hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
電子デバイスへ向けたナノ空間物質の研究

有機半導体は軽量で大面積なフレキシブル電子デバイスの材料として期待されている。特に、分子の発光効率の高さから、発光素子への応用が盛んに研究されている。我々は、なかでも有機半導体を用いた電流励起レーザーを目指した研究を行っている。有機半導体を用いた発光素子のためには半導体内における電子および正孔の蓄積により、p-n接合を作り2個の電極からそれぞれ電子と正孔が注入され、有機半導体内を伝導して再結合する必要がある。我々は、有機半導体内に電子および正孔を蓄積する方法として、キャパシタの原理を用いた電界効果トランジスタ構造を採用した。有機電界効果トランジスタはゲート電圧の符号により、電子も成功も蓄積できることが知られているためである。しかし、有機電界効果トランジスタへの電子および正孔の両方の注入と、それらの伝導はそれぞれ電極界面の接触抵抗と伝導層のキャリアトラップのために難しい。そこで、本研究では有機半導体を真空蒸着法により薄膜化し、ゲート絶縁層と有機半導体層の間に有機分子(アルカン)からなる界面就職層を導入することによりこれらの問題の解決を試みた。その結果、正孔の伝導を損なうことなく有機電界効果トランジスタで特に問題となる電子のトラップを大幅に低減することに成功した。また、通常は電子を注入するための電極に空気中で不安定なカルシウム等の金属を用いるが、空気中でも安定な金を用いても同等の電子注入が得られることを明らかにした。これらの成果は、空気中で安定な発光素子を実現するための大きなマイルストーンである。電子デバイス応用に向けたナノ物質の利用が盛んになっているが、分子1個でもデバイスに応用可能な電子的特徴を発現する有機半導体が注目されている。特に有機半導体は、電子(n型)または正孔(p型)の単極性伝導が明瞭である無機半導体と異なり、一つの結晶中に電子と正孔を同時に注入できるという両極性の性質があり、これら2種のキャリアは有機半導体中で再結合し発光する。この現象は、両極性注入・伝導という物理的に興味深い側面と、発光ダイオードのようなpn接合を必要としない新しい発光デバイスとして期待される側面をもち、基礎、応用の両面で魅力的な研究課題となっている。当該年度は、この有機半導体の発光強度を増大させることを目標に、発光する有機半導体としては2,5-bis(4-biphenylyl)bithiophene(BP2T)を用い、単結晶ならびに薄膜の作製とデバイス化を行った。単結晶は物理気相輸送法を用いて、また薄膜は分子線蒸着法によって作製した。これらの有機半導体単結晶ならびに薄膜に、電子注入電極としてカルシウムを、また正孔注入電極として金を真空蒸着して電界効果トランジスタ素子を作製、そのまま大気に曝すことなく低酸素・低水分雰囲気のグローブボックス中で電気伝導測定、発光観測を行った。正孔に比べて、電子は基板と半導体の界面でトラップされやすく、電子をトラップしない材料で基板表面を修飾する必要があり、当該年度は主に表面修飾材料と修飾条件の最適化を行った。この最適化によって、同じ有機半導体を使用した場合でも発光強度が1桁以上向上し、本研究における最も重要な要素の一つであることがわかった。更なる最適化が可能であると考えられ、現在もその探索を継続している。
網羅的エクソーム解析を利用した稀少肺疾患の責任遺伝子同定に向けて

特発性間質性肺炎(IIP)136名のうち家族性間質性肺炎(FIP)47名、孤発性特発性間質性肺炎(SIP)89名について臨床情報と末梢血DNAについて匿名化データベースを作成し、これまで明らかになっているサーフファクタント関連遺伝子(SP-C,ABC-A3)についてrare variantの有無をまずサンガー法で確認を行った。また、これら遺伝子のrare variantが同定されなかったFIP、診断時年齢が45歳以下のIIP、IIPの中でも希少間質性肺炎とされるPPFE (pleuraparenchymal fibroelastosis)については、次世代シークエンサーを用いた網羅的エクソーム解析を行った。以上の研究の結果で2018年度に明らかになった点は、以下の通りである。1)家族性間質性肺炎では、57%(47名中27名)にrare variantを認め、その中で85%は、SP-A1,SP-A2, SP-C, ABC-A3遺伝子のサーファクタント関連遺伝子であった。一例は、テロメア関連遺伝子TERTのrare variantを有していた。2)PPFEについては、9症例を調べることができた。7症例は、rare variantを有し、残り2症例は、著しい低頻度のncRNAの変異を有していた。Rare variantを有した遺伝子は、細胞接着に関わる2つの遺伝子とテロメア関連のRTEL1遺伝子であった。3)Sporadic特発性間質性肺炎で診断時年齢45歳以下の若年発症症例では、RTEL1遺伝子のrare variantであった。以上の結果から家族性間質性肺炎のほとんどは、サーファクタント関連遺伝子変異が、またPPFEにおいては、テロメア関連遺伝子変異或いはその遺伝子の転写後制御に関わるRNA変異、細胞接着関連遺伝子が病態形成に関わっている可能性が示唆された。成人発症希少間質性肺疾患であるPPFE症例だけでなく家族性間質性肺炎、孤発性特発性間質性肺炎症例136症例の遺伝子解析を終了した。8つの遺伝子についてrare variant 30箇所特定した。サーファクタント関連遺伝子、テロメア関連遺伝子、細胞接着関連遺伝子に渡り、PPFEについてはテロメア関連遺伝子変異が高頻度に出現することを見出した。また、臨床的には遺伝子変異を有する症例では、診断時年齢が孤発性特発性間質性肺炎に比べ20歳若く、病理学的には肺線維症パターンであるが孤発性特発性肺線維症と比較して陰影の分布が異なることも明らかにした。網羅的全エクソーム解析は、初期の目標数の解析は終了した。家族性間質性肺炎だけでなくsporadic間質性肺炎の中にも発症責任遺伝子を特定した。これらの結果をサンガー法で確認する検体が数例残っている。特発性間質性肺炎の中で臨床的特徴が際立つPleuroparenchymal fibroelastosis(PPFE)について次世代シークエンサーを用いてエクソームシークエンスを4症例実施。家族性間質性肺炎症例についても2症例のエクソームシークエンスを実施した。それぞれまずエクソン部分のみにデータを絞り込み、db SNP135データベース、1000genome2015年版データベース、pop freqでrare variantに絞り込みを行った。PPFEは、当初、臨床症状が特異なため、症例数が少なくても共通遺伝子variantへ絞り込めると予想してしたが、絞り込んでも3桁のvariantまでであった。症例のみでの絞り込みには、症例数を増やすことが必要であった。症例に追加については次年度に行うこととして、本年度は、家族内の兄弟、親で協力を得られた非発症者の全ゲノムエクソーム解析も行い、データの対比を実施した。家族間まで解析が終了したPPFE1症例について発症者のみに存在する

