hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
医療背景の変化に伴う術後せん妄の発生状況と予防的看護介入の検討

第一段階では内外の術後せん妄の診断・要因に関する文献をレビューを行った。術後せん妄は複数の要因がからみあい、明確なものは抽出されていなかったが、要因に共通しているポイントもあり3点に整理できた。第二段階では対象施設患者の遡及的調査のために、(1)せん妄発生要因に関する先行研究から、Lipowskiの分類に沿って、それぞれの分類におけるせん妄発生の関連因子と、せん妄発生状況やその程度への関与を読み取り整理した。次に、上記著者以外の研究成果から抽出し整理したせん妄発生の関連因子とLipowskiが述べる関連因子を照らし合わせ、調査のためのフォーマットを作成。(2)術前・術中・術後の時間的経過を踏まえて適切に発生要因を判断し、情報収集ができるようにフローチャート式の調査ガイドラインを作成。(3)フォーマットおよびガイドラインを使用し、大分医科大学医学部附属病院で心臓手術を受けた患者の診療記録・看護記録からせん妄の発生状況とその要因についての実態調査を実施した。第三段階では具体的な実践事例を通して発生状況の予測と介入効果の関係について検討を行った。事例検討では、担当ナースの観察能力がせん妄の発生予測・早期発見に寄与しているとの感触は得られたが、その観察点は多様であった。そこで、せん妄についての説明用紙を作成し、看護師の説明内容の統一をはかり、家族への治療への参加を促すという介入を実践した。結果として、看護師のかかわりが意識化されたことによる効果や家族の患者の状態やケアへの理解が促進され、不安の軽減をもたらし協力が得やすくなるという効果が確認でき、予防のための援助につながっていた。今後さらに、これまで出てきた観察内容及び介入に関する内容を整理・分析し類型化しながら、質的な事例検討とともに、データ数を増やし量的な検証を行う必要がある。本研究の第一段階として、内外の術後せん妄の診断・要因に関する文献をレビューした。かなりの数の先行研究があり、要因についても多面的に検討されていた。術後せん妄は複数の要因が絡みあって出現する病態であり、個々人の生活背景や性格など心理社会的要因などが複雑に作用するため、対象や研究者の立場、入院環境などによって、異なった結果が出ており明確なものは抽出されていない。せん妄の発現予測や予防的介入の難しさが再認識できた。一方で、要因に共通しているポイントもあり以下のように整理できた。1.せん妄は多要因性であるが、直接原因・誘引因子・準備因子に分類してそれぞれの因子や関連をみている研究が大多数であり、要因分析に活用できる。2.直接要因は病態や合併症など、準備因子として加齢、血管性障害、脳障害など、誘発因子としては手術、身体的拘束、睡眠覚醒周期障害、疼痛、ストレス、環境変化などがあり、これらの関連を統合的に把握する必要がある。3.誘発因子はせん妄発現の引き金となる可能性が高く、予防的介入において重要な要素と考えられる。第二段階として対象施設の患者の遡及的調査を実施する計画であったが、予備調査の過程で現状の診療記録・看護記録の記載内容の不統一性などの問題があり、内容解釈のためのガイドラインの必要性、調査のためのフォーマット洗練の必要性が生じ、現在検討中である。また、臨床看護スタッフと研究者との共同グループを発足し、術後せん妄の実態を経時的にみていくための方法・内容の検討を並行して推めている。1.実態調査のフォーマット作成せん妄発生要因に関する先行研究の中で、多くの研究者が引用しているLipowskiの著書(Delirium : Acute Confusional States 1990)の中から、「準備因子」「直接因子」「促進因子」の分類に沿って、それぞれの分類におけるせん妄発生の関連因子と、せん妄発生状況やその程度への関与を読み取り整理した。

次に、上記著書以外の研究成果から抽出し整理したせん妄発生の関連因子とLipowskiが述べる関連因子を照らし合わせ、調査のためのフォーマットを作成した。2.実態調査ガイドラインの作成予備調査では、診療記録・看護記録の記載内容が多様であるため、統一した内容・量での情報収集が困難であることが予測された。また、上記のフォーマット作成の過程で、せん妄発生の関連因子は、「準備因子」「直接因子」「促進因子」に明確に分類されるのではでなく、せん妄発生の状況によって発生因子の意味付けは異なり、その分類の判断は複雑で困難になることが予測された。そのため、術前・術中・術後の時間的経過を踏まえて適切に発生要因の判断し、情報収集ができるようにフローチャート式の調査ガイドラインを作成した。3.せん妄発生状況の判断昨年度の予備調査では、診断名によってせん妄発生の有無を確認することはできなかった。そのため、これまでに妥当性や信頼性が検討されている数種類のスケールの中から、使用の簡便性や特徴を考慮し、本研究に適切と思われるスケールを検討した。4.せん妄発生状況の実態調査上記のフォーマットおよびガイドラインを使用し、大分医科大学医学部附属病院で循環器の手術を受けた患者の診療記録・看護記録から、せん妄の発生状況とその要因について現在調査中である。1.せん妄発症実態調査と調査用フォーマット及びガイドラインの検証平成13年に作成した、せん妄発生要因に関するLipowskiの「準備因子」「直接因子」「促進因子」の分類に沿って、せん妄発生の関連因子と、せん妄発生状況やその程度への関与を調査するためのフォーマットと術前・術中・術後の時間的経過を踏まえて適切に発生要因を判断・情報収集するフローチャート式の調査ガイドラインを用いて、大分医科大学医学部附属病院で循環器の手術を受けた患者の診療記録・看護記録から、せん妄の発生状況とその要因について調査を実施した。2.せん妄発生状況の判断のためのスケールと介入効果に関する事例検討上記調査により、診断名によってせん妄発生の有無を確認することは困難であることがわかった。そこで、妥当性や信頼性が検証されているスケールの中から、使用の簡便性や特徴を考慮し、「日本語版ニーチャム混乱・錯乱様態スケール」の臨床での適用可能性を看護師と協同して検討した。その結果、せん妄発生状況の実態把握に有効であると判断できた。現在、このスケールによってせん妄のスクリーニングを行い、上記のフォーマットを併用しながら、発生状況の予測と介入の効果について具体的な実践を通しての事例検討を行なっている。介入に関しては、臨床の経験則によるところが大であるので、次年度は事例とデータ数をさらに増やして裏づけを行い、発生状況と介入効果の関係を根拠に基づいて説明できるようにする。1.せん妄発生状況の判断のためのスケールに関する事例検討と実態把握平成14年度のせん妄発症実態調査と調査用フォーマット及びガイドラインの検証により、診断名によってせん妄発生の有無を確認することは困難であることがわかった。
レーザMBE法による強誘電体・強磁性体人工格子の創成と新規メモリ素子化研究

