hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
可撓性高分子との相溶ブレンドによるセルロースエステル誘導体材料の高機能化

共に良好な光学物性を有するセルロースアセテート(CA)とメタクリル酸メチル(MMA)ユニットを,ポリマーブレンド法により分子レベルで複合化することで,熱成型が可能,且つ熱延伸処理後に配向複屈折が生じない新規セルロース系複合材料の創製を目指した。1.セルロースアセテートプロピオネート(CAP)/N-ビニルピロリドン-MMA共重合体(P(VP-co-MMA)ブレンド系種々の側鎖組成を有するCAP試料とP(VP-co-MMA)(VPユニットはセルロースエステルと良好な相溶性を示す)との相溶性をDSC熱分析より評価し,CAPの側鎖組成・P(VP-co-MMA)の共重合組成をパラメーターとして整理した。1)CAPとP(VP-co-MMA)間の分子間水素結合,2)プロピオニル基の立体障害効果,3)ランダム共重合体の斥力効果,4)CAPの規則構造形成能等のバランスにより,CAPIP(VP-co-MMA)ブレンド系の相溶性が決定されることが示された。異なる側鎖種が混在することでCAP自身をランダム共重合体と捉えることができ,単一エステル系よりも相溶領域が拡大することが明らかとなった。さらに,一軸熱延伸に伴う分子配向挙動と複屈折の評価から,1)分子間相互作用の違いにより分子配向挙動は大きく異なること,2)CAPの側鎖組成・P(VP-co-MMA)の共重合組成を選択することで,フィルムの複屈折が制御し得ることを見出した。2.セルローストリアセテート(CTA)/アクリロイルモルホリン-MMA共重合体(P(ACMO-co-MMA)ブレンド系溶液系でのラジカル重合により,種々の共重合組成のP(ACMO-co-MMA)を合成した。共重合体化により,ACMO単体が有する高い吸湿性・ガラス転移温度という難点を克服することができた。DSC熱分析・各種分光測定から,CTAとACMOユニット問の分子間相互作用によりCTAとACMOリッチなP(ACMO-co-MMA)が相溶することが分かった。さらに,ブレンド試料の熱処理温度を適度に調整することで,CTAはMMAリッチな共重合体とも相溶化できることを見出した。この熱処理温度の調整により,CTAの結晶化度も調整でき,ブレンドフィルムの力学特性をも向上させうることが示唆された。具体的には,セルロースアセテートプロピオネート(CAP)とMMA含有ビニル共重合体とのポリマーブレンド法について検討し,CAPの側鎖組成ならびにビニル共重合体の共重合組成をパラメーターとすることで,熱・光学物性の制御を試みた。まず,種々の側鎖組成を有するCAP試料の調製を,出発試料の選択,ならびに攻撃試薬と触媒量の調整により達成した。対成分ビニル共重合体には,セルロースエステルと良好な相溶性を示すN-ビニルピロリドンユニットを含むN-ビニルピロリドン-メタクリル酸メチルランダム共重合体(P(VP-co-MMA))を用い,溶液キャスト法により各種ブレンドフィルムを作製した。熱分析による相溶性の評価,ならびにCAあるいはセルロースプロピオネート(CP)といった単一エステル系との比較より,1)CAPとP(VP-co-MMA)間の分子間水素結合,2)プロピオニル基の立体障害効果,3)ランダム共重合体の斥力効果,4)CAPの規則構造形成能等のバランスにより,CAP/P(VP-co-MMA)ブレンド系の相溶性が決定することが示された。特に,3)ならびに4)にはCAP系ならではの効果(異なる側鎖の混在効果)が含まれており,単一エステル系よりも相溶領域が拡大することが明らかとなった。また,相溶ブレンドフィルムの一軸熱延伸に伴う分子配向挙動と複屈折についても評価を始めており,1)分子間相互作用の違いにより,分子配向挙動は大きく異なること,2)CAPの側鎖組成ならびにP(VP-co-MMA)の共重合組成を選択することで,フィルムの複屈折が制御し得ることを見出しつつある。

さらに,一軸熱延伸に伴う分子配向挙動と複屈折の評価から,1)分子間相互作用の違いにより分子配向挙動は大きく異なること,2)CAPの側鎖組成・P(VP-co-MMA)の共重合組成を選択することで,フィルムの複屈折が制御し得ることを見出した。2.セルローストリアセテート(CTA)/アクリロイルモルホリン-MMA共重合体(P(ACMO-co-MMA)ブレンド系溶液系でのラジカル重合により,種々の共重合組成のP(ACMO-co-MMA)を合成した。共重合体化により,ACMO単体が有する高い吸湿性・ガラス転移温度という難点を克服することができた。DSC熱分析・各種分光測定から,CTAとACMOユニット問の分子間相互作用によりCTAとACMOリッチなP(ACMO-co-MMA)が相溶することが分かった。さらに,ブレンド試料の熱処理温度を適度に調整することで,CTAはMMAリッチな共重合体とも相溶化できることを見出した。この熱処理温度の調整により,CTAの結晶化度も調整でき,ブレンドフィルムの力学特性をも向上させうることが示唆された。種々の側鎖組成を有するCAP試料を作り分けるとともに,CAP/P(VP-co-MMA)ブレンド系の相溶性評価(相溶マップの作成)を終えている。さらに,相溶ブレンドフィルムの一軸熱延伸に伴う分子配向挙動と配向複屈折の評価についても手を付け始めており,交付申請書に記載した(A)ポリマーブレンド法による高機能化については,概ね順調に進展している。しかしながら,(B)グラフト共重合による熱可塑化については,CA幹鎖/MMA枝鎖の組成比やMMA枝密度,MMA枝鎖長といったパラメーターの振り分けが成功しておらず,それらが光学特性に及ぼす影響については,ほとんど進展していない。今年度に引き続き,まずCAP/P(VP-co-MMA)相溶ブレンドフィルムの一軸熱延伸に伴う分子配向挙動と配向複屈折の評価を進める。また,今年度の研究により,CAP/P(VP-co-MMA)ブレンド系の相溶性にはCAPの規則構造のとりやすさ(結晶構造を形成するか否か)が寄与している可能性が示唆されたことから,広角X線回折測定による結晶化度の評価を新たに行う。グラフト共重合体については,出発試料や攻撃試薬,反応条件等について再考し,種々の側鎖組成を有するグラフト試料の作り分けを進める。試料調製が終わり次第,光学特性の解析に移る。
比較文学の視点による英雄叙事詩の研究