1variantを特定した。この遺伝子は、テロメア関連の遺伝子で本邦では、まだ未報告のもので、欧米に於いてはDyskeratosis congenitaに伴う肺線維症で2015年Nature geneticsに報告されている遺伝子と同一のものであった。しかし、本症例では、皮膚所見は有さず肺所見のみで、今後機序等についての解析を実施する予定である。他のPPFE症例、家族性間質性肺炎についても次年度に順次解析を終了させていきたい。特発性間質性肺炎の中のPleuroparenchymal fibroelastosis(PPFE)4症例の全ゲノムエクソーム解析を実施し、variantの絞り混みを行った。共通のvariantが3桁と多く、協力を得られた症例の非発症者家族の全ゲノムエクソーム解析も実施し、1症例についてはテロメア関連遺伝子のrare varinatを特定した。残り3症例についても同様の検討を推進する。エクソーム解析結果でこれまで報告ない責任遺伝子を特定した。これらの内容の論文化を急ぐことと病態解明と治療法についての研究を行うため遺伝子変異を有した患者樣のiPS細胞樹立のための倫理委員会への準備と技術的改良を行う。エクソームシークエンス終了しているPPFE3症例と同一家族の非発症者のエクソームの対比を交え発症関連と考えられるvariantの絞り混みをおこなう。また、PPFEの対象症例を4症例追加する。また、家族性間質性肺炎のエクソーム解析にも着手する。2018年度から研究が東京医科歯科大学へ異動となったため研究室異動のため次年度へ使用額が104678円残った。2019年度の研究費とともにサンガー法による確認して試験と論文投稿用の費用として使用する予定である。エクソーム解析で1症例について遺伝子特定まで進んだため、残り3症例と家族性間質性肺炎2症例については、エクソームシークエンスまででデータベースとの対比まで実施できず、34万円解析費用が残り、次年度解析を行うため繰り越しとした。研究は順調に進行している。2016年度の終了しなかったデータ解析と追加症例のエクソームシークエンスとその結果得られたvariantの解析に使用するため余剰金としては残らないと考える。
気中長ギャップの電気的破壊現象におけるファイナルジャンプ領域のモデリング

電力需要の増大によって、電力系統には高い信頼性と高効率,大容量電力輸送が要求される。特に、経済的観点から送電電圧が100KVの超高圧に達し、電力機器の電気絶縁確保は一層厳しい状況となり、気中長ギャップの開閉サージフラッシオーバ特性の高精度予測が絶縁設計のうえで不可欠となりつつある。送電線の気中絶縁設計は、制限された実験条件とデータに依存した実験式で与えられるフラッシオーバ特性を用いてなされるため、その信頼性と精度に限界があると共に、多大の労力と設備費を要する。本研究では、気中長ギャップのフラッシオーバ現象がリーダ放電進展とファイナルジャンプで起こることに着目した。すなわち、230メートルの気中長ギャップの電力設備の絶縁設計に必要なフラッシオーバ特性に与える電圧波形,電極配置及び相対空気密度や湿度の効果を予測するために、放電進展の新しい統合工学的モデルの開発を試みた。その結果、気中長ギャップのフラッジオーバ特性の高精度に予測可能なプログラムソフトを開発し、電力技術者及び研究者へ公開した。また、ファイナルジャンプ領域での電圧降下と電流急上昇の等価インピーダンスモデルは、完全ではないが、電力系統の非線形問題に対して有意義な知見を与えることができた。230メ-トルの気中長ギャップの開閉サ-ジフラッシオ-バ電圧は、ファイナルジャンプ開始までのリ-ダ放電過程によって決定される。これらのフラッシオ-バ電圧は、サ-ジ電圧波形,電極配置,気象に関係した湿度のような放電条件に著しく依存するため,絶縁設計においては実験で導出されている。また、ファイナルジャンプから完全破壊の期間に流れる大電流とエネルギ-消費は,電力機器の熱的及び機械的性能を決定する重要なパラメ-タであり,これらもまた実験的に導出されている。本研究の目的は、各種放電条件下のフラッシオ-バ電圧とフラッシオ-バに伴う電流及びエネルギ-消費を高精度に予測できるモデルを確立することである。初年度として,次のテ-マについて研究を行った。(1)電圧波形,電極配置,湿度等の放電条件の設定によって,フラッシオ-バ電圧をパ-ソナルコンピュ-タで導出できるエキスパ-トシステムの構築を試みた。このエキスパ-トシステムの有効性は,実験結果との比較により検証している。(2)0.6メ-トルのギャップ長をもつ棒一棒ギャップのファイナルジャンプから完全破壊に至る大電流と放電電圧を,カ-レントモニタと分圧器を用いて,正確に計測するシステムを完成させた。平成4年度においては、モデルの適用範囲の拡張とファィナルジャンプの計測システムの確立の2点に絞って研究を進めた。モデルの改良については、電極配置、電圧波形、湿度の条件に加えて、気体圧力と気温に依存した相対空気密度の効果が評価できるようになった。特に、ギャップ長が5メートル以上の気中長ギャップでのフラッシオーバ電圧は、大気状態での経験則による補正係数を用いずに、モデルにより数%以内で予測可能となった。一方、ファイナルジャンプの計測システムは、電気量とプラズマの物理量の2点について構築しつつある。電気量は、放電電圧、電流波形に加えて、放電抵抗、放電電力・エネルギーに関するものである。10bit,10nsのA/D変換器とパーソナルコンピュータを使用して、大電流、超高電圧の高速自動計測システムを完成させた。放電プラズマの物理量として注目しているのが気体温度である。初期の段階では、分光器による診断法を試みたが、時空的かつ光量の点から困難であることが判明した。そこで、分光器を用いずに狭帯域スペクトルフィルターに変更して、画像として放電発光をとらえる工夫をしている。この方法は、分光画像プラズマ診断法と呼び、当研究室で開発を進めているものである。この方法は本研究に導入することを計画している。また、長ギャップの放電経路は屈曲を伴うため、その実長の計測も重要な課題である。前述した計測診断法には、CCDカメラモニターシステムが画像処理技術として有効に利用されている。平成5年度は、本研究の最終年度となるので、ファイナルジャンプによる計測データから、実用的な全フラッシオーバ過程のモデリングを完成させたい。
動物の形態形成等複雑な生命現象の数理的解析

