思っていた学生が,電子メールやLINEの中では積極的に発言し,他者の学びに関与しようとする姿勢が見られたことが成果としてあげられる。この授業を受けた学生のうち,数名は平成25年度から教員として教壇に立っており,このような授業を受けた経験を生かし,指導者として学習者の学び支援を促進できるものと期待している。このような成果は平成25年3月に行われた国際学会SITE2013(米国ニューオリンズ)で発表し,研究者から示唆を得ることができた。3年間の研究において,本学の小学校・幼稚園教員を目指す学生を対象に以下の研究を行った。まず,本学に入学してきた学生の大半は,中学校高校での情報教育経験が少ないか,不得意としているものが多く,教壇に立つ場合に,ICTを利活用するイメージも少なく,主体性を重んじる授業形態にも慣れていないことが分かった。そこで,大学教員によるいくつかの授業において,デジタルカメラを用いた模擬授業の動画撮影とその撮影された動画による反省会やLMS(Moodle)を用いたトピックについてのフォーラムを利用したコミュニケーションによる学びの深化を意図した方法で学習を行ったところ,他者の意見をWeb上で参照でき,自分の意見にも幅ができることや,写真・動画や自ら作成した指導案など様々なリソースを共有することによる自らの学習の進捗を実感させることができた。この実感したことをもとに,前述のデジタルカメラ,LMSに加えて,学内にあるデジタル教科書や,大型のタッチパネルタイプの電子黒板,また組み立て式のセンサータイプの電子黒板などを活用した授業計画を行わせ,実際にマイクロティーチングによる模擬授業を行い,ICT活用を意図した授業づくりを行ったが,残念ながら,ICTを使う程度にとどまり,学習者の学びやリソースを活用するところまではたどり着かなかった。しかし,イメージを持つことができ,学習者の立場で学びを考えるようになった。さらに学生のスマートフォンなどによる実践も試みたが,グループウェアの実装なしでは,Web検索やメール送受信程度でしか活用できなかった。Windows8のタブレット型PCによる授業展開については,グループウェアの実装に手間取り,効果の実証に至らなかった。学生は個人ではスマートフォンなどのデジタルデバイスを活用しているが,学習への利活用については教師側の環境設定が必要であるとわかった。平成23年度においては,研究の基礎となる授業実践のための学習デザインの構築とその実践における学習の進捗のデータ収集を行った。本年度は「教育方法学」「算数科指導法」「教育の方法と技術」の各科目において,デザインの構築と実践を行った。本年度は導入の遅れているLMS(Learning Management System)の構築ができなかったため,Webベースでの配信を行った。「教育方法学」については,自動で再生できるソフトを利用したコンテンツを制作し,ブレンディッド・ラーニングを行った。この成果については学習者からの質問紙調査を分析中であるが,本学のオープンクラスによる公開授業によって学内教職員7名から評価を得ることができ,おおむね良好であった。

「算数科指導法」においては,デジタルカメラの動画機能を利用し,学習者が行った模擬授業を撮影し自己評価,相互評価に生かした。学習者の学習進捗の状況をあらかじめ設定した項目によって調査し,その変容を質的分析ソフトを用い分析した。この結果は日本教育実践学会にて学会発表を行った。「教育の方法と技術」については西之園の方法を活用し,協調自律学習を試みた。テキストを活用し,授業コメントを開示するなどの方法を使い,学習者の学習を支援している。タブレット型PCを利用し,配布プリントを少なくするなどコストの削減にも努め,その内容の分析も行っている。平成24年度中にWindows8が発売されたことにより,タブレット型PCが多く出回るようになり,当初予定していたノート型パソコンのグループ1台の購入を見送ることとした。平成25年度はさらに安価なタブレット型PCが出回ると期待され,台数も多く購入し,学生の学びの支援を行いたい。さらに,研究当初の想定よりもスマートフォンの普及が早く,BYODの考え方も入ってきていることから,授業デザインも再検討が必要となった。以上の理由から,授業のデザインは進んではいるものの,機器使用の面で遅れを生じている。