英雄叙事詩は軍記物語と同様、口承文化と文字文化の接点で成立し、かつ伝承されたジャンルである。そこで本研究は西洋文学研究の立場からこの現状を考察し、英雄叙事詩と軍記物語を包括する上位概念として「叙事詩」に代わる新しい術語を用いることを提起した。また英雄叙事詩『ヴィルギナール』におけるいくつかの語彙・表現を主要3写本で比較し、ドイツの研究者が刊行を準備している新たな校訂版の作業に貢献することができた。(1)軍記物語と英雄叙事詩を比較する意義を記述する。(2)英雄叙事詩の語彙分析をすすめる。(3)「ディートリヒの歴史叙事詩」をなす『アルプハルトの死』・『ディートリヒの敗走』・『ラヴェンナの戦い』の翻訳をおこなう。(平成21年度は『ディートリヒの敗走』に取り組んだ。)英雄叙事詩は軍記物語と同様、口承文化と文字文化の接点で成立し、かつ伝承されたジャンルである。助成研究の最初である19年度は、英雄叙事詩と軍記物語の享受相における共通点・類似点と相違点に着目した。具体的には、(1)「口承芸の担い手」および(2)「物語に対する宗教者(キリスト教・仏教)の態度」を出発点として、東西の両文芸ジャンルをとりまく社会環境を分析した。その結果以下の結論が得られた。(A)従来軍記物語の享受史の研究では、もっぱら視覚障害者の琵琶法師や瞽女が注目されていた。しかし僧侶一般も説教の際「合戦物語」を題材としていたこと(『一言芳談』など)には今まで以上に注目すべきであろう。これにより、ヨーロッパでは中世全般を通して検証される「聖職者による英雄語り」とのより具体的な比較が可能となるからである。(B)今年度はそのうち「下級聖職者の英雄語りに対する態度」「東西の上級聖職者の姿勢にみえる相違」を論文で展開し、とくに英雄語りをよく素材とする聖職者(説教師)を高位聖職者が批判するのが共通の現象であること、そしてキリスト教世界でも英雄語りは中世末期まで根強い人気を保っていたことを述した。(C)口承文芸活動の実態がいまだ明らかでないヨーロッパの研究に対して、史料が豊富な日本中世における状況を記述した。今後専門家の批評を仰いだ上で、ヨーロッパ側の研究者に情報を発信する予定である。(D)逆にヨーロッパ側では、個々の(口承)芸能者がどのような演目をレパートリーとしてかかえていたかを示す記録があるのに対し、日本側では(『新猿楽記』のような)詳細な記録が少ないので、この点の比較にも今後の発展の可能性を見だすことができることを明らかにした。平成20年度は、申請時に記した研究計画・方法では(1)「中世日本における文芸活動」と(2)「オリジナルと写本」の2点を中心にすえる予定であった。しかし前者については19年度に論文一篇を公表することができた。そこで(2)が課題となったが、本助成研究と先行する2度の助成研究(萌芽研究・課題番号12871058および基盤研究(C)・課題番号15520212)めスタートを支援していただいたアレクサンダー・フォン・フンボルト財団より3ヶ月の招聘を受け、ミュンヘン大学のPeter Strohschneider教授(ドイツ学術評議会議長兼任)の下で研究活動に専念することができた。同氏の助言や、数多くの研究者とさまざまなテーマについて論ずる機会を与えられたことは幸いだった。その結果、以下の新しい方針で臨むこととした。[○!A]日本の中世文学は軍記物語も含めて多数がすでに英語などに翻訳されているものの、中世ドイツ語圏を中心とするヨーロッパの物語の日本語訳は少なく、比較・対象研究の基盤が脆弱すぎる。そのため申請者は「ディートリヒの冒険物語」の一作である『アルプハルトの死』を翻訳し、訳稿を完成させた。著作権者の了解が得られ次第、刊行の予定である。[○!B]これと関連して上記の「オリジナルと写本」研究は、ドイツ語圏の英雄叙事詩の翻訳がある程度出揃った段階で、日本学研究者との共同プロジェクトとして企画することとした。[○!C]口承文芸活動の実態がいまだ明らかでないヨーロッパの研究に対して、史料が豊富な日本中世における状況を前年度に続き分析記述した。平成20年度は研究および議論の成果を公表するにいたらなかったが、21年度以降発表する予定である。1.軍記物語研究では従来から、生田弘治らによる「叙事詩」概念の桎梏をなかなか克服できなかったが、最近の軍記物語の研究動向から学びつつ、これまでの研究状況をドイツ文学研究者として考察した。とくに日本だけでなく海外でも影響が大きい小西甚一の研究、および小西が依拠したバウラ、ロードらの論説を検証した。その上で、軍記物語と英雄叙事詩を包括する上位概念の設定を提起した。比較の意義に関する論考(『軍記物語と英雄叙事詩(5)』)は、本助成研究においてもっとも重要な核をなす成果であり、それだけに少なからぬ研究者から(建設的批判とともに)ポジティブな批評が寄せられたのは幸いであった。

2.平成20年度から、英雄叙事詩『ヴィルギナール』の写本3系統(V10,V11,V12)にあらわれる紛争・平和・調停・交渉・儀礼等に関する語彙を実証的に考察している。平成21年度は「戦士」とその「敵」を表わす様々な語を統計的に分析する論文を別個に執筆した。これらにより、同一の作品でも写本により多様な異同が生じることを統計的に証明できた。また『ヴィルギナール』(V12)の語彙の傾向については、部分的ながら通説とは異なる事例を示すことができた。3.(近年歴史学者アルトホフらにより西洋でも主張され始めた)文芸作品を「史料」として用いる方法論に関する議論にも頁献するため、昨年度の『アルプハルトの死』につづき『ディートリヒの敗走』の翻訳を進めた。これを果たせなかったのはまことに遺憾であり、平成22年度中の完了を目指す。本申請研究の最終年度となる平成22年度は以下の3点を目標とし、下記の成果が得られた。1異なる文化圏で相互に無関係に成立した文芸作品を比較する意義を論ずる。2中世ドイツの『ヴィルギナール』の主要3写本に用いられる語彙とモティーフの比較分析。3「ディートリヒの歴史叙事詩」3作品の翻訳作業を継続。第1点については、軍記物語研究で今もしばしば用いられる「叙事詩」の概念に関する先行研究を平成21年度に続けて検討した。今日なお影響をもつ幾つかの先行研究では対象作品の理解がその原文に基づくかを検証する必要がある。多くの西洋叙事詩で初の邦訳が理論研究よりはるかに遅れて刊行されており、再考の余地が大きいからである。他方、異なる文化圏の作品を実証的かつ厳密に比較する方法論の研究に大きく貢献した故Fromm教授の関係者から文献の寄贈を受けたので、英雄叙事詩を軍記物語と比較する方法論を再検討した。結果は来年度以降に発表するが、実証性の重要さと比較の意義を中心に記述する予定である。第2の語彙分析に関しては発表した3論文が中世ドイツ文学の碩学Bumke・Curschmann・Hoffmann・Heinzle等の研究者から評価を得られた他、『ヴィルギナール』の新たな校訂版を準備しているブレーメン大Lienert教授より、今後さらに緊密な研究交流を行う申し入れをいただいた。第3点に関しても複数の研究者から貴重な助言が得られ、作業をさらに推進することができた。以上により本年度は、未発表分があるものの、最終年度にふさわしい成果を上げられたことを報告し、助成に深く感謝したい。
始原生殖細胞の凍結保存による新たな魚類遺伝子資源保存法の確立