生体の持つ五感を越える高感度を持ち、あるいは生体が感ずることのできない情報(磁場、赤外線等)を検出可能な、“超五感センサ"。また脳機能の持つ、しなやかな情報処理、可塑性、適応学習機能を目指した“脳型メモリ"。これらの実現に向けて、単一機能ではなく、異なる幾つかの機能を調和・融合した、機能調和人工格子の開発を実施した。特にメモリ機能を有する強誘電体および強磁性体を中心とし、可視および紫外に優れた光伝導機能を有する有機物や酸化物半導体等を原子・分子スケールで組み合わせた機能調和人工格子やヘテロ構造素子を創成した。これにより、外部からの情報(例えば光情報)が、双極子分極→格子歪み→スピン状態→電気伝導と、様々な物理量に形を変えて伝達する、新しい素子材料が可能となった。これは、生体機能が備える、信号認識→伝達→記憶に相当するものである。具体的な研究成果の1つは、可視域に優れた吸収特性をもち、高効率な光伝導特性を有する有機物質(銅フタロシアニン:CuPc)と、大きな分極特性を持つ無機強誘電体(BaTiO_3)、さらに強磁性半導体である((La,Sr)MnO_3)のへテロ人工格子である。光照射により有機層の実効的な抵抗が減少することにより、強誘電体中の残留分極特性が変化する。強誘電体層は、トランジスタ構造のゲート部を担っているため、この変化に対応して強磁性半導体の電気伝導性が、電解効果により変化する。このようにして、光の情報を双極子分極情報として蓄え、伝導性変化の情報として取り出す、という光→分極→伝導の伝達が可能であることを示すことができた。これは光情報が直接分極情報として蓄えられたことを意味しており、熱による相転移現象を利用していた従来のMO(光磁気)ディスクに対して、本素子は文字通り、直接型光メモリの初めての例であといえる。従来、各々独立に研究が行われてきた誘電体、磁性体、超伝導体等の機能性酸化物を、遷移金属酸化物としてひと纏まりにとらえ、これらの電気・磁気的特性を統一的に解釈す(1)対象材料の選定。強磁性体/強誘電体人工格子のヘテロエピタキシャル成長が期待できる材料の組み合わせを、格子定数、熱膨張係数等のパラメータを考慮して選定した。候補材料として、強誘電体;BaTiO_3,PZT、強磁性体;M'MnO_3,M'CrO_3,M'FeO_3(M'=Sr,La,Bi)を選定した。(2)レーザMBE成膜法による強誘電体/強磁性体人工格子の創成。(1)の結果と、これまでの人工格子に関する研究成果に基づいて、強誘電体/強磁性体人工格子を創成する。積層組成、積層厚さ等を変化させたときの、電気・磁気特性(誘電率、磁化率等)の変化を調べ、誘電体の電子分極および磁性体のスピンとの相関距離等を明らかにした。強誘電特性にはクーロン力を主とした長距離力が、強磁性には最近接スピン間相互作用である近距離力が物性を支配していることが明らかになった。さらに人工格子の結晶成長中に、既存設備の反射電子線回折装置(RHEED)による結晶構造その場観察により、in-situで原子スケールでの結晶成長状態を実空間観察を実施した。(3)計算化学による材料設計。ペロブスカイト化合物は構成イオンのわずかな変位による結晶構造転移により電気・磁気特性が大きく変化する。従って、物性の変化を結晶構造変化と関連づけること目的とし、パソコンを利用した分子動力学計算による結晶構造変化(構造相転移)を予測した。

これは光情報が直接分極情報として蓄えられたことを意味しており、熱による相転移現象を利用していた従来のMO(光磁気)ディスクに対して、本素子は文字通り、直接型光メモリの初めての例であといえる。
細胞内構造システムの力学因子と生化学因子の相互作用による機能発現

接着性細胞は,細胞外の基質に対して,細胞膜上のインテグリン等の受容体を介して細胞外基質に接着し,細胞内外の力学的相互作用を媒介している.また,細胞内においては,アクチンストレスファイバー等の細胞骨格が,力学的平衡の下,ネットワーク構造を形成し,細胞の形態や機能に大きな影響を与えている.このような細胞内における力学的な構造システムは,常にダイナミックな過程にあり,例えば,アクチンフィラメントは,重合と脱重合を繰り返しながら,動的に平衡な過程にある.さらに,これらの構造を構築するためのタンパク質やシグナル制御を担う様々な生化学的な因子は,力学的な因子と相互作用している.そこで本研究では,細胞内力学構造システムのダイナミクスにおける力学因子と生化学因子の相互作用から生み出される動的なシステム構築の過程を明らかにするため,実験的検討および分子動力学法を用いた理論的検討の両面から検討を行った.まず,移動性細胞であるケラトサイトを用い,移動過程におけるアクチン細胞骨格のダイナミクスに着目した.ラメリポディア内に広がるアクチンネットワークに対して,蛍光プローブをドット状にラベリングし,移動過程におけるアクチンの逆行性流れを観察することで,アクチンネットワークの変位場からひずみ場を解析し,張力解放に伴うアクチン脱重合による密度変化との関連を示した.次に,分子動力学シミュレーションを用いて,アクチンモノフィラメントに対して張力が作用した際に生じるタンパクレベルでの構造変化について検討した.その結果,アクチンフィラメントのモノマー間のねじれ角のゆらぎが,張力作用により抑制されることが示され,逆に,張力解放が切断関連タンパク等との相互作用の調整を行っている可能性が示唆された.さらに,人工リボソーム内でのアクチンタンパク重合実験系の確立を目指し,制御されたマイクロ環境内でのアクチンダイナミクスのin vitro実験系について検討した.その結果,アクチンモノマーと関連架橋タンパクの存在下におけるアクチン重合とバンドル構造形成の条件を絞ることができた.本研究では,細胞内力学構造システムのダイナミクスにおける力学因子と生化学因子の相互作用から生み出される動的なシステム構築の過程を明らかにするため,実験的検討およびタンパク分子動力学シミュレーションを用いた理論的検討の両面から検討を行った.まず,in vitro実験において,細胞内アクチンファイバー構造の動的安定性に及ぼす変形や力などの力学因子について,定量的に実験を行った.移動性細胞であるケラトサイトのラメリポディア内のアクチンネットワーク構造に対して,量子ドットを用いた蛍光ラベリングを行い,移動中における逆行性流れを可視化することができた.さらに,得られた可視化画像に対して,画像相関法を適用することで,移動過程におけるアクチンネットワークの移動方向ひずみ増分の分布を定量的に評価することができた.その結果,移動方向に対して,負(圧縮)の増分ひずみが確認され,すなわち,ケラトサイトの移動過程において,ラメリポディア内においてアクチン骨格構造の予張力が解放され,それが,アクチンの脱重合と直接関連していること,すなわち,力学的因子と生化学因子との相互作用により,アクチンダイナミクスによる機能発現が調整されている可能性を示すことができた.次に,この実験仮説を受けて,実際のアクチンフィラメント(タンパク)レベルにおける張力とタンパクコンフォメーション変化との関連を探るべく,分子動力学法を用いた検討を開始した.まず,単一,および,少数のアクチンモノマーから形成されるフィラメント構成要素に対して,引張負荷を与え,力と変形の関係を分子動力学で評価できることを確認した.さらに,1クロスオーバーを形成する14個のアクチンモノマーからなる巨大フィラメント構成要素を計算機内で構築し,その構造に対して,張力作用に伴う分子の揺らぎや内部工ネルギーの変化について評価し得ることを確認した.今後,さらにコフィリンタンパクの結合領域との関連について,さらに検討を加えることとなった.接着性細胞は,細胞外の基質に対して,細胞膜上のインテグリン等の受容体を介して細胞外基質に接着し,細胞内外の力学的相互作用を媒介している.また,細胞内においては,アクチンストレスファイバー等の細胞骨格が,力学的平衡の下,ネットワーク構造を形成し,細胞の形態や機能に大きな影響を与えている.このような細胞内における力学的な構造システムは,常にダイナミックな過程にあり,例えば,アクチンフィラメントは,重合と脱重合を繰り返しながら,動的に平衡な過程にある.さらに,これらの構造を構築するためのタンパク質やシグナル制御を担う様々な生化学的な因子は,力学的な因子と相互作用している.そこで本研究では,細胞内力学構造システムのダイナミクスにおける力学因子と生化学因子の相互作用から生み出される動的なシステム構築の過程を明らかにするため,実験的検討および分子動力学法を用いた理論的検討の両面から検討を行った.まず,移動性細胞であるケラトサイトを用い,移動過程におけるアクチン細胞骨格のダイナミクスに着目した.ラメリポディア内に広がるアクチンネットワークに対して,蛍光プローブをドット状にラベリングし,移動過程におけるアクチンの逆行性流れを観察することで,アクチンネットワークの変位場からひずみ場を解析し,張力解放に伴うアクチン脱重合による密度変化との関連を示した.次に,分子動力学シミュレーションを用いて,アクチンモノフィラメントに対して張力が作用した際に生じるタンパクレベルでの構造変化について検討した.その結果,アクチンフィラメントのモノマー間のねじれ角のゆらぎが,張力作用により抑制されることが示され,逆に,張力解放が切断関連タンパク等との相互作用の調整を行っている可能性が示唆された.さらに,人工リボソーム内でのアクチンタンパク重合実験系の確立を目指し,制御されたマイクロ環境内でのアクチンダイナミクスのin vitro実験系について検討した.
赤痢菌が分泌する感染細胞の形態維持に関わる作用因子の機能解析