私は動物の形態形成のモデル化を目標に、これまでに二次元平面上において分裂や細胞死、移動を繰り返すことが可能な、空間情報を持つ仮想的な細胞モデルを構築しました。このモデルは既知、あるいは未知の細胞間相互作用の検討や予測を行うことが可能であり、さらに細胞の集合体である組織、ないし個体の形態のシミュレーションが可能になるものと考えられます。そこで私は、組織や個体の形態形成をコンピュータ上で再現することを目標に、モデルの三次元化を目指しました。また、三次元化に伴うデータ量、計算量の増大を克服すべくアルゴリズムの効率化、高速化を行いました。また、単純な細胞間相互作用からパターン形成が行われていると考えられている皮膚模様のパターン形成に着目し、二次元平面上のパター形成についてモデルによる検証を行いました。その結果、完全な三次元化には至らなかったものの、ドロネー図の作成法を見直すことで計算時間の高速化と効率化に成功しました。また、細胞間相互作用モデルに細胞の空間情報による拘束を持たせることにより、より現実に近い状況をシミュレートすることができました。動物の形態形成のような複雑な現象の理解には必要最低限な要素を残して単純化されたモデルの構築が必要であると考えられます。今回構築した細胞の空間情報を持たせた形態形成モデルは、複雑な形態形成のメカニズムを理解する上で非常に有意義なツールと成り得るものと考えています。私は現在、動物の形態形成を数理的に理解することを目的とした数理モデルの構築を行っていますが、その上で生じる問題のひとつにその基本単位の問題があります。形態形成は細胞を基本単位として行われますが、細胞を基本単位として考える場合には細胞分裂や細胞死による基本単位の追加や削除、及び細胞が一定の空間を占めることを考慮に入れる必要があります。そこで私はこの問題を解決するためにドロネー分割法を用いました。この分割法はメッシュ全体の構造を再構築する必要なく計算点の追加と削除が可能であり、細胞を基本単位と考える上では最適な手法と考えられたので、ドロネー分割法に基づいて計算点の追加や削除を行うアルゴリズムを実装しました。また、ポテンシャル関数に基づく細胞移動も実装しました。ポテンシャル関数は原子間力の数値計算に用いられており、遠距離では引力、近距離では斥力を発生させることができます。このアルゴリズムを実装してみたところ、細胞が一定の空間を占める状態を再現することができました。以上のアルゴリズムから二次元平面上にランダムに配置した細胞群が徐々に凝集していく様子を再現することにも成功しました。現在のところ、細胞を基本単位とする数値計算の基礎部分はほぼ完成に至っています。今後は1つの細胞から細胞分裂が始まり徐々に複雑な形態を形作っていく過程の再現を目指し、パターン形成の過程の導入や二次元平面から三次元空間への拡張に挑戦していきたいと考えています。私は現在、動物の形態形成の理解を目標に数理モデルの構築を行っており、現在は二次元平面上で細胞分裂や細胞死、細胞移動を繰り返す基本単位の上で様々な細胞間相互作用を想定することで形態形成が可能になるのではないかと考えて研究を行っています。形態形成の再現に向けて私は、1個の細胞から細胞分裂が始まり徐々に複雑な形態を形作る過程の再現を目指しました。まず細胞上にアクチベータ・インヒビタ型の反応拡散モデルを実装し、高濃度のアクチベータが細胞分裂を誘導する仮定を導入しました。ここにさらに個々の細胞が分裂を繰り返す課程を導入すると数本の突起を持つヒトデ様の構造が生成され、パラメータの変更によって突起の本数を変化させることも可能でした。次に、単純な細胞間相互作用の検討を行うために、2種類の細胞間に様々な相互作用を想定したシミュレーションを行いました。その結果、いくつかの既知の相互作用系に加えて1つの未知の相互作用系でパターン形成が可能であることが分かりました。この相互作用系については詳細な検証が必要であると考えています。動物の形態形成を包括的に理解することは非常に困難であり、可能な限り単純化して理解することが求められます。現在私が行っているモデルの構築は、『成長に伴うパターン形成による形態形成』と『単純な細胞間相互作用から生じるパターン』という視点から行っていますが、これらを組み合わせることで、『単純な細胞間相互作用からなる形態形成』のモデルを構築できるのではないかと考えています。

動物の形態形成のような複雑な現象の理解には必要最低限な要素を残して単純化されたモデルの構築が必要であると考えられます。今回構築した細胞の空間情報を持たせた形態形成モデルは、複雑な形態形成のメカニズムを理解する上で非常に有意義なツールと成り得るものと考えています。
パブリックスピーキングにおける「説得」のマルチモーダル分析

本研究は,公的な場で,情報や考えを他人に伝えるパブリックスピーキングにおいて,いかに他人を納得させるか,すなわち「説得」がどのようなプロセスで実現するのかについての統合的な分析を行うものである。パブリックスピーキングでは,単に内容のあるスピーチをしたからよいわけではなく,伝えたい内容そのもの,伝え方の言語的ストラテジー,さらに非言語面行動がそろって「説得」が成功する。本研究は,この全体像を明らかにしようとした研究である。具体的には,日本語のパブリックスピーキングの音声と動画を,アノテーションツールであるELANを用いて分析を行い,さらに実験的手法を用いて検証を行ったうえで,モデル化を試みる。
腸管オルガノイドを用いた放射線誘発細胞競合とその線量率効果への寄与の解明