魚類の場合にも、家畜と同様に、精子を凍結保存することは可能である。ところが、卵の大きさが非常に大きいために、未受精卵、あるいは初期胚の凍結保存技術がまったく確立していない。したがって、ミトコンドリアDNAをはじめとする母系の遺伝子の保存技術は、魚類ではまったく確立されていないのが現状である。そこで本研究では、将来、卵と精子の両者に分化可能な始原生殖細胞を凍結保存しておけば、卵と精子の両者を凍結保存することと同じ意味があるだろうと考え、その凍結保存技術を開発した。16年度は始原生殖細胞を凍結する際の凍結保護剤の選択、およびその至適濃度の探索を行った。具体的にはジメチルサルフオキシド、プロパンジオール、グリセロールおよびエチレングリコールの4種の凍結保護活性を用いて始原生殖細胞の緩慢凍結を行い、24時間後に急速解凍し、得られた細胞の生残率を求めた。その結果、エチレングリコールが最も高い生残率を示し、その至適濃度は1.8Mであった。さらに、解凍後の始原生殖細胞を孵化稚魚の腹腔内に移植するとこれらドナー細胞は宿主生殖腺に自発的に移動し、そこに取り込まれ、増殖、分化する事を確認した。17年度は凍結細胞を移植した個体を飼育し、成熟させた結果、雌雄両宿主個体から、凍結始原生殖細胞に由来する卵および精子を得ることができた。さらに、これらの配偶子をそれぞれ通常の個体から得られた配偶子と受精させたところ、全く正常な次世代個体を得ることに成功した。続いて、完全に凍結した細胞から個体を作出するため、凍結始原生殖細胞に由来する卵に凍結精子を媒精した結果、正常な個体を得ることができた。これは完全に凍結した細胞から生きた魚類個体を作出した世界で最初に報告例である。魚類の卵や胚を凍結保存する技法は現在までに確立していないため、魚類の遺伝子資源を長期間保存するためには、個体を継続的に飼育する以外方法が無かった。そこで、申請者は卵と精子の前駆細胞である始原生殖細胞に着目した。この始原生殖細胞は異種宿主に移植することで、宿主生殖腺内で成熟し、卵や精子を生産する。したがって、この細胞を凍結保存する技術が開発されれば、卵と精子の両者の凍結保存と同一の意義があると考え、本研究では始原生殖細胞の凍結保存技術の開発を目的とした。本年度な始原生殖細胞を凍結する際の凍結保護剤の選択、およびその至適濃度の探索を行った。さらに、解凍後の始原生殖細胞を孵化稚魚の腹腔内に移植するとこれらドナー細胞は宿主生殖腺に自発的に移動し、そこに取り込まれ、増殖、分化することを確認した。一方、キメラRNAを用いた始原生殖細胞の可視化技法については、ニジマスのvasa3-非翻訳領域を用いたGFP-RNAを受精卵にマイクロインジェクションすることで、ヤマメ、イワナ、ブラウントラウト、さらにはゼブラフィッシュの始原生殖細胞も可視化することに成功した。さらに、ゼブラフィッシュおよびニベ由来のvasa3-非翻訳領域を用いた場合もニジマスの始原生殖細胞を可視化可能であることを明らかにした。

これらの結果は本キメラRNAを用いた方法が多くの魚類に応用可能であることを示しており、遺伝子組換え技術を用いずに始原生殖細胞の操作を可能にする技法として期待される。魚類の場合にも、家畜と同様に、精子を凍結保存することは可能である。ところが、卵の大きさが非常に大きいために、未受精卵、あるいは初期胚の凍結保存技術がまったく確立していない。したがって、ミトコンドリアDNAをはじめとする母系の遺伝子の保存技術は、魚類ではまったく確立されていないのが現状である。そこで本研究では、将来、卵と精子の両者に分化可能な始原生殖細胞を凍結保存しておけば、卵と精子の両者を凍結保存することと同じ意味があるだろうと考え、その凍結保存技術を開発した。昨年度の報告書に記載した方法で始原生殖細胞を1日および5日間凍結保存し、その後宿主個体へ移植したところ、宿主生殖腺への取り込み率と、そこでの増殖率は未凍結の始原生殖細胞を移植した場合と同程度であった。また、これらの個体を飼育し、成熟させた結果、雌雄両宿主個体から、凍結始原生殖細胞に由来する卵および精子を得ることができた。さらに、これらの配偶子をそれぞれ通常の個体から得られた配偶子と受精させたところ、全く正常な次世代個体を得ることに成功した。続いて、完全に凍結した細胞から個体を作出するため、凍結始原生殖細胞に由来する卵に凍結精子を媒精した結果、正常な個体を得ることができた。これは完全に凍結した細胞から生きた魚類個体を作出した世界で最初に報告例である。
インターロイキン6によるヒストン修飾と炎症性貧血の病態制御機構の解明