赤痢菌感染細胞の形態維持に関わる作用因子の機能解析として、赤痢菌のエフェクターOspE2を中心にその分子機構の解析を行った。また、腸管出血性大腸菌のOspE2ホモローグであるEspO1-1およびEspO1-2についての機能解析を行った。これらのホモローグは、赤痢菌OspE2と同様に感染細胞の形態を維持するために働くが、宿主細胞内における局在性において一部OspE2と異なる分子機構を持つことが示唆された。加えて、新たにOspE2ホモローグがRhoA-Rockシグナル伝達系に関与する可能性が示唆された。宿主細胞侵入後に転写が昂進する赤痢菌の遺伝子群の一つであるospE2遺伝子およびその産物の解析から、OspE2は感染宿主細胞の形態維持に働き赤痢菌が細胞間拡散する上で有利な細胞骨格の維持を担っていることが示唆された。一方、apoptosisに至る感染細胞破壊の過程ではOspE2とは拮抗的に作用し細胞破壊へと導く因子の存在が想定される。本年度の研究としてまず、OspE2と拮抗する因子(形態変化roundingを引き起こすことに関与)としてVirAが感染細胞において形態変化(roundingの惹起)を生じさせることの確認を行った。赤痢菌が培養細胞に侵入する際に必須である巨大プラスミド上の領域約30kbを保持した変異株B+virFにipgB2あるいはvirAをそれぞれ単独で相補しても感染細胞は伸展した形体を保持していたが、B+virFにipgB2とvirAを同時に相補することで、感染細胞に形体変化roundingが発生することが確認できた。細胞内において、VirAは微小管の破壊を惹起し、IpgB2はRhoファミリーGTPaseのシグナルを干渉することが知られており、両者の機能が協調的に作用することで、roundingが惹起されるものと考えられた。OspE2とこれらの因子の機能が拮抗的に作用することで感染細胞における形態変化が生じることが予想された。本研究課題では、赤痢菌感染細胞の形態維持に関わる作用因子の機能解析として、赤痢菌のエフェクターOspE2を中心にその分子機構の解析を行っている。OspE2は、種々のグラム陰性の病原性細菌においてそのホモローグが広く保存されていることが知られている。このことから、OspE2の機能解析は、OspE2ホモローグを保有する種々の病原性細菌の感染分子機構ならびに病原性発現機構の解明に寄与できると考えられる。H21年度においては、前述の可能性を考慮し、OspE2ホモローグの機能における共通点あるいは相違点を調べるために、腸管出血性大腸菌のOspE2ホモローグであるEspOについての機能解析を行った。腸管出血性大腸菌はEspO1-1およびEspO1-2の2つのOspE2ホモローグを保有する。腸管出血性大腸菌espO1-1 espO1-2二重欠損株に感染した培養上皮細胞は顕著な形態変化(rounding)を引き起こした。また、培養上皮細胞内で異所性発現したEspO1-1およびEspO1-2は細胞接着斑に局在した。しかしながら、感染細胞内におけるEspO1-1とEspO1-2の局在性は異なり、EspO1-1の細胞接着斑への局在は確認できたが、EspO1-2においては確認できなかった。さらに、espO1-1 espO1-2二重欠損株感染細胞において、RhoA活性化レベルの増加やRock inhibitorによるroundingの抑制が認められた。以上の結果より、腸管出血性大腸菌EspOは、赤痢菌OspE2と同様に感染細胞の形態を維持するために働くが、宿主細胞内における局在性において一部OspE2と異なる分子機構を持つことが示唆された。既に、OspE2-HA融合タンパク質が、感染細胞の細胞接着斑に局在していることを明らかにしている。また、OspE2の宿主細胞内での標的タンパクを探索するために、ツーハイブリッド法を使った相互作用因子同定実験をおこなった結果から、OspE2タンパクは、ダイニン軽鎖と結合しうることが示唆された。H22年度においては、感染細胞内におけるOspE2の機能をより詳細に解析するために、OspE2の機能ドメインの同定を行った。