放射線の生物影響は、総線量が同じでも線量率が低くなると小さくなること(線量率効果)が知られており、そのメカニズムの1つが、正常細胞が損傷細胞を排除する「細胞競合」であるという仮説を立てている。これまで、変異細胞が正常細胞に囲まれた場合に変異細胞が排除されやすいことは報告されてきたが、主要な臓器の1つである腸管の幹細胞において放射線を被ばくして損傷した細胞と被ばくしていない細胞との間で細胞競合が生じるかどうかは報告されていない。そこで、本研究は、照射幹細胞と非照射幹細胞、または、遺伝子変異幹細胞と正常幹細胞それぞれを3次元培養(オルガノイドの形成)し、臓器と同様の構造をもつオルガノイドにおいて幹細胞競合が観察されるかどうかを評価することにより、線量率効果の生物学的側面について検討することを目的としている。そのために、2016年度に幹細胞競合を可視化・定量化する実験系を構築した。2017年度に、照射・非照射幹細胞間の幹細胞競合について成果の取りまとめ、遺伝子変異オルガノイドの実験系の構築のための条件検討を進めた。2018年度には、正常・変異幹細胞間の幹細胞競合の実験および本研究全体の取りまとめを予定していたが、産前産後休暇および育児休業の取得に伴い、研究を1年間中断したため、予定していた研究は2019年度に実施する。2017年度に照射・非照射幹細胞における幹細胞競合については実験を完了し、成果の取りまとめを進めた。がん化オルガノイドについては、腸管幹細胞等を用いた確認実験により遺伝子組換えが想定通りに行われていなかったことが判明したため、遺伝子組換えの対象遺伝子を変更した。2019年度に引き続き実験を進め、成果取りまとめを実施する予定。腸管幹細胞の遺伝子組換え実験系を構築し、正常・変異幹細胞間の幹細胞競合を評価する実験および本研究全体の取りまとめを実施する。遺伝子組換え実験が予定通り進まなかった場合は、当所で保持している遺伝子組換えマウスの使用を検討する。本研究は、照射細胞と非照射細胞、または、遺伝子変異細胞と正常細胞それぞれを混合して3次元培養(オルガノイドの形成)し、細胞競合が観察されるかどうかを評価することにより、線量率効果の生物学的側面について検討することを目的としている。そのために、H28年度は、オルガノイド中の細胞構成の同定(H28)、細胞増殖速度の定量(H28)、および、遺伝子変異オルガノイドの実験系の構築のための条件検討(H28H29)を計画した。本研究では、照射細胞と非照射細胞(もしくは遺伝子変異細胞と正常細胞)の区別、Lgr5幹細胞の識別のために、少なくとも3色の蛍光を同時に観察することが必要であった。そこで、弊所で使用している顕微鏡にフィルターユニットを追加実装し、実験環境を整備した。次に、腸管オルガノイドにおいて、細胞競合を可視化・定量化する実験系を構築した。また、細胞構成同定のためのオルガノイド切片作成の条件検討を実施し、放射線照射時および非照射時の細胞増殖能を測定した。突然変異誘導幹細胞の作成にあたっては、文献調査を実施して手法を選択し、遺伝子組換え実験の条件検討を進めている。これらの手技や検討結果を用いて、H29年度以降に、遺伝子変異オルガノイド実験系の構築および細胞競合の観察について実験を進め、線量率効果に関する検討を進める予定である。細胞競合を可視化・定量化する3次元培養系の構築を完了し、細胞増殖能等の基礎データを取得した。現在は、H28H29年度に計画していた遺伝子変異オルガノイド形成のための実験条件検討を進めている段階であるため、研究計画はおおむね順調に進展している。そのために、H28年度に幹細胞競合を可視化・定量化する実験系を構築した。H29年度は、遺伝子変異オルガノイドの実験系の構築のための条件検討(H28H29)、幹細胞競合の観察(H29)を計画した。本年度は、昨年度に構築した幹細胞競合を可視化・定量化する実験系を用いて、照射幹細胞と非照射幹細胞を混合培養し、オルガノイド中の構成細胞を解析することにより、放射線によって誘発される幹細胞競合が生じうることを確かめた。また、がん化オルガノイド形成手法として、昨年度選定したCRISPR法の実施に向け、遺伝子組換えの条件決定及びベクター等の作成を行った。照射・非照射幹細胞における幹細胞競合については実験を完了し、成果を取りまとめた。

がん化オルガノイドについては、腸管幹細胞等を用いた確認実験により遺伝子組換えが想定通りに行われていなかったことが判明したため、次年度に原因究明に取り組み、実験計画を着実に進めていく予定。放射線の生物影響は、総線量が同じでも線量率が低くなると小さくなること(線量率効果)が知られており、そのメカニズムの1つが、正常細胞が損傷細胞を排除する「細胞競合」であるという仮説を立てている。これまで、変異細胞が正常細胞に囲まれた場合に変異細胞が排除されやすいことは報告されてきたが、主要な臓器の1つである腸管の幹細胞において放射線を被ばくして損傷した細胞と被ばくしていない細胞との間で細胞競合が生じるかどうかは報告されていない。そこで、本研究は、照射幹細胞と非照射幹細胞、または、遺伝子変異幹細胞と正常幹細胞それぞれを3次元培養(オルガノイドの形成)し、臓器と同様の構造をもつオルガノイドにおいて幹細胞競合が観察されるかどうかを評価することにより、線量率効果の生物学的側面について検討することを目的としている。そのために、2016年度に幹細胞競合を可視化・定量化する実験系を構築した。2017年度に、照射・非照射幹細胞間の幹細胞競合について成果の取りまとめ、遺伝子変異オルガノイドの実験系の構築のための条件検討を進めた。2018年度には、正常・変異幹細胞間の幹細胞競合の実験および本研究全体の取りまとめを予定していたが、産前産後休暇および育児休業の取得に伴い、研究を1年間中断したため、予定していた研究は2019年度に実施する。2017年度に照射・非照射幹細胞における幹細胞競合については実験を完了し、成果の取りまとめを進めた。がん化オルガノイドについては、腸管幹細胞等を用いた確認実験により遺伝子組換えが想定通りに行われていなかったことが判明したため、遺伝子組換えの対象遺伝子を変更した。2019年度に引き続き実験を進め、成果取りまとめを実施する予定。今後、遺伝子変異オルガノイド形成のための条件検討実験を実施し、細胞競合の実験へ移行していく予定。遺伝子組換え実験が予定通り進まなかった場合は、当所で保持している遺伝子組換えマウスの使用を検討する。腸管幹細胞の遺伝子組換え実験系を構築し、正常・変異幹細胞間の幹細胞競合を評価する実験および本研究全体の取りまとめを実施する。H28H29年度の実施計画としていた遺伝子変異オルガノイドの実験系構築の条件の検討を段階的に進めたため、消耗品の購入もこれに合わせ一部にとどまったことから次年度使用額が発生した。(理由)遺伝子変異オルガノイドに関する実験を段階的に進めているため、消耗品の購入もこれに合わせ一部にとどまったことから次年度使用額が発生した。(使用計画)次年度の実験に必要な消耗品の購入に使用し、計画どおりに研究を進める予定である。(理由)2018年5月から2019年3月まで産前産後休暇および育児休業により研究を中断したため、2018年度の助成金を全額2019年度へ繰越した。(使用計画)2018年度に実施予定であった実験に必要な消耗品の購入等に使用し、計画どおりに研究を進め、成果を取りまとめる予定である。次年度の実験に必要な消耗品の購入に使用し、計画通りに研究を実行する予定である。
口腔扁平上皮癌の浸潤転移における細胞外基質分解酵素とそのインヒビターの役割