平成23年度は,計画当初構築完了予定のLMSの導入が学内の事情により遅れたため,Webベースの配信に頼ることとなった。そのため,学習データの収集が遅れ,集計分析などが遅れている。分析結果を国際学会で発表し,評価を受ける予定にしていたが,上記の理由により平成23年度は発表を見送ることとした。授業における学習デザインのインストラクショナル・デザインによる構築や,予備調査のデータ収集は進んでおり,平成24年度以降は研究が進むものと思われる。今後は個人のデバイス環境を充実させ,新しい環境下にも順応できる授業デザインを再度検討し開発し,実践を行いたい。特に教員養成という目的を重視し,このユビキタスな学びによって,これから教員になる学生の学びの概念を転換させ,「主体性」「学び合い」といった学びの方略をできるように授業デザインを行いたい。LMSの構築は完了したので,3,4年生による学生アルバイトを使い,授業コンテンツの整備や学生のコメントの開示などに従事させたい。また,教育実習への支援コンテンツも作成し,情意面も含めたサポートを行っていきたい。このような取り組みに対する評価として,学生へのアンケート調査を行い,学外の研究者を招き,より先進的な使用法などを学内のフォーラムとして実施していく予定である。このフォーラムは学内および同一法人内の小中高等学校の教職員にも参加を呼び掛け,本学内に広めて行きたい。研究の成果は,日本教育工学会,日本教育情報学会,SITE2014などの国内外の学会に分担者とともに発表を行い,示唆を得る予定にしている。また最終年度にあたるので,その成果報告書の作成にもあたりたい。
半導体超格子における電気伝導の半古典論

量子アンチドット系は、半導体内部の2次元電子系に電子の入れない高ポテンシャルのドット領域(アンチドット)を格子状に並べた超格子系である。格子定数は数十ナノメートルから1マイクロメートル程度にとられる。サイクロトロン半径が格子定数程度になる磁場をかけることにより、非常に多様な物理現象をみることができる。アンチドット系のモデルは、散乱体の配列の中をカオス的に運動する質点の系(Sinaiビリヤード)によって与えられる。ランダムに選んだ初期条件から質点系の古典力学を解くことにより、電子の古典軌道が生成される。多くの古典軌道の情報が集まると、線形応答理論によって電子の磁気抵抗やホール抵抗が計算される。この方法により、正方格子からランダム格子に散乱体配列を変えていったときの磁場の影響下で電子の振る舞いの計算を行った。ランダム性によってサイクロトロン半径と格子定数の整合性に起因する磁気抵抗の振動が抑えられることがわかった。さらに、異方的なランダム格子について計算を行うことにより、磁気抵抗の振動が局在軌道の存在によるものではなく、拡散軌道の寄与によって生じることを明確に示すことができた。最近、大阪大学の実験グループの研究により、磁気抵抗とホール抵抗の振る舞いには相関があり、磁気抵抗のピークとホール抵抗の微分のピークが同じ磁場で生じることが発見された。この相関が、上記の数値計算の方法によって再現できることも示すことができた。弱い磁場においてホール抵抗の値が通常の逆の符号をとるということも実験的に知られているが、これについても計算も行い、逆符号のホール抵抗が最も強く現れるような最適なアンチドットの大きさがあることが発見された。
多孔質弾性論による間質液流れ解析とそれに基づく骨梁リモデリングシミュレーション

本研究では,リモデリングによる骨梁の機能的適応現象のメカニズムを細胞の力学応答のレベルから明らかにすることを目指し,骨細胞に付与される間質液流れ刺激と骨梁リモデリングとの関連について,多孔質弾性論による骨梁の力学解析,および,それに基づく骨梁リモデリングシミュレーションを通じて検討した.以下に,本年度中の主な研究実施内容と,得られた成果をまとめる.(1)生体内環境下における骨梁を想定し,繰返しの単軸荷重と曲げモーメントが複合して作用する二次元多孔質弾性体内部の流体圧分布の時間変化について,過渡応答と定常応答を含んだ理論解を導出した.これを骨梁の力学解析に適用することにより,生体内において骨梁リモデリングを引き起こす間質液の流れ挙動を定量的に評価することができた(2)骨細管形態の異方性を考慮した骨梁透水係数の推定手法を提案した.