種々の(欠失・点)変異型OspE2をOspE2欠損株にプラスミドで導入し、それぞれの発現量、分泌量、感染細胞内への局在量をモニターすると共に、感染細胞の形態変化及びダイニン軽鎖との結合量を指標としてOspE2蛋白質(88アミノ酸)のどの部位が感染細胞の形態維持に関与しているかを調べた。OspE2_<1-44>,OspE2_<1-55>,OspE2_<1-66>,OspE2_<1-77>の各種トランケートOspE2-HA融合タンパク質を作成し、上記指標について調べた結果、OspE2_<1-44>では、感染細胞の形態回復能、細胞接着班への局在及びダイニン軽鎖結合能を喪失するものの、OspE2_<1-55>及びOspE2_<1-66>では、細胞接着班への局在のみが失われた。さらに、65番目のグルタミン酸をリシンに置換したOspE2 E65Kでは、細胞接着班への局在は見られなくなったが感染細胞の形態回復能とダイニン軽鎖との結合能は保持された。以上から、感染細胞における形態維持を行うOspE2の活性には、ダイニン軽鎖との相互作用が必須であり、細胞接着班への局在は必須ではない可能性が示唆された。
インプラントと接する軟組織(歯肉)は天然歯と同じ防御機構を再生しうるか

インプラント植立後に歯槽粘膜がインプラントと接し、あたかも歯肉のような状態になる。このうちインプラント界面と接する軟組織は上から順に上皮、結合組織、歯槽骨となる。この上皮をインプラント界面上皮(以後は界面上皮)とよぶ。今年度は界面上皮直下に再生される血管網を、歯科インプラントにおける口腔からの感染を防ぐ防御機構として評価することを目的として「プラークコントロール下におけるインプラント界面上皮直下の血管再構築」として実験・観察した。臨床的に健康とされる歯肉でも、程度の差こそあれ歯肉炎に罹患している。インプラント周囲の軟組織も同様で、そのままでは正しい評価が出来ない。そこで植立して3カ月後から歯ブラシによるプラークコントロールを毎食後、毎日1回、42日間行った。その結果、今回のプラークコントロールを行った例では、先のプラークコントロールをしなかった例に比べ、インプラント周囲の軟組織に著しい改善が肉眼的に確認された。またブラッシングによるプラークコントロール下の歯肉組織では、上皮の固有層への突出(上皮突起)がなく、付着上皮・結合組織中の好中球、リンパ球、形質細胞のわずかな存在が観察されたが、プラークコントロールをしていない臨床的に健康な歯肉とは違う、理想に近い健康な歯肉と判断できた。界面上皮直下の血管網は一層の毛細血管から構成され、長径三十二百数十μm程の漁網状として認識された。この血管網は網目の形態を変えることなく上縁に向かい、水平に走行する口径のやや大きな静脈性毛細血管に吻合していた。プラークコントロール下の歯肉と同等の改善が行われたものと、観察した血管構築像から逆に類推できる。咬合機能下のインプラント周囲の血管構築と骨形成について:実験的にイヌ下顎臼歯部に骨結合型のチタンインプラント(ADS)を植立し、6カ月後に上部構造物を装着して咬合機能を回復させた。9カ月後に屠殺し(1)骨付血管鋳型標本、(2)非脱灰組織切片、(3)軟X線用の試料を作製した。その結果、1)骨形成と血管網:全体として骨中のインプラント界面の9割程は骨で占められていたが、残りの界面は血管を伴った線維性結合組織がある距離をおいて骨界面中に点在していた。この結合組織中の変形した毛細血管(界面の血管と呼ぶ)は、周囲骨髄の血管と交通していた。界面の血管を取り囲む界面骨には骨吸収像(ハウシップ窩)が観察されたのに反し、界面骨には骨吸収像はほとんど認められなかった。界面骨の厚さは均一ではなく厚いところで数百ミクロン、薄い所で数十ミクロンの厚さであった。界面骨の骨髄側(界面の裏側)には骨表面に近接する多くの静脈性血管が分布し、骨吸収像が数多く観察された。これらの結果から、一度作られたインプラント周囲の界面骨は、界面側では骨代謝が細々と行われているのに対し、骨髄側では旺盛な代謝が行われていることが示唆された。したがって、このような安定した環境が続く限り界面骨の厚さは骨髄側でコントロールされる。2)プラークコントロールを行ったインプラント付着上皮直下の血管:歯槽頂を覆っていた粘膜はインプラントに向かって増殖し、天然歯における付着上皮に相当する部位で天然歯と似た上皮組織像として光顕レベルでは観察された。上皮直下には毛細血管網が同様に構築された。この毛細血管網を構成する血管の壁にはfenestra(有窓性血管)が観察された。上部構造を装着して9ヵ月間の長期にわたって咬合を営ませた骨内インプラント周囲の界面骨形成と微小循環について検索した。

実験にはビーグル犬を用い、あらかじめ下顎臼歯部を抜歯し1年経過した下顎骨にADSインプラント体を植立した。インプラント植立6ヵ月後に上部構造を装着した。装着9ヵ月後に麻酔下で1)骨付き血管鋳型標本、2)非脱灰組織切片を作製し、これを走査型電顕、光顕、軟X線で観察した。その結果・考察:インプラント界面は部位によって異なるように観察されたが全表面積のおおよそ7080%前後が界面骨、残り2030%前後が線維性結合組織(界面結合組織と呼ぶ)であった。界面結合組織は一部に集積するのではなく、ある間隔をもって界面に散在する。界面結合組織の多くは小数の特異な形態・走行の毛細血管を伴うが、全く血管を伴わない界面結合組織もある。この血管は界面骨の裏側(骨髄側)に存在する血管網からの細技で、骨髄の大きな血管網と交通している。骨表面のハウシップ窩(骨吸収窩)の存在が、骨の代謝活性を形態学的に示唆していることから、界面骨表面(インプラント側)のハウシップ窩を検索した。界面骨と血管を伴わない界面結合組織に被われた界面骨の表面にはハウシップ窩を観察できなかった。これに対して血管を伴った界面結合組織に被われた界面骨の表面にはハウシップ窩を観察した。この結果から、血管分布の少ないインプラント界面の骨代謝活性が極めて低く、したがって一度界面に感染が波及すると防御のしようがないことが微小循環の上からも示唆された。またインプラント界面は100%骨組織で被われることがないこともこの実験で示唆された。インプラント植立後に歯槽粘膜がインプラントと接し、あたかも歯肉のような状態になる。このうちインプラント界面と接する軟組織は上から順に上皮、結合組織、歯槽骨となる。この上皮をインプラント界面上皮(以後は界面上皮)とよぶ。今年度は界面上皮直下に再生される血管網を、歯科インプラントにおける口腔からの感染を防ぐ防御機構として評価することを目的として「プラークコントロール下におけるインプラント界面上皮直下の血管再構築」として実験・観察した。臨床的に健康とされる歯肉でも、程度の差こそあれ歯肉炎に罹患している。インプラント周囲の軟組織も同様で、そのままでは正しい評価が出来ない。そこで植立して3カ月後から歯ブラシによるプラークコントロールを毎食後、毎日1回、42日間行った。その結果、今回のプラークコントロールを行った例では、先のプラークコントロールをしなかった例に比べ、インプラント周囲の軟組織に著しい改善が肉眼的に確認された。またブラッシングによるプラークコントロール下の歯肉組織では、上皮の固有層への突出(上皮突起)がなく、付着上皮・結合組織中の好中球、リンパ球、形質細胞のわずかな存在が観察されたが、プラークコントロールをしていない臨床的に健康な歯肉とは違う、理想に近い健康な歯肉と判断できた。界面上皮直下の血管網は一層の毛細血管から構成され、長径三十二百数十μm程の漁網状として認識された。この血管網は網目の形態を変えることなく上縁に向かい、水平に走行する口径のやや大きな静脈性毛細血管に吻合していた。プラークコントロール下の歯肉と同等の改善が行われたものと、観察した血管構築像から逆に類推できる。
光駆動ナトリウムポンプの分子メカニズムの解明