慢性炎症の場では、継続的に産生される炎症性サイトカインにより、様々な遺伝子の発現が撹乱される。我々は炎症性サイトカインによるエピジェネテクス制御に着目し、IL-6刺激時に特異的に変動する遺伝子プロモーター上のヒストン修飾を見出した。一方、我々は同時に慢性炎症に伴う発癌に着目し、多くの癌で見られるエピジェネティックな異常であるゲノムワイドなDNAの低メチル化について、炎症性サイトカインの作用によるDNA脱メチル化機構を説明する新たなモデルの提示に成功した。近年我々の研究室では、キャッスルマン病患者において鉄代謝を制御する血中ポリペプチドHepcidinがIL-6により過剰産生され、二次性貧血の原因となることを報告し(Song et al, 2010 Blood)の、その転写制御機構を解析中である。本研究では培養細胞を用い、炎症性サイトカインIL-6によるHepcidinの発現制御をモデルに、「ヒストン修飾の制御」の視点から遺伝子発現制御機構を解析している。「研究計画・方法」で記したように、我々はヒストン修飾に特異的なモノクローナル抗体を入手し、2種類の培養肝細胞株を用いてクロマチン免疫沈降法によるヒストン修飾の解析実験を立ち上げた。予備検証としてハウスキーピング遺伝子GAPDH(転写が盛んに行われている遺伝子の例で、転写型のヒストン修飾を受けていることが予想される)および、成体肝細胞で発現のない遺伝子β-globin(転写が抑えられている遺伝子の例で、非転写型の修飾を受けていることが予想される)のプロモーター領域のヒストン修飾の解析を行い、機能既知の6種のヒストン修飾について、過去の報告に一致した結果が得られた。続いて、本題であるHepcidinプロモーター領域について、上記6種のヒストン修飾の解析を行った。この結果、IL-6,BMP-2とも、Hepcidinの転写を誘導することを確認済みであるが、解析したヒストン修飾中でIL-6刺激特異的に変動するものを見出した。上記GAPDHやβ-globin等、個々の細胞の基本性能を決める静的な転写制御ではなく、サイトカイン刺激による動的な転写制御について、個々のサイトカインに対応した特異的なヒストン修飾の制御を明らかにした報告は、世界的にもまだ数が少ない。また、本研究結果はIL-6とBMP-2によるHepcidin発現誘導の差異を、従来の転写因子の活性化とは異なる視点から捉える足がかりとなる。本研究により、我々は炎症性貧血の原因遺伝子Hepcidineの発現について、炎症性サイトカインIL-6による発現誘導と、BMPによるそれを比較した。これにより、エピジェネティックな遺伝子発現制御機構の一つであるコアヒストンの化学修飾について、IL-6刺激時にHepcidineプロモーター上で特異的に変動するものを見出した。そこで我々はさらに、過去の報告等を基に、この修飾変化を直接触媒し得る酵素の絞り込みを行い、RNAi法によりこれらをコードする遺伝子の機能阻害を行い、この責任遺伝子の同定を試みた。現在までに候補として挙げた8遺伝子について、それぞれの単独の発現抑制では不十分であることが分かっている。これは類似の活性をもつ遺伝子による代償効果や、発現抑制の効果が不十分であること、また未知遺伝子が寄与する可能性などが考えられる。この解決策として、複数遺伝子の同時ノックダウン、近年その実用化が注目されているZFN,TALENおよびCRISPRといった遺伝子改変技術の応用、shRNAライブラリーによる網羅的な遺伝子機能阻害による解析などを検討した。一方、我々は同時に慢性炎症に伴う疾患の一つとして、炎症からの発癌に着目し、多くの癌で見られるエピジェネティックな異常である、ゲノムワイドなDNAの低メチル化の誘導について、その分子メカニズムと炎症性サイトカインの寄与の解明にアプローチした。この成果として、我々は炎症性サイトカインの作用によるDNA脱メチル化機構を説明する新たなモデルを提示することに成功した。本成果は、現在、FEBS Letterに投稿後、査読者の指摘に従い改訂し、再投稿済みである。本助成の性質上、執行可能時期が昨年9月以降と、他の助成より遅めであるため、開始時期がやや遅れ、研究計画に記したものよりは進行が若干遅れている。しかしながら、進行速度自体は予定よりも早く進んでおり、初動の遅れは間もなく解消される見込みである。「研究業績の概要」の項で記したように、我々はIL-6によるHepcidinの発現誘導とBMP-2によるそれを比較し、IL-6刺激時に特異的に変動するHepcidinプロモーター上のヒストン修飾を見出した。さらに、過去の報告(Shi & Whetstine 2007 Mol Cellほか)などをもとに、この修飾を直接的に触媒し得る酵素を現在4種まで絞り込んだ。以降、「研究の実施計画」に則り研究を推進していく。現在のところ、研究計画変更の必要性はない。
ナノポアシーケンサーを用いた各種法科学的試料の迅速微生物同定法の確立に関する研究

一般に試料中の微生物を同定する際、抗原抗体反応を用いる検査や微生物遺伝子を増幅・解析する検査などが行われる。通常は臨床症状や経過等から微生物種を推定し、種に特異的な抗体やプライマーを用いて検査を行うことから、同定に多くの時間や労力を要する。一方、当研究所で取り扱う試料は、生物テロや食品汚染など病原微生物を用いた犯罪で現場に残されたものが想定され、被害者の処置、被害拡大防止措置及び捜査のため早急な試料中の微生物同定が求められる。本研究では、ナノポアシーケンサーによる塩基配列検出技術を用いて各種法科学的試料から微生物遺伝子を検出できるか検証し、試料中の微生物を迅速に同定する方法の確立を目指す。
下水処理水を受け入れている河口干潟部における窒素変換機能と一酸化ニ窒素の生成

下水処理水を受け入れている河口干潟部における窒素変換機能を明らかにし,窒素変換過程における一酸化ニ窒素の発生量を把握するために,以下の事項について実施した.1.過去の研究成果を整理し,一酸化窒素の発生量を比較検討できるようにした.2.博多湾に流入する多々良川を対象とし,採水・採土・流量観測などの現地調査を行ない,物質収支を得ることを試みた.3.室内実験により一酸化ニ窒素の発生速度を支配する因子について検討した.具体的には,既往の研究成果を整理することにより,下水処理水の放流を受ける河川では,揮散する一酸化ニ窒素の量は下水処理水に含まれている量に大きく支配されること,浸透性のある礫床河川では硝化過程からの一酸化ニ窒素の生成が支配的であること、揮散は一酸化ニ窒素の水中濃度の減少をかなり支配することなどが一般的であることを示した.博多湾に流入する多々良川を対象とし現地調査を行なった結果,流域における窒素の変換はかなり生じており,その中でも底土の機能が卓越していることを明らかにした.粘性底土では脱窒がかなり生じており,一酸化ニ窒素の生成には脱窒過程が寄与している可能性が高いことを明らかにした.また,底土中の間隙水中の3態窒素の分布から,物質輸送は分子拡散だけでなく,別種の輸送形態がある可能性を明らかにした.さらに,一酸化ニ窒素の揮散速度が、生成速度にほぼ相当することを明らかにした。室内実験においては,溶存酸素濃度を低下させると一酸化ニ窒素の生成がスパイク状に増加することがあることを明らかにした.そして,その原因として脱窒のための酵素の誘導時間と底土内における硝酸イオンの存在が考えられることを明らかにした.下水処理水を受け入れている河口干潟部における窒素変換機能を明らかにし,窒素変換過程における一酸化ニ窒素の発生量を把握するために,以下の事項について実施した.1.過去の研究成果を整理し,一酸化窒素の発生量を比較検討できるようにした.2.博多湾に流入する多々良川を対象とし,採水・採土・流量観測などの現地調査を行ない,物質収支を得ることを試みた.3.室内実験により一酸化ニ窒素の発生速度を支配する因子について検討した.具体的には,既往の研究成果を整理することにより,下水処理水の放流を受ける河川では,揮散する一酸化ニ窒素の量は下水処理水に含まれている量に大きく支配されること,浸透性のある礫床河川では硝化過程からの一酸化ニ窒素の生成が支配的であること、揮散は一酸化ニ窒素の水中濃度の減少をかなり支配することなどが一般的であることを示した.博多湾に流入する多々良川を対象とし現地調査を行なった結果,流域における窒素の変換はかなり生じており,その中でも底土の機能が卓越していることを明らかにした.粘性底土では脱窒がかなり生じており,一酸化ニ窒素の生成には脱窒過程が寄与している可能性が高いことを明らかにした.また,底土中の間隙水中の3態窒素の分布から,物質輸送は分子拡散だけでなく,別種の輸送形態がある可能性を明らかにした.さらに,一酸化ニ窒素の揮散速度が、生成速度にほぼ相当することを明らかにした。室内実験においては,溶存酸素濃度を低下させると一酸化ニ窒素の生成がスパイク状に増加することがあることを明らかにした.そして,その原因として脱窒のための酵素の誘導時間と底土内における硝酸イオンの存在が考えられることを明らかにした.博多湾に注ぐ都市河川感潮部を対象として,下水処理場を中心に上流,下流各1km以内に観測地点を設置し,満潮-干潮-満潮及び干潮-満潮-干潮の一潮汐に渡って1時間毎に水質,水温及び流速を測定した.同時に放流水の水塊移動を水温と水質の変動から検討した.水質の分析項目はN_2O,各DIN,塩分,pH,DOである.観測定点において各DINの物質収支の計算によって,対象水域における各DINの物質変換,物質移動を明らかにした.その結果,河川水より水温が高い下水処理場からの放流水は,N_2Oや各DINの高濃度水塊を形成したまま,一潮汐間に放流地点を中心に上流及び下流へ輸送されていた.高濃度水塊と下水放流水において,これらの物質の濃度比はNO_3-Nを除いて比較的良く一致し,水塊内での物質変換は比較的小さく河川水及び海水との混合のまま輸送されていると考えられる.また物質収支から,下水処理場より下流域におけるN_2Oの生産が大きいのは,底質及び放流水由来の窒素の物質変換に因るものと考えられる.以上の結果から,放流水を受ける水域において,特に河川感潮部におけるN_2Oの濃度には下水放流水の水質が大きく影響することが明らかになった.一方,大気中のN_2O濃度の経時変化は極端な場合を除いては300350ppbvとほぼ一定になっていた.ただし,水表面や地表面近くでN_2O濃度が極端に大きくなることも見られた.また,現地開空間のもとでN_2Oの濃度分布の測定を行った.物質収支式をもとに算出された水表面から大気中へのガスフラックスは,10^<-9>10^<-8>(mol/m^2/s)の範囲で変動した.さらに,摩擦速度の増加とともにガスフラックスやガス輸送係数の増加が見られた.