本手法を骨梁断面における骨細管形態の観察画像に適用することにより,異方性を有する骨梁の透水係数テンソルの定量評価が可能となった.(3)骨細胞による流れ刺激の感知から,破骨細胞・骨芽細胞による骨吸収・骨形成までの骨梁リモデリング過程を数理モデルとして表現し,多孔質弾性体としてモデル化された骨梁のリモデリングシミュレーションを行った.間質液の流れにともない細胞突起に作用するせん断応力を骨細胞への力学刺激とみなすことにより,単体骨梁レベル,および,海綿骨レベルにおける骨梁形態の機能的適応変化を表現することができた.(4)骨細胞アポトーシスを有する損傷骨梁に対してリモデリングシミュレーションを行い,その修復過程における骨梁形態変化について検討した.アポトーシス領域が骨梁径に比べて小さい場合には,骨梁はほぼ元の形態へと修復されたことから,本研究で提案した数理モデルは,リモデリング過程のみならず,骨梁に蓄積された微視損傷の修復過程をも表現し得ることが確認された.骨は,リモデリングにより絶えず自らの形状や構造を変化させることで,周囲の力学的環境に対して機能的に適応する能力を有している.本研究では,巨視的な構造レベルから微視的な細胞レベルまでの骨の階層構造に着目し,マルチスケールな観点から骨リモデリング現象のメカニズム解明にアプローチしている.本年度は,その初段階として,上述した骨の階層構造のうち,骨細胞の力学刺激感知,および,細胞間の力学情報伝達から,海綿骨の微視構造要素である骨梁の形態変化へと至る骨梁リモデリング過程について検討した.細胞のメカノトランスダクションには,骨梁への力学的負荷により生じる間質液の流れが重要な役割を担っていると考えられていることから,この同質液流れを考慮し,生体内環境下を想定した繰返し荷重負荷時における骨梁の力学的振舞いに関して以下の検討を行った.1)骨梁を骨基質(固体相)と間質液(流体相)から成る多孔質弾性体としてモデル化し,多孔質弾性論により,繰返しの単軸荷重と曲げモーメントが複合して作用する骨梁内部の間質液流れを理論的に解析した.その結果,荷重の負荷直後において流体圧の過渡応答が発生し,定常応答とは異なる特異的な力学状態を示すことが確認された.2)骨梁断面における骨小腔-骨細管形態の蛍光観察に基づき,上記1)の解析時に必要となる骨梁透水係数の推定手法を提案した.3)骨梁への力学的負荷にともなう間質液流れの発生から,骨芽細胞・破骨細胞による骨形成・骨吸収までの一連の骨梁リモデリング過程を数理モデルとして表現し,繰返し曲げモーメントが負荷された際の単体骨梁の形態変化をリモデリングシミュレーションにより検討した.その結果,骨梁に負荷される曲げモーメントは,リモデリングによる板状骨梁の形成に大きく関連しており,分岐等の骨梁の構造的変化にも影響を及ぼし得る荷重形態であることが示唆された.本研究では,巨視的な構造レベルから微視的な細胞レベルに至る骨の力学的階層構造に着目し,マルチスケールな観点から骨リモデリング現象のメカニズム解明を目指している.前年度は,骨の階層構造のうち,海綿骨の微視構造要素である骨梁スケールに着目し,そのリモデリング過程について検討した.本年度は,まず,前年度中に得られた研究成果を学術論文としてまとめた.さらに,これまでに構築した骨梁リモデリングの数理モデルに基づき,海綿骨スケールにおける骨の適応的形態変化に関して,計算力学的アプローチによる検討を行った.以下に,本年度中の主な研究実施内容と,得られた成果をまとめる.1.多孔質弾性体内部における流体圧応答の理論的検討繰返しの単軸荷重と曲げモーメントが複合して作用する二次元多孔質弾性体について,内部流体圧に関する理論解を導出した.2.異方性を有する骨梁透水係数テンソルの推定手法の提案間質液の流路である骨小腔-骨細管系の形態異方性を考慮した骨梁透水係数の推定手法を提案し,これを骨梁断面の二次元蛍光画像に適用することにより,骨細管形態の異方性,および,骨梁透水係数テンソルを定量的に評価した.3.骨梁リモデリングの数理モデルの構築巨視的な骨形態変化と微視的な細胞活動との力学的階層間を貫く骨梁リモデリングの数理モデルを提案し,これに基づき,単軸繰返し荷重を受ける単体骨梁の形態変化を調べた.その結果,荷重軸に対して斜めを向いた骨梁は,リモデリングにより荷重軸方向に配向した.4.リモデリングによる海綿骨の適応的形態変化に関する検討