光駆動ナトリウムポンプKR2は、ナトリウムを細胞質側から細胞外側へと一方向に輸送する。これまでの研究で、KR2は細胞外側にナトリウム結合サイトを持つことがわかっていたが、その役割についてははっきりと分かっていなかった。私達はアムステルダム自由大学(オランダ)・John T. M. Kennis教授のグループと共同で、フェムトーサブミリ秒誘導ラマン分光法を用いて光反応ダイナミクスを調べることで、ナトリウム結合サイトに関する新たな知見を得ることに成功した。細胞外側にナトリウムが結合していない状態では、ピコーマイクロ秒領域に観測されるK/LおよびL/M中間体の平衡がL中間体側に偏ることが明らかにり、一方で、輸送するイオンの種類はこの時間領域の光反応ダイナミクスに影響を与えないことが明らかになった。本研究成果はPhysical Chemistry Chemical Physicsに掲載されている(第4著者)。また、新たなイオンポンプ「光駆動内向きプロトンポンプ」について報告した。これまでに見つかっていた外向きプロトンポンプとの比較により、イオン輸送の方向性について研究を行なっている。我々は、海洋性細菌Parvularcula oceaniの遺伝子上から発見された3つの新たなロドプシンに対して、発現確認と機能測定を行ない、その内の1つが光駆動内向きプロトンポンプの機能をもつことを明らかにした。さらに、この光駆動内向きプロトンポンプPoXeRに対して各種分光測定を行ない、その性質と機能メカニズムの一端を明らかにした。成果はNature Communicationsに掲載されている(第3著者)。イオン輸送の方向性制御機構の解明は、光駆動ポンプの研究における重要な課題の一つである。今後、ナトリウムポンプのメカニズム研究・機能改変への波及が期待される。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では2013年に初めて報告された光駆動ナトリウムポンプKR2を対象にし、ナトリウムイオンの一方向輸送機構を原子のレベルで明らかにすることを目標としている。また、輸送機構の知見をもとに分子構造を改変することで、イオン選択性を変化させた改変型ポンプの設計にも取り組む。平成27年度は「輸送機構の解明」と「改変型ポンプの設計」の両方で成果を出し、共著論文を含めて計3報の論文を発表した(Nature 1報、J. Phys. Chem. Lett. 2報)。以下に成果の概要を説明する。KR2はイオン輸送経路の途中に色素レチナールをシッフ塩基結合している。このシッフ塩基が正電荷を帯びやすいため、同じく正電荷をもつナトリウムイオンがどのように静電反発を回避しているかが大きな謎であった。我々は、東大・濡木研究室グループとの共同研究によりKR2のX線結晶構造を明らかにし、変異体の機能解析、分光解析を行なった。その結果、シッフ塩基近傍に位置するAsp116がプロトンを受け取り、向きを変えることがナトリウムイオン輸送を可能にしていること示した。さらに、結晶構造からイオン取込み口に狭い部分があるのを見つけ、その部分のアミノ酸変異を行なうことで、自然界には存在しないカリウムイオンを輸送する光駆動ポンプの創成に成功した。また、その後の研究でイオン取込み口にさらにアミノ酸変異を導入することで、セシウムイオンを輸送する光駆動ポンプの創成にも成功した。これらの改変型ポンプは光遺伝学や金属イオン回収への応用が期待される。KR2はナトリウム非存在下でプロトンをポンプする。我々はこのプロトン輸送に着目して研究を行ない、プロトンとナトリウムイオンの取込みが競合的に起こる新たな反応モデルを提示した。また、反応速度論に基づいた解析によって、プロトン-ナトリウムイオンの選択性を明らかにした。平成27年度は輸送機構の解明を中心に研究を進める計画であった。実際に、イオン取込み機構についてはプロトンとナトリウムイオンの取込みが競合的に起こる新たなモデルを示した。また、反応速度論に基づいた解析によって、KR2はナトリウムイオンよりもプロトンを1,000倍以上も取り込みやすいことを示した。一見すると不思議な結果に見えるが、生理条件ではナトリウムイオン濃度がプロトン濃度よりも約5,000万倍も高いため、KR2はナトリウムイオンを優先的に取込むことになる。先行研究においても、ナトリウムイオン濃度がプロトン濃度よりも圧倒的に高い条件で測定を行なっていたため、気にすることのなかった事実であるが、ナトリウムイオン非存在下で起こるプロトンポンプの機構解明や、より大きなカチオンを効率よく輸送するためのタンパク質デザインに繋がる非常に重要な知見である。計画以上に進展していると判断した理由は、イオン選択性を制御した変異体の創成に成功しているためである。申請時に既に発表予定であった結晶構造が研究を進める上で有利にはたらくことは想定していた。一方で、得られた結晶構造は光反応前の構造であるため、光反応によってもたらされる“機能"の改良に対してどれ程の力を発揮するかは未知数であった。結晶構造で見られたイオン取込み口に着目して、集中的に変異導入したことで、セシウムイオンを輸送する光駆動ポンプの創成にまで発展した。イオン選択性の制御したタンパク質のデザインに近づいており、計画以上の進展と言える。