口腔扁平上皮癌細胞BHY細胞(骨浸潤,非転移性)とHN細胞(転移性)における細胞外基質分解酵素の発現を検索した。BHY細胞の高い局所浸潤能には大量に産生されているproMMPs(1,2,7,9)とTIMP1低下が、また骨浸潤能にはprocathepsin Lの発現がHN細胞のリンパ節転移には活性型MMP2の発現とTIMP2の低下が関与していることが示唆された。次に末梢血液中に存在する癌細胞の検出を目的に、健常人より採取した全血に口腔扁平上皮癌細胞を混入し上皮細胞マーカーとしてCytokeratin 20(CK20)mRNAの発現をRT-PCR法により検索を行った。全血5ml中に10^2個以上の癌細胞を混入した場合CK20 mRNAの増幅が可能であった。さらに、口腔癌患者末梢血よりCK20mRNAの検出を試みたところ、12例中11例よりCK20mRNAが増幅された。一次治療が終了し癌の再発が認められない症例においては血中からCK20mRNAは検出されなかった。さらに口腔癌生検材料凍結切片よりゼラチネース活性を検出した。正常歯肉においては上皮部ではほとんどゼラチネース活性は検出されず、間質部でわずかに検出された。一方、腫瘍組織の癌部には高いゼラチネース活性が検出され、癌に接している間質部には相対的に活性型MMP2の上昇が認められた。さらに遠隔転移、リンパ節転移を示した症例は転移を示さなかった症例に比較して高いゼラチネース活性を示した。また我々の教室でクローニングした増殖抑制遺伝子TSC-22の癌細胞の浸潤転移に及ぼす影響をヌードマウスモデルで検索したところ明らかな浸潤・転移抑制作用は認められなかった。また、転移癌と非転移癌におけるTSC-22 mRNAの発現に明らかな差は認められなかった。当研究室で分離樹立した口腔扁平上皮癌細胞BHY細胞とHN細胞における細胞外基質分解酵素の発現と、ヌードマウス同所移植モデルを用いて評価した浸潤転移能との関連性につき検索した。その結果、BHY細胞の高い局所浸潤能には大量に産生されているproMMPs(proMMP1,proMMP2,proMMP7,proMMP9)とそれらのインヒビターであるTIMP1低下が、また骨浸潤能にはprocathepsin Lの発現が、さらにHN細胞のリンパ節転移には活性型MMP2の発現とその特異的インヒビターであるTIMP2の低下が関与していることが示唆された。次に末梢血液中に存在する癌細胞の検出を目的に、健常人より採取した全血(5ml)に口腔扁平上皮癌細胞HNtを混入し、末梢血からは検出されない上皮細胞マーカーとしてCytokeratin 20(CK20)mRNAの発現をRT-PCR法により検索を行った。その結果、全血5ml中に10^2個以上の癌細胞を混入した場合CK20mRNAの増幅が可能であった。さらに口腔癌生検材料あるいは正常歯肉より凍結切片を作製し実体顕微鏡下で上皮部(癌部)とそれらに接触する間質部を分けて回収し、ゼラチンザイモグラフィーを行った。

一方、腫瘍組織の上皮部(癌部)には高いゼラチネース活性が検出され、癌に接している間質部には相対的に活性型MMP2の上昇が認められた。さらに遠隔転移、リンパ節転移を示した症例は転移を示さなかった症例に比較して高いゼラチネース活性を示した。以上のような方法で口腔扁平上皮癌患者の浸潤転移能から見た予後推定を行っている。昨年度、抹消血液中に存在する癌細胞の検出を目的に、抹消血からは検出されない上皮細胞マーカーとしてCytokeratin 20(CK20)mRNAの発現をRT-PCR法により検索を行う実験系を確立した。口腔癌患者抹消血よりCK20mRNAの検出を試みたところ、12例中11例よりCK20mRNAが増幅された。しかしながら、抹消血中から検出されるCK20 mRNAと癌の転移能に明らかな関連が無く、口腔癌は発生の極めて初期に脈管内浸潤を果たしていると考えられる。昨年度の検索でCK20 mRNAが検出された口腔癌患者で、一次治療が終了し癌の再発が認められない症例において、同様の方法を用いてCK20 mRNAの検索を行ったところ、全ての症例において血中からCK20 mRNAは検出されなかった。このことは、抹消血中から検出されるCK20 mRNAが口腔癌の再発をスクリーニングするマーカーになりうることを意味している。現在症例数を増やしこの診断系の正確さを検定すると同時に、口腔扁平上皮癌患者の浸潤転移能から見た予後推定を行っている。また最近、我々は増殖抑制遺伝子TSC-22をクローニングした。そこで、この遺伝子の癌細胞の浸潤転移に及ぼす影響をヌードマウスモデルを用いて検索した。その結果、TSC-22遺伝子を導入した腺扁平上皮癌細胞は親株細胞と比較して著明な表現形質の変化が認められなかったが、TSC-22遺伝子のアンチセンスを過剰発現させた細胞では明らかな腫瘍増殖能の促進が認められた。しかし、導入された遺伝子の明らかな浸潤・転移能への関与は認められなかった。また、頭頸部に発生した転移癌と非転移癌におけるTSC-22 mRNAの発現に明らかな差は認められなかった。
振動を利用した炭素粒子の沈着・再飛散に関する研究