複雑な位相構造を有する立方体海綿骨片を対象として,上記数理モデルに基づく骨梁リモデリングシミュレーションを行い,海綿骨内の骨梁の形態変化について検討した.その結果,荷重軸方向に平行な骨梁で選択的に骨形成が引き起こされ,海綿骨を構成する骨梁は荷重軸方向に配向した.本研究では,リモデリングによる骨梁の機能的適応現象のメカニズムを細胞の力学応答のレベルから明らかにすることを目指し,骨細胞に付与される間質液流れ刺激と骨梁リモデリングとの関連について,多孔質弾性論による骨梁の力学解析,および,それに基づく骨梁リモデリングシミュレーションを通じて検討した.以下に,本年度中の主な研究実施内容と,得られた成果をまとめる.(1)生体内環境下における骨梁を想定し,繰返しの単軸荷重と曲げモーメントが複合して作用する二次元多孔質弾性体内部の流体圧分布の時間変化について,過渡応答と定常応答を含んだ理論解を導出した.これを骨梁の力学解析に適用することにより,生体内において骨梁リモデリングを引き起こす間質液の流れ挙動を定量的に評価することができた(2)骨細管形態の異方性を考慮した骨梁透水係数の推定手法を提案した.本手法を骨梁断面における骨細管形態の観察画像に適用することにより,異方性を有する骨梁の透水係数テンソルの定量評価が可能となった.(3)骨細胞による流れ刺激の感知から,破骨細胞・骨芽細胞による骨吸収・骨形成までの骨梁リモデリング過程を数理モデルとして表現し,多孔質弾性体としてモデル化された骨梁のリモデリングシミュレーションを行った.間質液の流れにともない細胞突起に作用するせん断応力を骨細胞への力学刺激とみなすことにより,単体骨梁レベル,および,海綿骨レベルにおける骨梁形態の機能的適応変化を表現することができた.(4)骨細胞アポトーシスを有する損傷骨梁に対してリモデリングシミュレーションを行い,その修復過程における骨梁形態変化について検討した.アポトーシス領域が骨梁径に比べて小さい場合には,骨梁はほぼ元の形態へと修復されたことから,本研究で提案した数理モデルは,リモデリング過程のみならず,骨梁に蓄積された微視損傷の修復過程をも表現し得ることが確認された.
原発性胆汁性肝硬変症の発症機序解析と簡易診断法の開発

原発性胆汁性肝硬変症(PBC)は、中年女性に多発し、胆管周囲のリンパ球浸潤を伴った慢性の胆汁うっ滞に始まり、次第に肝硬変に移行する難病である。最近、ミトコンドリア抗原(M2)に対する自己抗体が検出され、自己免疫疾患であると指摘されているので、本症の病因の本体の解明と診断法の確立を意図した。1.抗原タンパク質の検討ーM2抗原がヒトジヒドロリポアミドアセチルトランスフェラ-ゼ(LAT)とアミノ酸配列において非常に高い相同性をもっていることが報告されている。そこでブタLATとこれに類似した構造と機能をもち、リポ酸を配合団とするブタジヒドロリポアミドスクシニルトランスフェラ-ゼ(LST)とを抗原とし、患者の100万倍希釈血清を用いてドットブロット法で免疫反応を調べてみると、患者の70%は両者と、20%はLATとのみ反応し、10%はいずれとも反応しないことが判明した。2.エピト-プ領域の決定ーブタLATを各種タンパク分解酵素で消化後HPLCで分画し、得られた断片のアミノ酸配列を決定すると同時に患者血清との免疫反応を調べた。リポ酸が結合するLysine残基を含む6アミノ酸配列ETDKATを含む29及び28アミノ酸残基からなる2つのペプチド断片が患者血清と免疫反応を示した。この断片をThrとAspの間でさらに2つの断片に分けると両断片とも抗原性を失った。これらの事からETDKAT配列がエピト-プとして重要な意義をもっているのであろうと推定した。3.合成ペプチドの抗原性ーETDKAT配列を含む14アミノ酸残基からなる合成ペプチドを抗原とし、患者血清との免疫反応を調べたが、合成ペプチドは抗原性を示さなかった。この事は合成ペプチドとタンパク質断片との三次元構造上の差によるのか、または合成ペプチドのLysine残基にはリポ酸が結合していないことによるのかを今後検討して行きたい。