私達はアムステルダム自由大学(オランダ)・John T. M. Kennis教授のグループと共同で、フェムトーサブミリ秒誘導ラマン分光法を用いて光反応ダイナミクスを調べることで、ナトリウム結合サイトに関する新たな知見を得ることに成功した。細胞外側にナトリウムが結合していない状態では、ピコーマイクロ秒領域に観測されるK/LおよびL/M中間体の平衡がL中間体側に偏ることが明らかにり、一方で、輸送するイオンの種類はこの時間領域の光反応ダイナミクスに影響を与えないことが明らかになった。本研究成果はPhysical Chemistry Chemical Physicsに掲載されている(第4著者)。また、新たなイオンポンプ「光駆動内向きプロトンポンプ」について報告した。これまでに見つかっていた外向きプロトンポンプとの比較により、イオン輸送の方向性について研究を行なっている。我々は、海洋性細菌Parvularcula oceaniの遺伝子上から発見された3つの新たなロドプシンに対して、発現確認と機能測定を行ない、その内の1つが光駆動内向きプロトンポンプの機能をもつことを明らかにした。さらに、この光駆動内向きプロトンポンプPoXeRに対して各種分光測定を行ない、その性質と機能メカニズムの一端を明らかにした。成果はNature Communicationsに掲載されている(第3著者)。イオン輸送の方向性制御機構の解明は、光駆動ポンプの研究における重要な課題の一つである。今後、ナトリウムポンプのメカニズム研究・機能改変への波及が期待される。これまでの結晶構造および光反応ダイナミクスの研究により、イオン取込み機構に関しては理解が進みつつある。一方で、イオン放出機構に関しては情報が少ないのが現状である。現在、細胞外側に近いアミノ酸の変異体に対する過渡吸収測定を行ないナトリウムイオンの放出機構を調べている、決定的なデータが得られていない。引き続き、野生型と変異体における光反応ダイナミクスや構造変化を調べる予定である。また、光駆動プロトンポンプでは、40年以上にも及ぶ先行研究の蓄積があり、放出機構の研究例も多くある。KR2はナトリウムイオン非存在下でプロトンポンプとしてはたらくことから、その際のプロトン放出機構を明らかにすることで、ナトリウムイオン放出機構に関する手掛かりを探す戦略も予定している。改変タンパク質の創成は、野生型KR2のイオン輸送機構に対しても新たな知見を与える可能性がある。そのため、機構解明の研究と並行して進めていく。具体的な目標の一つはセシウムイオンの選択性向上である。昨年度にセシウムイオンを輸送する光駆動ポンプの創成に成功しているが、セシウムイオンの輸送能はナトリウムイオンの輸送能の一割程度である。これまでは、イオン取込み口に集中して変異体を作成していたが、今後はシッフ塩基周辺にも変異を導入していく。これまでの研究で、タンパク質内部に取り込まれたカチオンは過渡的にシッフ塩基周辺に結合することが示唆されていることから、シッフ塩基周辺のアミノ酸変異でもイオン選択性が変化することが推測される。
先天性無痛無汗症における触覚過敏の発生機序 ―実験動物モデルと本疾患患者での検討―

先天性無痛無汗症は、生下時よりの無痛、無汗、ならびにその後の精神遅滞で特徴づけられる稀な疾患で、現在本邦で100人弱の患者の存在が知られている。科学技術研究費補助金にもとづく本年度の研究実績は以下のとおりである。以上が、本研究費に基づく本年度の研究報告である。
子どもの文法発達と認知発達との相互関係についての発達心理学的研究

1.1-2歳児の文と認知能力の発達の追跡実験:1歳前半から約1年半追跡した3名の幼児の言語発達と認知発達についての資料のうち、特に統辞文発生と認知発達、遊びの発達の関係についての資料を分析した結果、次のことが明らかになった。(1)統辞文発生の時期は3名でも個人差が大きく,それと認知発達の個々の尺度との間には一貫した対応関係は認められない。(2)しかし、象徴遊びの発達、特に、その組合せの発達と、発話の脱文脈化、統辞文の発生の間に一定の対応関係が観察される。2.6歳児の文の構造の自覚の発達:20名の6歳児について、疑問詞を表すシンボルマークを用い文の統辞・意味論的構造についての自覚の発達を調べた結果、次のことが明らかにされた。(1)簡単な教育を行うだけで、就学直前の6歳児の約半数は、文の統辞・意味論的構造についてのモデルを構成でき、初歩的な自覚が発達している。(2)そのモデル構成課題は、保存未習得の幼児でも可能で、保存課題の遂行との間に強い対応関係は存在しない。3.形式的思考操作と文の理解能力の発達についての縦断的調査:幼稚園年長児,小学2,4,6年の児童約70名に条件文の解釈と論理的推論に関する課題を与え、その発達を調べた結果、次のことが明らかにされた。(1)子供の条件文の解釈には、省略的,連言的,双条件的,条件的解釈の反応型があり、その順に発達する。(2)論理的推論ができない子供でも条件文を正しく解釈でき、条件文の解釈と論理的推論の発達の間にはデカラージュがある。なお、実施した幼児の言語発達の追跡資料、3-6歳児の文の理解についての調査資料等が年度内に分析できずに残った。資料の分析作業が全部終了次第、改めて、公刊する予定である。
TLR9シグナルによる心臓リモデリングと不整脈発生メカニズムの解明

近年、動脈硬化などの基盤として慢性炎症が関与していることが知られており、なかでも病原体センサーとしてのToll-like受容体(TLR)の関与が示唆されている。心房細動をはじめとする不整脈の基盤としても炎症が関わっているとされているが、詳細は不明のままである。一方で、肥満が独立して心房細動の危険因子となることが報告されているが、そのメカニズムは不明のままである。本研究では、肥満などにおいて増加するcell free DNAが心房・心室におけるTLR9を介してサイトカイン産生や炎症細胞浸潤に寄与し心房細動・心室細動の発症や心内血栓形成に関与するという仮説を立てマウスを用いて検証した。野生型マウスおよびTLR9 KOマウスに対し浸透圧ミニポンプを用いてアンジオテンシンII(AngII)(2mg/kg/日)の持続的投与を4週間施行した。AngII投与群は非投与群に比し有意に血圧上昇がみられたが、TLR9 KOマウスと野生型マウスで有意差は認められなかった。心臓重量体重比も同様にAngII投与により増加していたが、TLR9 KOマウスと野生型マウスで有意差は認められなかった。心エコーによる左室駆出率も、左室拡張末期径に関しても、TLR9 KOマウスと野生型マウスで有意差はみられなかった。病理組織学的検討では、AngII投与群は非投与群に比べSirius Red染色による左房の線維化率が増加していたが、TLR9 KOマウスは野生型マウスに比べ線維化率が有意に抑制されていた。特殊電極カテーテルを頸静脈から挿入し右心房に留置し、電気刺激装置による高頻度ペーシングにて心房細動の誘発を行ったところ、AngII投与群では高頻度に心房細動が誘発されることが確認された。TLR9 KOマウスは野生型マウスに比べ誘発率が抑制されていた。野生型マウスおよびTLR9 KOマウスに対しアンジオテンシンIIの持続的投与を施行し、TLR9の有無による生理学的および病理学的変化の評価することに関しては、上述したように概ね順調に進んでいる。しかしながら、心房・心室組織および浸潤炎症細胞でのTLR9の発現など詳細な病理学的評価、心房の炎症・心不全関連遺伝子の発現など生化学的評価については現在進行中であり、予定よりやや遅れている。電気生理学的評価も概ね順調ではあるが、マウスにおける心房細動の定義などがしっかりと定まっておらず、もう少し検討の余地があると考えられる。また、ヒト心房細動患者や心不全患者において血漿中のcell-free DNAを測定する予定であったが、倫理委員会申請などの準備のみで、実際の研究はまだ開始できていない。引き続き、野生型マウスおよびTLR9 KOマウスに対しアンジオテンシンII(AngII)の持続的投与を施行し、心房・心室組織および浸潤炎症細胞でのTLR9の発現を調べる。TLR9の欠損の有無によるマクロファージ活性化の違い、NETsとTLR9シグナルとの関係についても調べる。心臓超音波検査にて心房・心室のリモデリングを評価した後、心臓電気生理検査により心房・心室の不応期を調べ、心房・心室の高頻度ペーシングにて心房細動・心室細動の誘発の有無を比較検討する。心房での炎症・心不全関連遺伝子の発現なども調べる。それらと並行して、ヒト心房細動患者や心不全患者において血漿中のcell-free DNAを測定し、肥満、心不全、心房細動、心室性不整脈等との関係を多面的に調べる。CTによる内臓脂肪との関連についても検証し、リハビリテーションなどの介入によりcell-free DNAが変動するかも調べる。さらに、可能であれば、ヒト心臓線維芽細胞にCpG-ODNおよびAngIIを加え、細胞増殖・細胞遊走能を評価する。次に、刺激後の炎症性サイトカインの発現様式をサイトカインアレイにて検証する。そして、レポーターアッセイおよびデュアルルシフェラーゼアッセイによりNF-κB等の細胞内シグナルを評価する。