本研究は、PM計測における排気導入管の改良を目的とする。改良の方法として、加振器や舶用ディーゼル機関で発生する振動を利用し、排気導入管に振動と、振動に起因した衝突を起こさせ、排気導入管内に沈着した炭素粒子の再飛散を促進し、沈着と再飛散を相殺することにより損失を防ぐことを提案する。平成30年度は、1:炭素粒子発生装置で発生させた粒子を排気導入管で使用しているステンレス管の直管に流すとともに、これへ加振器により振動・衝突を加えて沈着や再飛散を観察する実験と、2:実際のPM計測系で実験機関からの粒子を使用し、排気導入管(二重管)の内管を外管に衝突させる構造を組み込み、沈着や再飛散を観察する実験を行った。1:において、前年度に確認できなかったステンレス管内の粒子沈着が確認できた。沈着した粒子がその後の沈着を促進することにより、捕集時間の増大とともに捕集率が増大することが分かった。再飛散した粒子は粒径が大きく、フィルタ捕集時に黒い点を作り、このことが排気導入管内での再飛散の有無の判断基準となることが分かった。これらの内容を、日本マリンエンジニアリング学会において口頭発表を行った。粒子を捕集したステンレス管へ加振器により振動と衝突を加えた実験では、再飛散を確認できたが、相殺条件は見つからなかった。排気導入管がどのように振動するかについて、加振器により実験を行った。2:において、衝突on-off操作をする機構を組み込んだ排気導入管を試作し、3回改良した。衝突を制御することができなかったが、問題点を明らかにできた。実験機関のPM計測位置において、排気導入管の内管を振動させるために利用可能な振動にを調べるため、振動計測を行った。平成29年度の取得した比較実験に使用するPM捕集装置の複製に関する基礎データを、日本マリンエンジニアリング学会誌に投稿した。炭素粒子発生装置で発生させた粒子の実験から再飛散は観察できたが、沈着と再飛散を相殺させる条件は当初予定した条件では見つからなかった。したがって、購入した加振器の設定可能範囲内で実験条件を拡張し、次年度に実験を行うこととする。また、次年度の排気導入管の改良では、振動に起因した内管と外管の衝突をon-offできると考えるが、この方法により“PM計測における排気導入管の改良"が達成できかかどうかについては、基礎実験からは確認できなかった。一方、今年度の実験から、沈着した粒子が沈着を促進することを確認し、このことが排気導入管内の損失を促進していることが分かった。したがって、沈着と再飛散を相殺することができないのであれば、沈着した粒子を除去することが排気導入管の改良につながると考え、次年度対策を検討することとし、(2)とした。これまで得られた知見から、二重管の内管が外管に衝突し、これをon-offできる排気導入管を製作し、舶用ディーゼル機関からの粒子により、沈着・再飛散の様子を観察する.沈着・再飛散の観察は、光音響法または粒径計測装置を使用することとする。加振器で設定可能な範囲まで実験条件を拡張し、炭素粒子発生装置で発生させた粒子をとステンレス直管に捕集させ、これの再飛散を促進させる条件を実験により求める。炭素粒子発生装置で発生させた粒子をステンレス直管内に捕集し、これにマスフローコントローラで制御した空気を流し、再飛散させるための条件を調査する。さらに、この条件をPM計測系に組み込んで活用する方法を検討する。以上の改良の取り込んだPM計測系と、これまで使用してきたPM計測系とで比較実験を実施して、改良の効果を検証し、成果の発表を行う。平成29年度は、炭素粒子発生装置を使用して、排気導入管で使用しているステンレス管の直管に振動を加えて、この内部に炭素粒子を流し、炭素粒子の粒径や濃度を計測することにより沈着と再飛散を観察した。その結果、振動をさせなかった条件も含めて、これまで実際の排気導入管で観察された沈着を確認できなかった。この原因は、本実験装置等が、実際のPM計測条件と異なる点が考えられる。例えば、粒子の性質の違い、PM捕集の手順にかかわる影響(PM捕集を行っていない間は、希釈空気を逆流させ装置内を汚さないようにしている。PM捕集の前に排気を吸引し始め、希釈排気中のCO2濃度や希釈排気の温度が安定した後PM捕集を行う。排気を吸引し始めた時、希釈空気と排気の間には大きな温度差があるため、希釈空気で冷やされたSUS管の内壁へ熱泳動や排気成分の凝縮の影響により沈着が促進される可能性がある)、などが考えられる。したがって、次のステップとして、実際のPM計測系で実験を行う必要があると考え、二重管化した排気導入管の改良により舶用ディーゼル機関の振動を利用するための試作を開始した。また、改良した排気導入管の性能評価(平成31年度予定)に使用するためのPM捕集装置の複製が、元のPM捕集装置と同一であることを統計的に証明するための基礎データを取得した。平成29年度に予定していた実験では、当初想定していた沈着等の現象が観察できなかった。

そのため、実際のPM計測系で実験を行う準備をH29年度中に開始し、H30年度において基礎実験を行う予定であるため、(2)とした。本研究は、PM計測における排気導入管の改良を目的とする。改良の方法として、加振器や舶用ディーゼル機関で発生する振動を利用し、排気導入管に振動と、振動に起因した衝突を起こさせ、排気導入管内に沈着した炭素粒子の再飛散を促進し、沈着と再飛散を相殺することにより損失を防ぐことを提案する。平成30年度は、1:炭素粒子発生装置で発生させた粒子を排気導入管で使用しているステンレス管の直管に流すとともに、これへ加振器により振動・衝突を加えて沈着や再飛散を観察する実験と、2:実際のPM計測系で実験機関からの粒子を使用し、排気導入管(二重管)の内管を外管に衝突させる構造を組み込み、沈着や再飛散を観察する実験を行った。1:において、前年度に確認できなかったステンレス管内の粒子沈着が確認できた。沈着した粒子がその後の沈着を促進することにより、捕集時間の増大とともに捕集率が増大することが分かった。再飛散した粒子は粒径が大きく、フィルタ捕集時に黒い点を作り、このことが排気導入管内での再飛散の有無の判断基準となることが分かった。これらの内容を、日本マリンエンジニアリング学会において口頭発表を行った。粒子を捕集したステンレス管へ加振器により振動と衝突を加えた実験では、再飛散を確認できたが、相殺条件は見つからなかった。排気導入管がどのように振動するかについて、加振器により実験を行った。2:において、衝突on-off操作をする機構を組み込んだ排気導入管を試作し、3回改良した。衝突を制御することができなかったが、問題点を明らかにできた。実験機関のPM計測位置において、排気導入管の内管を振動させるために利用可能な振動にを調べるため、振動計測を行った。平成29年度の取得した比較実験に使用するPM捕集装置の複製に関する基礎データを、日本マリンエンジニアリング学会誌に投稿した。炭素粒子発生装置で発生させた粒子の実験から再飛散は観察できたが、沈着と再飛散を相殺させる条件は当初予定した条件では見つからなかった。したがって、購入した加振器の設定可能範囲内で実験条件を拡張し、次年度に実験を行うこととする。また、次年度の排気導入管の改良では、振動に起因した内管と外管の衝突をon-offできると考えるが、この方法により“PM計測における排気導入管の改良"が達成できかかどうかについては、基礎実験からは確認できなかった。一方、今年度の実験から、沈着した粒子が沈着を促進することを確認し、このことが排気導入管内の損失を促進していることが分かった。したがって、沈着と再飛散を相殺することができないのであれば、沈着した粒子を除去することが排気導入管の改良につながると考え、次年度対策を検討することとし、(2)とした。平成29年度に得られた結果を基にして、実際のPM計測系で舶用ディーゼル機関からの粒子を使用し、振動をon-offする機構を組み込んだ排気導入管(ステンレスの二重管)により、沈着・再飛散の様子を観察する.振動onにより、二重管の内管が外管に衝突することを想定している。これ以外の実験条件は、ステンレス管内流量を希釈比の変更により5-20l/minに調整するとともに、機関回転数の変更により振動条件を変更することとする。
対象年齢別日英ストーリーコーパスによる問題解決過程の定式化と談話分析モデルの構築