今回の調査で得られたガス輸送係数は従来の研究で示される値よりも大きくなり,従来型の算定式では過小評価となることを示した.下水処理水の放流を受ける対象水域において、栄養塩類は下水処理場からの負荷以外に、かなりの内部生産が認められた。特にN_2Oの生産量が多く、底泥の役割が大きかった。そこで底泥におけるN_2O生産にDO濃度が与える影響を室内実験により検討した。DO濃度が低いほどNO_3-Nの除去速度およびN_2Oへの転換率共に大きく、DO濃度が高い場合でもDO濃度が低い場合の70%程度のNO_3-Nの除去速度およびN_2Oへの転換率を示した。一方、NH_4-NはDO濃度が高い場合でもほとんど除去されず、またN_2Oの生成も認められなかった。したがって、底泥でのN_2Oの生成は、主に脱窒由来であると考えられる。さらに、DOを高濃度から低濃度に変化させた場合、一時的にN_2Oへの転換率が増加した。したがって、DOの変化時に底泥微生物の窒素変換機能は大きな影響を受けると考えられる。次に、下水処理場からの負荷や放流後水域で内部生産されたN_2Oの大気への輸送の現状を把握した。一潮汐間における河川直上の大気中のN_2Oの濃度は、干潮時に底泥表面が干出した場合に高くなるなど、大気中のN_2O濃度の日変動の傾向や水表面・地表面から放散するN_2O濃度の挙動が明らかとなった。また、水-大気界面からのガスフラックスを検査体積内の物質収支式およびチャンバー法より求めた結果、摩擦速度の増加とともにN_2Oのガスフラックスが増加する傾向がみられた。さらに、ガス輸送係数と摩擦速度との関係も同様の傾向がみられた。下水処理水を受け入れている河口干潟部における窒素変換機能を明らかにし、窒素変換過程における一酸化二窒素の発生量を把握するために,以下の事項について実施した.1)過去の研究成果を整理し,一酸化二窒素の発生量を比較検討できるようにした.2)博多湾に流入する多々良川を対象とし,採水,採土・流量観測などの現地調査を行ない,物質収支を得ることを試みた.3)室内実験により一酸化二窒素の発生速度を支配する因子について検討した.具体的には,既往の研究成果を整理することにより,下水処理水の放流を受ける河川では,揮散する一酸化二窒素の量は下水処理水に含まれている量に大きく支配されること,浸透性のある磯床河川では硝化過程からの一酸化二窒素の生成が支配的であること,揮散は一酸化二窒素の水中濃度の減少をかなり支配することなどが一般的であることを示した.博多湾に流入する多々良川を対象とし現地調査を行なった結果,流域における窒素の変換はかなり生じており,その中でも底土の機能が卓越していることを明らかにした.粘性底土では脱窒がかなり生じており,一酸化二窒素の生成には脱窒過程が寄与している可能性が高いことを明らかにした.また,底土中の間隙水中の3態窒素の分布から,物質輸送は分子拡散だけでなく,別種の輸送形態がある可能性を明らかにした.さらに、一酸化二窒素の揮散速度が、生成速度にほぼ相当することを明らかにした.室内実験においては,溶存酸素濃度を低下させると一酸化二窒素の生成がスパイク状に増加することがあることを明らかにした.そして,その原因として脱窒のための酵素の誘導時間と底土内における硝酸イオンの存在が考えられることを明らかにした.
次世代密度汎関数理論を用いた物質デザインシステムの構築

本研究では、次世代密度汎関数理論である(A)系依存密度汎関数理論(SDDFT)及び(B)軌道フリー密度汎関数理論(OFDFT)を開発することを目的としている。(A)DFTの問題点として対象とする系ごとに精度が異なることが指摘されきた。SDDFTは、系に依存する物理的条件を課すことで精度の高い結果を再現するDFTである。去年度から、SDDFTの高精度化を精力的に図ってきた。具体的には、(i)クーロン演算子を領域毎の分割、(ii)複数軌道の軌道の直線性条件(LCOE)からそれぞれの領域のHF交換項の割合の決定、を可能とするスキームを提案してきた。幾つかの分子で軌道エネルギーからイオン化ポテンシャルなどを見積もったところ、高精度に実験値を再現できることを確認してきた。さらに、励起状態への拡張を行ったところ、価電子励起状態・リドベルグ励起状態を高精度に記述できることがわかった。従来のOS汎関数と異なり、クーロン演算子を短距離・長距離領域のみならず中距離領域に分割することで、複数のLCOEを満たす汎関数の構築に成功し、高精度に励起状態を記述できた。以上の提案により、これまでDFTが記述困難な励起状態の記述に成功した。(B)については去年度の議論を踏まえ、軌道密度を基底として記述される運動エネルギーに、密度汎関数として記述される運動エネルギーを組み合わせて高精度に記述するするスキームに関して考察・提案し、今後の高精度なOFDFTへ向けて進捗があった。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、超効率的な物質デザインのため、次世代密度汎関数理論である(A)系依存密度汎関数理論(SDDFT)および(B)軌道フリー密度汎関数理論(OFDFT)を開発する。また、その手法を用いてスピントロニクス材料、ナノカーボン機能性材料などの応用計算を行う。これまで、(A)の研究として複数の軌道エネルギーの直線性条件(LCOE)を満たすSDDFTの開発を行った。従来のSDDFTを発展させ、クーロン演算子を短距離・長距離領域のみならず中距離領域に分割することで、複数のLCOEを満たすSDDFTの構築に成功した。COおよびN2分子などの軌道エネルギーの振る舞いを検討したところ、従来の一つのLCOEだけを用いた場合と比べ、複数の軌道の振る舞いの改善に成功した。また、軌道エネルギーを用いて内殻軌道とHOMOのイオン化ポテンシャルを計算したところ、精度良く見積もることができた。今後、複数軌道のLCOEを満たすSDDFTを用いて、励起状態計算を検討する予定である。SDDFTを用いた励起状態計算では、特に、大規模系における電荷移動型励起やリドベルグ励起の記述の向上が期待される。また、(B)のOFDFTに関しては、米国の専門家と研究打ち合わせを行い、OFDFTの問題点および今後の開発の方向性に関して議論を行った。OFDFTに軌道密度を導入することで原子・分子の殻構造をより適切に考慮できる一方、計算量が多くなることが指摘され、現在解決策を検討中である。本研究では、次世代密度汎関数理論である(A)SDDFTおよび(B)OFDFTの開発を行い、それを用いた応用計算を行う予定である。(A)は、励起状態計算へ向けて進捗があり、(B)は、専門の研究者と研究打ち合わせを行った。応用計算にはまた手付かずであり、今後本格的に取り組む。現在、次世代密度汎関数理論の(A)SDDFTおよび(B)OFDFTの開発を進めている。今後はさらに応用計算が可能になるレベルにSDDFTおよびOFDFTを完成させる。また、それを用いたスピントロニクス材料、ナノカーボン機能性材料の応用計算を行う
韓国自動車メーカーのデザイン戦略から分析するグローバル製品開発力に関する研究