病理組織学的検討では、AngII投与群は非投与群に比べSirius Red染色による左房の線維化率が増加していたが、TLR9 KOマウスは野生型マウスに比べ線維化率が有意に抑制されていた。特殊電極カテーテルを頸静脈から挿入し右心房に留置し、電気刺激装置による高頻度ペーシングにて心房細動の誘発を行ったところ、AngII投与群では高頻度に心房細動が誘発されることが確認された。TLR9 KOマウスは野生型マウスに比べ誘発率が抑制されていた。野生型マウスおよびTLR9 KOマウスに対しアンジオテンシンIIの持続的投与を施行し、TLR9の有無による生理学的および病理学的変化の評価することに関しては、上述したように概ね順調に進んでいる。しかしながら、心房・心室組織および浸潤炎症細胞でのTLR9の発現など詳細な病理学的評価、心房の炎症・心不全関連遺伝子の発現など生化学的評価については現在進行中であり、予定よりやや遅れている。電気生理学的評価も概ね順調ではあるが、マウスにおける心房細動の定義などがしっかりと定まっておらず、もう少し検討の余地があると考えられる。また、ヒト心房細動患者や心不全患者において血漿中のcell-free DNAを測定する予定であったが、倫理委員会申請などの準備のみで、実際の研究はまだ開始できていない。引き続き、野生型マウスおよびTLR9 KOマウスに対しアンジオテンシンII(AngII)の持続的投与を施行し、心房・心室組織および浸潤炎症細胞でのTLR9の発現を調べる。TLR9の欠損の有無によるマクロファージ活性化の違い、NETsとTLR9シグナルとの関係についても調べる。心臓超音波検査にて心房・心室のリモデリングを評価した後、心臓電気生理検査により心房・心室の不応期を調べ、心房・心室の高頻度ペーシングにて心房細動・心室細動の誘発の有無を比較検討する。心房での炎症・心不全関連遺伝子の発現なども調べる。それらと並行して、ヒト心房細動患者や心不全患者において血漿中のcell-free DNAを測定し、肥満、心不全、心房細動、心室性不整脈等との関係を多面的に調べる。CTによる内臓脂肪との関連についても検証し、リハビリテーションなどの介入によりcell-free DNAが変動するかも調べる。さらに、可能であれば、ヒト心臓線維芽細胞にCpG-ODNおよびAngIIを加え、細胞増殖・細胞遊走能を評価する。次に、刺激後の炎症性サイトカインの発現様式をサイトカインアレイにて検証する。そして、レポーターアッセイおよびデュアルルシフェラーゼアッセイによりNF-κB等の細胞内シグナルを評価する。研究に必要な物品が予定より少額で購入できたため。ラットの心房細動誘発実験をもう少し詳細に行う必要があり、そのための物品購入として使用予定である。
希土類錯体の分子・電子構造と反応特性

核酸の切断には2段階の活性化過程が含まれるとされているが、燐酸ジフェニルでは後段の過程の活性化エネルギーが低下するため、例えば、隣原子が切断に際して5配位構造を形成する場合、配位直前の構造が観察にかかる可能性が高い。そこで、同材料に希土類イオン及び他のイオンを作用させた状態で光電子分光、STM観察を行い、分子・電子構造の解析を試みた。光電子分光における内殻電子のエネルギー値は、原子を取り巻く外殻電子の量により影響を受けるため、内殻準位のシフトを測定することにより原子間での電荷移動を相対的に比較することが可能となる。Ce(IV,V),La,Al間のイオンと燐酸ジフェニルとの混合溶液から得られる沈殿物に対して上記測定を行った結果、1:1の混合比は、いずれの系においても、各イオンからP原子への電荷移動を示すが、金属の混合比を10倍にすると、Ce(IV)のみが逆に電荷移動を示す結果が得られた。DNAを切断するのが同イオンのみである事実を考慮すると、核酸の切断に際して電荷移動が重要な役割を担う可能性が高い。また、EXAFSでは、Fe-La、及びFe-Zn間の特異構造を明らかにする目的でEXAFSの測定を行った。Fe-La系では、吸収端の振動が速やかに減衰することから、Fe原子の回りを酸素等の軽い原子が取り巻いている構造が多く存在していることを示唆している。実際、Fe-Laが特異な構造を持つとしてもイオンの濃度比が1:1の場合、その量は数%程度であるという結果が他の実験より得られている。また、以上の結果から、複雑な構造を形成している可能性は少なく、今後、La/Feの濃度比をあげることにより2原子系の構造と切断との関連を調べる予定で準備中である。
蒸発を伴う微惑星の軌道進化