本研究では、社会文化的な知の伝達手段である物語における問題解決パタン分析の定式化を試みた。理論面では、言語学及び心理学的特徴を持つ問題解決プロセスユニットを設定し、物語ユニットへのマッピングから一連の問題解決プロセスを物語の中で分析するための理論的枠組みを構築した。言語分析モデルには、テクスト分析に適した選択体系機能言語学理論を適用し、問題解決者の心理的能力の構成要因と関連付けながら、7つの分析過程からなる問題解決過程の分析プロセスの定式化モデルを提案した。また、文化的な考察と教育面での活用のための実証研究に向けた対象年齢別日英語ストリーコーパス(分析レベルタグ付)を構築した。平成26年度は、コーパスデザインのための理論的枠組の整備を中心に分析アプローチについて検討した。談話分析のためのタグとして、形態素分析、節境界の分節、意味領域別、登場人物、心情、出来事、プロット、物語展開構造、会話構造分析に関する分類は概ね完了した。問題解決過程の視点からこれらの基本情報をどのように体系的に処理し、多角的な分析を行うかという分析手順に関しても理論的なレベルでの体系化は完了した。また、これらの意味タグをできるだけ自動的にタグ付けするための表現リストの構築にも着手した。データ分析とともに、これらのタグ付き表現リストの作成手順についても検討を行った。次に、データ構築の点では、本年度は計画通りに実施することができなかった。次年度の時間的配分を調整し、データ収集に努めたい。本研究の基幹となる理論として、日本語・英語ともにSFL(Systemic Functional Linguistics)による言語理論体系を援用するが、ストーリーテクスト分析のための理論的な記述分析体系網(System Network)を分析レベルごとに設定し、分析結果を体系的に検証し整理できるように整備を進めた。言語体系部分の枠組みは、先行研究でも提供されているが、登場人物間の人間関係、物語の展開構造、トピック分類に関するタクソノミー、問題解決パタンの記述体系等については従来の先行研究では未着手であるため、本研究の分析目的にあった作業的な枠組みの構築を行う必要があるという結論に至った。平成27年度は、先ず、本コーパスの中核的な理論的枠組みとなる問題解決パタンの記述分析の方法について検討を行った。具体的には、物語の展開構造、プロットなど複合的な要素が含まれる物語テクストの中でどのように問題解決パタンを抽出し系統的に分析手法へと結び付けていくかについて物語研究、テクスト分析、認知的思考方法と問題解決のメカニズムの研究を中心に検討した。次に、問題解決パタンをどのような方法でテクスト構造と意味機能と結びつけるかに関する理論的対応付けと整備について検討した。また、以上の点をテクスト分析の手法と関係させながら、どのように問題解決パタンを言語的にプロファイル化できるか問う点についても方向性を検討した。作業モデルとコーパス構築との連携は平成28年度に完成させる予定である。談話分析タグについては、日英語における、モダリティを中心とする対人機能的意味資源に関するタグ、会話分析(ムーヴが中心)を中心に整備を行った。最後に、コーパスの骨子を先にデザインするために、簡単な分析サンプル(必要な語彙文法的、意味的情報タグを付与)を作成し、全体的なデザインの方向性を確認した。下記の内容に関しては大凡の方向付けが完了している。1.コーパスデザイン2.日英語の語彙文法的構造に基づく汎用的タグの体系化3.談話分析に特化したタグの体系化4.統合的な分析モデルとコーパスとの関連付けデータ分析に使用するデータの収集とタグ付け作業が手間のかかる要因となり、データ構築の点で遅れが生じている。また、タグ付け作業に使用するツールの開発も遅れている。根幹的な部分は大凡方向性が固まっているため、実質的な分析につなげるためのデータ構築を進める必要がある。平成28年度は、問題解決パターンの定式化に関する枠組の検討を行った。まず、問題解決者である主人公の視点から、問題解決プロセスに関連する情報(主人公の特徴、物語の背景設定、物語のプロットなど)を分析するための接近法を構築した。具体的には、主人公が、自分自身や環境との相互作用の中で、自己とまわりの環境をどのように理解し、それらにどのように働きかけるかという点を「意味敏感性」(安西、1985)の視点から捉え、個人の経験と知識をどのように構造化しながら、問題解決に臨んでいるかという点を人間の心理的機能(安西、1985)(1記憶とイメージ、2思考、3問題を理解すること、4問題を解くこと、5行うこと吟味すること、6感情のコントロール)と関連させながら分析する接近法を提示した。さらに、問題解決プロセスが言語によりどのように具現されているかを明らかにする枠組みも統合化した。言語分析の枠組みについては、選択機能言語学(systemic functional linguistics)によって提供されている機能的接近法を適用し、上記の問題解決プロセスを描写する言語資源(語彙文法的選択、意味具現、物語の全体構造)を抽出した。また、各言語資源には談話機能タグの付与を行い、それらをコーパスの中に格納する方法についても枠組みを構築した。次に、従来の語意文法分析(日本語と英語)に使用される汎用的なカテゴリーに加え、物語全体を談話レベルから分析談話分析用の機能的なタグし付けのための理論的な枠組みについても検討を行い、重層的な分析を図るための枠組みを構築した。また、新たなデータ分析の際に1次的なタグ付けを可能にする専用辞書も作成した。

本年度をもって、主幹となる理論的な枠組みの構築はほぼ完了し、データ分析と基本的な情報を体系的の備えたコーパスの整備を最終年度の作業として行う。コーパス構築に必要な基幹的な枠組みの中で、特に理論的な枠組みの構築と本研究の研究目的を十分達成可能なものとする分析の射程との適合について時間をかけ検証を行った。その結果、理論的な枠組みの構築と方法論は確立したが、それらを適用し検証に至るまでのデータ分析の時間が不足したことが遅れの原因と判断する。平成29年度は、物語分析における問題解決プロセスの定式化モデルの枠組みの構築とコーパス内テクストデータに付与される各種情報タグ(語彙文法、意味、テクストタイプ特有の談話機能タグ、問題解決にかかわるテクストユニット部分を捉えた談話機能タグ)の体系化を進め、日英語のストーリ・テクスト分析に適用可能な理論的基盤を最終段階としてまとめた。また、同時に、研究課題を検証するめの分析の方法及びプロセスについても、理論的枠組みに対応できるよう確認を行った。その基盤構築においては、選択体系機能言語学の理論体系大きな有効性を示した。本年度の重要課題であったタグ付けシステムの開発と作業については、量的な測定検証が可能となるコーパスデータへのタグ付けツールの精度と談話機能タグ付与の作業の効率性の点で、予想以上の困難さが生じた。限定的なテクストへのタグ付与については、手動による作業も含め分析可能なデータは整ったものの、コーパスとして代表性を持つテクストデータへのタグ付けを完了することができなかったが、自動的なタグ付けに必要なタグ付け用辞書(形態素・機能的意味タグの情報タグ付き)の充実を図ることができた。これに伴い、コーパス構築とタグ付け作業に要する経費ついても作業データの量が小規模であったため、予定を下回る額となった。残念ながら、コーパス構築作業については、今後の課題となる。しかしながら、テクストへのタグ付けとコーパスデータとしての格納プロセス(語彙・形態素レベルでの自動タグ付け、修正作業、談話機能タグの付与作業、タグ付け情報の更新、更新情報をテクストベースで確認できる有用な分析システム(既存)の選定、データベースとしての格納方法、コーパスデータとしての移行方法等)に関する一連の作業過程については、枠組みを確立した。本研究では、社会文化的な知の伝達手段である物語における問題解決パタン分析の定式化を試みた。理論面では、言語学及び心理学的特徴を持つ問題解決プロセスユニットを設定し、物語ユニットへのマッピングから一連の問題解決プロセスを物語の中で分析するための理論的枠組みを構築した。言語分析モデルには、テクスト分析に適した選択体系機能言語学理論を適用し、問題解決者の心理的能力の構成要因と関連付けながら、7つの分析過程からなる問題解決過程の分析プロセスの定式化モデルを提案した。また、文化的な考察と教育面での活用のための実証研究に向けた対象年齢別日英語ストリーコーパス(分析レベルタグ付)を構築した。平成26年度は、理論的な枠組みの構築部分では概ね予定通りの進捗であるが、分析データのさらなる収集およびタグ付け作業に遅れが生じている。主な理由としては、データ入力に必要な人的資源の確保があげられる。
新しい発想に基づくCDK基質の探索