本研究は自動車のデザイン、とくにスタイリングの視座から韓国自動車メーカーの能力構築について考察を試みた。2012年4月から2014年3月までの2年間、韓国と世界各国でフィールドリサーチを実行し韓国メーカーの商品デザイン戦略の本質調査を行い、最終年度の2014年4月から世界自動車産業研究会(GERPISA)国際学術大会での研究報告(二回)、そして2015年にInternational Journal of Automotive Technology & Managementに論文投稿・出版(Vol.15, No.3, pp.292-310)にその成果の学術発信を達成している。本研究の目的はグローバル自動車市場において過去10年にかけて顕著な成長を成し遂げた韓国自動車産業の競争力分析である。生産技術の発展に並んで、デザインとブランディング能力に大きな進展があったことに注目し、その要因を明らかにすることに定めている。さらに、本研究からの学術知識をもとに世界各国で競争関係にいる日本のメーカーにも有意義な考察点を示唆することも目指している。自動車の機能的性能は数値化可能であり、商品価値を明示することが比較的容易であるが、デザインという要素は至極複雑且つ流動的な比較要素である。初年度の経験を踏まえ、本研究の二年目である2013年度は、次の2つのアプローチを展開した:1.韓国自動車産業全体のレベルで歴史的流れを俯瞰し、その中でのデザイン経営を再考、2.韓国の自動車デザイナーにコンタクトをとり、彼らの目線で韓国メーカーの成長について一次資料を確保。「調査戦略の転換」を図った結果、上記1は、2013年度6月にフランスのGERPISAおよびイギリスのABH(経営史学会)で韓国自動車産業の成長史の導入的研究を発表し、またリサーチペーパーを提出・登録を果たした。しかし、上記2は難航した。まず、現役のデザイナーとのコンタクトは事実上全く許されていない。現役引退のデザイナーは接触は可能であるが、アーティストとしての個性と、それぞれのキャラクターにより、インタビュー・定性分析に殆ど応じてくれない結果となった。2014年2月3月にかけてヒュンダイ自動車の元チーフ(重量級)デザイナーのP氏やL氏と接触に成功し、導入的定性調査に成功した。2014年4月の時点では、こちらの資料収集チャネルの展開と拡大に最善を尽くしながら、2014年の秋まで一次資料を最大限確保すると同時に、国際学会(2014年6月GERPISA)での発表と学術誌への報告・投稿を実現することを目標としている。以上。本研究は韓国自動車メーカーのグローバル競争力の分析において、要素技術・製造技術・生産管理技術の向上と並んで、デザイン技術・能力の強化との戦略的展開に注目する。韓国自動車メーカーがグローバル競争においてとくに強みを発揮している領域は中国・インド・ロシアを含む新興国市場であるが、その競争力について現地化を得意とすることや積極的なマーケティングが良く言及されている。北米と欧州市場を筆頭とする先進国市場でも顕著な成長を続け、同時に2000年代中盤以降はドイツのレッド・ドット賞や多くの国際デザイン賞の受賞が続いていることも事実である。デザインの良さ・好みには個々人の感性や流行という一般化不可能な要素が多いため、初年度のリサーチでは、特定企業や特定商品に焦点を当てることなく、幅広い自動車産業内の複数業界の視点をもとにする情報収集に取り掛かった。24年4月から25年3月までにかけて、国内と韓国・中国・フランス・アメリカ・タイランド・ニュージーランドという異なる市場特色を持つ地域で多用な意見と情報を収集している。研究計画に基づき、国内調査では期間中ほぼ毎月、東京・大阪・名古屋を中心として産学連携の研究会、完成車だけでなく部品メーカーおよび販売ディーラー、中古車ディーラー、そして廃車処理企業への訪問・取材を続け、韓国自動車のグローバル競争力について率直な見解を把握した。海外調査においては研究計画とおりの韓国(24年8月、25年3月)、中国(24年8月)を筆頭として、フランス・アメリカ(24年9月)、タイランド(24年12月)、ニュージーランド(25年2月)でも韓国自動車メーカーのデザイン戦略について多様な意見・情報収集を行った。製造業の視座を超えて自動車という商品の付加価値を査定・決定するバリューチェーンの多様な視点からデザイン戦略の重要性についてフィールド調査に取り掛かっている。以上。研究分担者の塩地は、同学術大会(GERPISA 2014、査読有)で研究報告を筆頭に、産業学会全国大会自由論題(九州大学、2014年6月)、アジア経営学会全国大会(同年9月、日本大学)、商業学会全国研究集会(同年12月、和歌山大学)、合計4回の学会発表を行っている。研究分担者の李は、2014年6月世界自動車産業研究会(GERPISA)国際学術大会での研究報告(査読有)で学術報告を行っている。経営学二年目の平成25年は、自動車のデザインという要素は至極複雑且つ流動的な比較要素を軸にして、韓国自動車メーカーの飛躍的成長を分析することにおいて、次の2つのアプローチを展開した:

1.韓国自動車産業全体のレベルで歴史的流れを俯瞰し、その中でのデザイン経営を再考、2.韓国の自動車デザイナーにコンタクトをとり、彼らの目線で韓国メーカーの成長について一次資料を確保。1の方は二回にわたりイギリス・フランスの学会で発表・論文の提出を果たしているが、2は平成26年1月まで非常に難航を極めた。2月末に初コンタクトに成功し、3月4月にかけて進展に拍車をかけているが、初期の予定計画にはやや遅れが生じていることが事実である。平成26年の5月から8月にかけてさらに迅速な進展を実現する。初年度の平成24年は、多様なソースから情報を確保することで、自動車のデザイン経営に影響を及ぼす多様な業界からの幅広い、しかし、共通した分析視座を得ることを目標とした。この目標はおおむね達成されている。以上。平成26年度の研究推進ポリシーは非常に明確である:1. 2年間の努力の末、やっと実現された、韓国自動車メーカーの元重量級デザイナーとのインタビューを筆頭とする定性分析にさらに拍車をかけ、的確な一次研究資料を確保・分析することであり、2.集約・整理されたデータをもとに、研究を展開して国際学会・研究会でより迅速発表して、また学術誌に投稿することで結果を発信することである。さらに、3.平成27年度の科研申請を目指して、本研究の完成度を最大限高めることが研究推進方策と定められている。平成25年度の最重要目標は「より明確な分析焦点をもとに、より絞られた取材対象とデーターソースを確保すること」と定めた。もう一つの研究推進方策は「国内外研究会・学会で進行・蓄積中の研究業績の一部の発信を試みて、確保可能なフィードバックをもとに研究データーの追加収集と議論の精緻化」である。これは、最終年度となる平成26年度にかけて国内外の学術誌・書籍出版を実現させるための基礎作業となる。以上。研究分担者の塩地洋教授は、1.平成25年度12月から平成26年度3月にかけて、ミヤンマーとカンボディア、そして中国への現地調査研究出張が重なり、海外滞在の日程が多く、更に2.複数の科研プロジェクトに関わっているため、研究費の使用枠が至極複雑になっていた。この2つの理由により、研究費の一部に未使用が発生した。平成26年度も、前年と同様、重なる国内外の研究出張(とくに現地調査)に発生した次年度使用額(86,062円也)を全て使用する。平成25年度の研究費の約6割は一次資料収集のための国内外出張旅費に費やされることが予定されている。そして、残りの3割は学術研究会・学会での参加・研究発表のための旅費に当てられることが必須である。最後の1割は、自動車産業研究において必要とされる学術書や学術誌とデータ集、そして自動車業界紙等の出版物の購入に使われることになっている。
3次元空間型の一定な平均曲率をもつ曲面に対する表現公式

3次元双曲型空間の平均曲率1をもつ曲面について、Bryautの表現公式を見直すことによって、曲面と、Conical singularitiesをもつ定曲率1をもつRiewann面上のConfonnal metricとの関係が明らかになった。このことと関連して、irreducibleな曲面-いままでひとつも例がしられていなかった-の例を構成することができた。これらの例はEuclid空間の極小曲面の中に対応するものが知られているが、数値計算とコンピュータグラフィクスの結果から双曲型空間の例の中にEuclid空間の場合とことなり、embeddedになるものが存在することが予想できた。このembeddednessの液学的証明は今後の課題である。また、最近とくに多く知られるようになったEuclid空間の極小曲面を、“Small perturbatim"-空間型の変形とLie群の変形理論による-によって双曲型空間の平均曲率1の曲面に変形する一般的な方法への糸口がみつかった。いくつかの具体例についてはこの方法は成功している。
世帯構成の多様化を考慮した住戸内湯使用行為の類型化

従来、世帯人員は「両親と子供2人の4人家族」が標準とされてきたが、核家族化により従来の「標準」と呼ばれるものが崩れている。住宅内での湯の使用方法は、居住者の生活に応じて大きく異なる。設備機器を考える上では、使用方法の影響を考えることは重要であるにもかかわらず、今なお4人家族を中心とした考え方で研究が進められているのが現状である。そこで、最近の世帯構成の多様化やライフスタイルの多様化を考慮した調査データの整備が急がれている。既往研究においては、「高齢者世帯」での調査は不足している。「標準世帯」が見直されつつある昨今、世帯構成ごとにデータを整理し、既往研究で調査されていない世帯構成についての生活実態全般の知見を得ることを主な目的とする。(1)世帯構成や生活行為における既往研究の整理。(2)調査への協力自体が容易でないと思われる高齢者世帯について、アンケート調査を行った。調査に当たっては、調査に対する負担をできるだけ軽減できるような手法および設問内容について検討した。(3)高齢者世帯の湯使用方法についてまとめるとともに、高齢者以外の世帯の生活行為とどのように異なるのか比較検討を行った。住戸内エネルギー使用量の文献調査は、既に実施されているが、世帯構成についての既往調査が不十分な点がある。世帯構成や生活行為について、どのような分類がなされているかの調査を行う必要がある。既往研究において「高齢者世帯」での調査は不足している。そこで、本研究は既往研究の高齢者世帯への生活行為調査を中心に整理し直した。今年度は調査への協力自体が容易でないと思われる高齢者世帯について、調査対象者への負担をできるだけ軽減できるような手法および設問内容について検討した。また高齢者世帯のデータが得られた際に、高齢者以外の世帯の生活行為とどのように異なるのか比較検討するために、2003年度より(財)ベターリビング内に設置された「住宅用給湯設備の多様化に向けた設計・評価手法に関する研究委員会」で得られた生活行為についてのデータを分析して、生活行為のパターン化を試みた。平成17年度では今年度に検討した調査を実施し、高齢者世帯の生活行為のパターン化の実施、そして高齢者以外世帯の生活行為パターンとの比較を実施する。
脊椎機能術中モニターシステムの開発

(1)把持器でのポリエチレン部品および滅菌に関わるγ線照射の必要性、(2)把持器先端部でのテクスチャー付与の必要性とテクスチャー形状最適化、(3)装置の小型化と使い易さ付与を重視し、モニタリングシステムとしての安全性と信頼性、高機能付与を主たる研究開発目標とした。医療機器製品では、安全性が絶対であり、組織損傷を常にゼロとするための把持部表面テクスチャ付与効果、ポリエチレン製把持先端部の機能を、それぞれ評価した結果、マイクロテクスチャ付与は、組織損傷防止ではメリットはあるが、期待したほどの把持機能が得られないとの結論を得た。また、滅菌処理の観点から、必ずしもポリエチレンの把持部への適用に、期待したほどの効果が得られないとする評価に至った。次に、近年の脊椎外科症例では、人工椎間板や腰椎制動術の適用事例が増加傾向にあることから、この種の適用効果、再建の必要性判断情報のデジタル化を図り、制動術では、人工靱帯の弾性による支持性の安定化、可動域変化はゼロで隣接椎間の力学的環境変化も極めて少ないことから、隣接椎間障害の危険性が低い事を証明した。更に、脊椎不安定症の進行により、回旋に要するモーメントは減少するが、椎間板内圧の変化は見られず、両者に相関性は認められなかった。但し、左側椎間関節切除により右回旋時のモーメントおよび圧力は共に低下して両者間に関連があること、回旋角度と椎間板内圧は屈曲・伸展および側屈運動には無い特異な遅れ現象を伴って変化することのデジタルデータを得た。本開発研究で得た資源を基にして、平成17年12月21日に「腰椎可動性測定システム(特願2005-368448号)」および「椎間板変性評価法(特願2005-368450号)」を特許出願した。初年度、(1)四足動物と人の差異も明示、(2)モニターシステムの非侵襲性、(3)変性の異なる椎体への適用性、(4)モニターシステムのコンパクト化の基本設計から成る4項目を重視した取り組みにより、以下に示す結果を得た。術中モニターのプロトタイプを作製し、先ず豚と人腰椎FSUにおける運動特性を測定し、ヒステリシスループ形状が逆になり、明らかに異なることを詳細に示した。更には、屈曲-伸展運動に伴う特性曲線から、剛性値,Neutoral. Zone.,吸収エネルギーを求め,それぞれのC.V.値により運動安定性と測定精度の再現性を検討し、1椎間に対し6往復の屈曲伸展運動を6セット繰り返し,計36回の測定を行う条件下であったにも拘わらず,かなりの高い精度で結果が得られることを示した。これはコンピュータ制御と独自の把持機構の採用に基づいており、一定負荷を正確な速度で与え、臨床現場での術者個々の操作技術の違いによる測定誤差もほぼ避けられることを示した。他方、人脊椎を使用した実験を行い、把持する棘突起部の組織損傷はほぼ認められず,Brownらの装置ではヒトに対して最大133Nの作用下で293例中7例の棘突起骨折を認めた報告に比べても比較外の安全性と非侵襲性を本装置が有していることを確認した。