ガス円盤中で運動する微惑星は,円盤との相対速度が音速を超えたときに生じる衝撃波で加熱される.木星型惑星が形成される段階では,平均運動共鳴と永年共鳴の影響で,周囲の微惑星のガス円盤に対する相対速度は,小惑星帯において10km/sを超え,数百キロメートルサイズの氷微惑星の蒸発が起きる速度となっていることが判明した.この速度は,隕石中のコンドリュール形成に必要と考えられる速度にも達していることが明らかになった.木星重力と,惑星が形成されたときに存在しているガス円盤の重力を受ける微惑星の運動がどのようなものとなるかを数値計算によって調べた.微惑星は,ガス円盤から抵抗力を受けて,大きさごとに違う速度で太陽の方へと移動していく.典型的な大きさとして,微惑星の半径が10km,100km,1000kmの3種類について計算を行った.微惑星の蒸発は,小惑星帯であれば,ガス円盤との相対速度が2km/sから4km/sで生じる.これは微惑星の離心率に直すと0.3程度の値である.この値は,軌道長半径が4AU(太陽と地球との距離が1AU)程度に存在している小惑星であれば,あまり条件によらずに容易に達成できることがわかった.これは,5AUにある木星によって天体の運動が強い影響を受けるためである.一方で,4AUよりも太陽に近い微惑星では,ガス円盤の重力を含めた場合には,離心率が0.6程度まで上昇するのに対し,ガス円盤の自己重力が働かない場合は離心率が全く上がらず,両者で異なる運動を示すことがわかった.このため,今後の計算においてはガス円盤の自己重力を含めた計算が必須であると判明した.木星が太陽の周りを1回公転する間に微惑星が太陽の周りをN回公転するような配置は,N:1の共鳴と呼ばれている.隕石中に含まれるコンドリュールを形成するのに適切といわれているガス円盤との相対速度は10km/s程度であるが,これが達成されるのは,3:1共鳴(2.5AU)の領域の付近であることが求められた.つまり,小惑星帯全域で高い相対速度の微惑星が運動をすることとなっていて,確かに小惑星帯においては蒸発現象を考慮するべきである.平成25年度に5例ずつ行った, 10km,100km,1000kmの微惑星の運動のモデル計算について詳しく検討を行った.その結果から,蒸発過程では,100km以上の微惑星が重要であると考え,微惑星蒸発が効きやすいサイズの氷微惑星(100km,300km,500km,1000km)に対して,各サイズで20例ずつ,木星型惑星の重力と,原始惑星系円盤ガスの自己重力およびガス抵抗の影響下での軌道運動を調べた.軌道計算の結果,300kmサイズ以上の微惑星が最小質量円盤の中で運動している場合であれば,最大離心率が0.6から0.8に達していることがわかった.ガス円盤との相対速度は,2.5AU付近で最大となるが,ほぼすべての微惑星は,2AUから3AUの小惑星帯全体で相対速度が秒速10km以上となっていて,激しい蒸発を経験する条件となっている.この蒸発を経験した微惑星は,強いガス抵抗を受けて太陽方向に移動し,木星による共鳴が弱くなる地球軌道付近に溜まることとなる.また,この微惑星とガス円盤との相対速度は,原始惑星系円盤中で微惑星が弧状衝撃波を形成して,周囲のダストを溶かすことでコンドリュールを形成するために必要とされる速度にもなっている.さらに,微惑星のサイズが大きい場合,4.5AUよりも木星に近い領域では,ガス円盤からのガス抵抗が弱いために,10AUから1000AUまでの幅広い領域へ微惑星の散乱が生じることが判明した.これは,彗星の中に見られる,高温を経験した結晶質シリケイトの起源の一つとしても考えられる.最終年度は,原始惑星系円盤の密度,木星型惑星の位置,離心率,質量をパラメーターとし,微惑星とガス円盤との相対速度の変化を数値計算した.その結果,ガス円盤の自己重力によって発生する永年共鳴が,木星のような大惑星によって引き起こされる2:1の平均運動共鳴と3:1の平均運動共鳴の間で生じると,微惑星のガス円盤に対する相対速度が最も高くなる事が判明した.原始惑星系円盤のガス円盤の密度が高いと,ガス抵抗によって,微惑星の速度は押さえられる.しかし一方で永年共鳴は木星型惑星の近くで発生することになり,より円盤の密度が低いところで微惑星は最高速度に達しやすくなる.この両者の効果が打ち消しあうために,結果は原始惑星系円盤全体の質量の変化に強くは依存せず,微惑星蒸発は,太陽系のパラメーターだけではなく,比較的一般的に生じると考えられる.木星の軌道長半径の変化は,相対速度の最大値にはあまり変化をもたらさない.木星型惑星は現在の10分の1程度の大きさ以上で,微惑星蒸発に影響を持ち始める.また,木星型惑星の離心率が大きければ永年共鳴が強く,微惑星の持つガスとの相対速度は高くなりやすいが,その一方で,微惑星の軌道が乱された際に木星との近接遭遇が発生しやすくなり,太陽系遠方や系外に微惑星は飛ばされてしまう可能性も高くなる.ガス抵抗の弱い1000kmサイズの微惑星ではその傾向は顕著である.

100kmサイズの微惑星であれば,木星の離心率は0.03以下では,相対速度は10km/sを超えることはあまりない.十分なガス円盤が存在する時に,小惑星帯付近で微惑星とガス円盤の相対速度が10km/sを超えるような時期は,1000kmサイズの場合で10万年から1千万年の間続いており,この微惑星衝撃波は,コンドリュール形成にも寄与すると考えられる.ガス円盤中で運動する微惑星は,円盤との相対速度が音速を超えたときに生じる衝撃波で加熱される.木星型惑星が形成される段階では,平均運動共鳴と永年共鳴の影響で,周囲の微惑星のガス円盤に対する相対速度は,小惑星帯において10km/sを超え,数百キロメートルサイズの氷微惑星の蒸発が起きる速度となっていることが判明した.この速度は,隕石中のコンドリュール形成に必要と考えられる速度にも達していることが明らかになった.当初の予定通り,蒸発に最も効果的であるサイズの範囲の微惑星に対して十分な精度での軌道計算結果を得た.コンドリュール形成に必要な速度となっていることもおおまかに確認できた.惑星形成太陽系外惑星についても考察を行うために,木星型惑星のパラメーターを変えた計算や,微惑星の初期軌道長半径を変えた計算を行う.衝突破壊の効果についても可能な範囲で検討を行う.微惑星の蒸発は,原始惑星系円盤との相対速度が音速を超えることによる衝撃波加熱によって生じる.蒸発の効果を計算に取り入れるためには,微惑星速度を知る必要があり,平成25年度は多数の微惑星と木星を含む系の運動について重力多体計算から調べる計画であった.そしてその計算をとどこをりなく実行した.当初の予定通り,微惑星の位置と大きさをいくつか変化させながら,最大速度を求めた.予定していた国際会議に参加できなくなったため.今後は,まず微惑星蒸発過程を実際に数値計算に組み込んで計算を行う.25年度の計算で得た蒸発にもっとも効果的と思われるサイズの氷微惑星を対象として,軌道パラメーターを幾段階か変えながら,軌道運動を計算する.また太陽系外の惑星を考え,木星についても軌道長半径,質量,離心率等のパラメーターを振って,どのような条件でもっとも蒸発の効果が効くかを調べる.最終的に微惑星がどの程度まで解けるか,総量としてどの程度の蒸発物が軌道上のどの位置に分布するかを求める.また,原始惑星を含めた計算,衝突破壊の効果についても検討を行う.微惑星蒸発についての共同研究者との議論を行うための旅費および研究成果発表用の物品費と旅費に充てたい.・繰越額が生じた状況WPI採択に伴う人員移動によって建物内で部屋が不足し,空調を必要とするクラスター計算機の購入を延期したため・平成26年度分予算とあわせた使用計画微惑星蒸発についての共同研究者との議論を行うための旅費や研究成果発表の旅費と物品費に充てたい