CDK(cyclin-dependent kinase)は真核生物の細胞周期制御に中心的な働きを担っている蛋白質リン酸化酵素である。CDKはその活性化因子であるcyclinが結合することによってキナーゼ活性が上昇し標的蛋白質をリン酸化する。真核細胞は複数のCDKと、複数のサイクリンをもち、細胞周期の特定の時期に特定のサイクリンが発現することによって細胞周期特異的に基質をリン酸化する。CDKの基質の同定は進められているが、未だ未解明なものが多い。CDKの活性は細胞周期の様々なイベントを制御している。DNA複製もCDKの活性によって厳密に制御されているし、正確なDNA複製の進行は正常な細胞周期の進行に不可欠である。そこで安定なDNA複製に関わるユビキチンリガーゼ出芽酵母SCF^<Dia2>の機能解析を行った。その結果SCF^<Dia2>が複製フォークの構成成分であるMrc1およびCtf4と結合して複製フォークに局在すること、さらにSCF^<Dia2>が正常なフォークの進行に不可欠であることを見出し、報告した(Mimura et al.2009 EMBO J.)また、出芽酵母Cu18はCullinの一種であり、Mms1およびMms22と複合体を形成してDNA複製中の傷害の修復に関与することが示唆されている。私はCul8結合蛋白質を探索し、Esc4、Esc2、Orc5、およびCtf4を同定した。さらにcul8欠失株はテロメアでの転写のサイレンシングに欠損があることも見いだした(Mimura et al.2010)。加えて、細胞老化に関わるLag2蛋白質がユビキチンリガーゼの活性に影響を及ぼすことも見いだした(Liu et al., 2009)。CDKの基質を同定するために、研究代表者が見いだした特定の基質がサイクリンとリン酸化依存的に結合するという知見を利用することを試みた。出芽酵母Clb2を用いてツーハイブリッドスクリーニングを行い結合蛋白質の候補を得ることを試みた。その結果いくつかのClb2結合蛋白質の候補を得た。また、ヒト培養細胞でレトロウイルス発現系を用いてエピトープタグを付加したサイクリンBを発現させ、免疫沈降を行った。共沈降してきた蛋白質を質量分析法により同定したところ、CDKなどサイクリンBとの結合が予想されたものに加えて、これまでに結合が報告されていない蛋白質がいくつか認められた。今後これらのサイクリンBとの結合をさらに調べて、その結合の意義を調べていく。そこで安定なDNA複製に関わるユビキチンリガーゼSCF^<Dia2>の機能解析を行った。その結果SCF^<Dia2>が複製フォークの構成成分であるMrclと結合して複製フォークに局在すること、SCF^<Dia2>が正常なフォークの進行に不可欠であることを見出した。この結果は学会発表を行うとともに現在論文を投稿中である。
顎運動機能分析システムの開発に関する研究

本研究は、顎機能の診査のための有効なパラメ-タを検出し、顎運動分析システムを開発するために行ったものである。さらに、診査、診断ならびに治療用装置としてのバイトプレ-ンの種々の要素の影響を検討し、より効果的な応用を目指すものである。本研究における結果は以下の通りである。1.簡易型ゴシックア-チ描記法における偏心運動時の運動量や前方弯曲度は、顎機能異常の診断に有用なパラメ-タであることが示された。さらに、ポ-タブル型筋電計(EM-2)を併用することにより、チェア-サイドで顎運動と筋電図の両面から客観的な評価が可能となった。2.より詳細な診査を行うためには、患者をシ-ルドル-ム内に入れ、筋電図、顎運動、咬合音を同時に記録し、分析時にはA/Dコンバ-タを介してコンピュ-タに入力し、各種分析が可能な顎運動機能分析システムを開発した。これにより分析精度の向上、処理の能率化や省力化が図られた。3.上記システムを用いて、顎関節症患者と正常者を対象に分析した結果MKGによる顎運動に関してはタッピング運動時の下顎切歯点の前後ならびに左右的なばらつきを、筋電図に関してはタッピング運動の筋活動量の左右差や持続時間の安定性、さらに最大咬みしめ時の筋活動量や周波数分布状態を指標として、顎関節症の診断に有用なシステムを構築した。4.バイトプレ-ンの効果に大きな影響を及ぼすと思われる咬合挙上量と咬合接触点の影響を調べた。その結果、咬合挙上量については筋のrelaxationを考えれば5mmが適当であり、咬合接触点については前歯部と臼歯部で筋電図学的挙動に差があり、これらを症状に応じて臨床的に使い分けることによって、より効果的な応用ができることが明らかとなった。本研究は,正常者ならびに顎機能異常者を対象に,診査,診断を行う際の有効なパラメータの検索と,顎機能異常者に対して多用されているバイトプレーンの作用機序を解明することを目的として,筋電図,顎運動および咬合音の同時記録を行い,サーマルアレイレコーダに出力後,デジタイザを用いてパーソナルコンピュータを入力しデータ処理を行った.本年度における結果を要約すると以下の通りである.1.簡易型ゴシックアーチ描記法により,左右側方運動時の運動量や前方運動時の運動量ならびに彎曲量をパラメータとして,チェアーサイドにおける顎機能の客観的な評価が可能であることが明らかとなった.2.筋電図ならびに下顎運動の記録を分析することにより,無痛開口域とタッピング運動時の開口量との間に相関関係が存在し,また筋活動量の左右差あるいは各パラメータにおける安定性が各診査における指標になりうることが示された.3.タッピング運動の諸条件を詳細に検討することにより,体位,頭位,頻度に加え,開口量および開口時速度によってもその動態が変化し,特に個人間あるいは同一被験者の経時的な比較を行う場合には,開口量を規定して診査することの重要性が示唆された.4.バイトプレーンの作用機序を解明する目的で,その装着前後の変化,さらにはそれに与える咬合接触点の影響について検討を行い,咬筋関与率のパラメータとしての有効性が示され,さらにそれによる被験者の大別が可能となった.また,咬合接触点の変化に対して咬筋関与率により二分された被験者のタイプ間で筋電図学的挙動が異なることが示され,今後本パラメータに注目して分析することの必要性が示唆された.