X線とMRI像より椎間板変性度が正常軽度椎間3例.中度の変性椎間3例.異常運動を伴わない中度変性椎間5例と椎間板に高度変性を伴う椎間3例に対して整形外科医である共同研究者が実測をした結果、画像所見と本装置による可動性の結果には明らかな関連性が認められ,椎間板に高度な変性が見られる場合には大きな剛性を示し,運動異常が認められる場合には,N.Z.の増加と吸収エネルギーの減少が認められることを明示した。これにより、モニターシステムとしての有用性を確認すると共に臨床応用時のコンパクト設計を行う上での十分な基礎的データを得た。この様に、当初の計画をやや上回る速度で進行中である。2年目は、モニター精度向上と臨床応用データの構築に専心した。先ず、平均年齢57歳(2183歳)の23例(24椎間)の腰椎変性疾患患者から得た力学的不安定性データとMRI(椎間板変性度をGrade 1から5に分類し、Grade 12を「正常軽度変性群」、Grade 34を「中度変性群」、Grade 5を「高度変性群」とした。)とX線機能写撮影の両方による所見との比較を行った結果、剛性値、吸収エネルギー、ニュートラルゾーンの平均値は「正常軽度変性群」で1.43N/mm、0.26J、1.18mm/N、「異常運動のある中等度変性群」では0.86N/mm、0.20J、1.56mm/Nであり、画像所見では軽度と判定されても、実際には「異常運動を伴う中等度変性」にほぼ含まれ、画像診断で把握し難いケースも精度良く評価可能である事を明示した。次いで、脊柱と周辺組織の変性や損傷による顕著な機能変化を精度良く評価するためのデータ構築を行った。椎骨、椎間板、椎間関節、靱帯成分を残して周囲の軟部組織は取り除いた脊椎損傷モデルのL2/3で、Intact、棘上・棘間靭帯切離、両側椎間関節切除、後縦靭帯切離の場合を順次調べた。その結果、損傷椎間の屈曲位での内圧増加および伸展位での減少傾向は、両側椎間関節切除後は逆転する傾向となり、可動域も増大すること等を明示した。更に適用能力を示すために、Graf手術が適用された場合を調べた結果、内側椎間関節切除術によって椎間の安定は得られるが、全体の動きが4°を超えると下位隣接椎間での動きが減少する事等、本モニターの高い適用能力が確認出来た。最終年度にあたり、(1)把持器でのポリエチレン部品および滅菌に関わるγ線照射の必要性、(2)把持器先端部でのテクスチャ-付与の必要性とテクスチャ-形状最適化、(3)装置の小型化と使い易さ付与を重視し、モニタリングシステムとしての安全性と信頼性、高機能付与を主たる研究開発目標とした。医療機器製品では、安全性が絶対であり、組織損傷を常にゼロとするための把持部表面テクスチャ付与効果、ポリエチレン製把持先端部の機能を、それぞれ評価した結果、マイクロテクスチャ付与は、組織損傷防止ではメリットはあるが、期待したほどの把持機能が得られないとの結論を得た。また、滅菌処理の観点から、必ずしもポリエチレンの把持部への適用に、期待したほどの効果が得られないとする評価に至った。次に、近年の脊椎外科症例では、人工椎間板や腰椎制動術の適用事例が増加傾向にあることから、この種の適用効果、再建の必要性判断情報のデジタル化を図り、制動術では、人工靱帯の弾性による支持性の安定化、可動域変化はゼロで隣接椎間の力学的環境変化も極めて少ないことから、隣接椎間障害の危険性が低い事を証明した。更に、脊椎不安定症の進行により、回旋に要するモーメントは減少するが、椎間板内圧の変化は見られず、両者に相関性は認められなかった。但し、左側椎間関節切除により右回旋時のモーメントおよび圧力は共に低下して両者間に関連があること、回旋角度と椎間板内圧は屈曲・伸展および側屈運動には無い特異な遅れ現象を伴って変化することのデジタルデータを得た。本開発研究で得た資源を基にして、平成17年12月21日に「腰椎可動性測定システム(特願2005-368448号)」および「椎間板変性評価法(特願2005-368450号)」を特許出願した。
精神分裂病モデル動物としてのフェンサイクリジン投与ラット脳の超微形態

フェンサイクリジン(l-(l-phenylcyclohexyl)piperidine;PCP)は臨床的に精神分裂病に類似した多彩な精神症状を惹起することが知られているが、PCPの精神異常惹起作用の形態学的基盤に関しては十分に検索されていない。本研究は、PCP投与ラット脳の超微形態について検索して精神分裂病様症状が出現する組織病理学的基盤について解明しようとするものである。実験動物として9週齢のSprague-Dawley系雄性ラットを用い、生理食塩水に溶解した10mg/kgのPCPを単回あるいは1日1回、連日4日間反復投与(腹腔内注射)した。また、生理食塩水のみを同様に腹腔内注射したラットを対照群として、各群のラットを最終投与の412時間後にグルタールアルデヒドによって灌流固定した。脳を取り出して後部帯状回皮質から組織片を切り出し、型通りにエボン包埋した。1-μm切片をトルイジン・ブルー染色して光顕的に検索し、超薄切片をウラン・鉛二重染色して電顕的に検索した。PCP投与ラットでは、投与直後から34時間にわたって運動失調、移所運動量増加および常同行動(臭いかぎ、首振り、回転運動などを繰り返す)が認められた。PCP投与ラットの後部帯状回皮質を光顕的に観察すると、胞体内に1数個の空胞状構造を有する神経細胞が認められた。同部を電顕的に観察すると、ミトコンドリアや小胞体が拡大・膨化して空胞状構造を形成していた。この変化は、PCP単回投与ラットよりも反復投与ラットにおいて高度であった。PCP投与ラットの帯状回皮質における神経細胞の空胞状変化のメカニズムは不明だが、精神分裂病死後脳の検索においても帯状回の組織変化が報告されており(Benensら,1987)、本研究の結果は、精神分裂病様症状発現の形態学的基盤を考察する上で興味深い。