hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
中高年の骨折頻発箇所である橈骨遠位端部骨強度を高めるノルディックウォーキング

健康な若年成人女性19名に対して23週間に渡り1日30分、週2回のNWを課した。NWトレーニング期間終了時に、橈骨遠位端部1/10にて骨塩量、骨密度共に、コントロール群(18名)と比べ有意な上昇が認められた。しかしながら上腕中位部と大腿中位部筋横断面積には有意な増加は見られなかった。次に、40名の中高年が行った4か月間のNW教室後、橈骨遠位端部の骨塩量、骨密度とも増加傾向にあったが統計学的には有意な上昇ではなかった。特に頭骨遠位部1/10では骨面積は統計的に有意ではなかったものの(p=0.069)上昇傾向がみられた。また、NWによる体脂肪率の有意な低下、骨格筋量の有意な増加が認められた。25年度は、「5か月間のノルディックウォーキングで若年女性の橈骨は強くなるか」を明らかにすべく実験、分析を行った。被験者はNW群19名とコントロール群18名の計37名の若年女性であった。NW群は少なくとも1回30分、週に3回のNWを5か月間続けた。NW群は運動介入の前に、国際ノルディックウォーキング協会ナショナルコーチの資格を持つコーチによって歩き方の指導を受けた。骨強度と筋横断面積は介入前後に測定が行われた。BMCとaBMDはDXA(DCS-3000アロカ)で、橈骨遠位端部1/10,1/6,1/3の非利き腕の測定を行った。筋横断面積は島津のMagnexαIIを用いて上腕中位部にて測定を行った。MRIにより分析した上腕中位部筋横断面積と大腿中位部筋横断面積は運動前後で有意な変化は認められなかった。また、DXA測定によるBMCとaBMCは橈骨遠位部1/3,1/6では筋同様に有意な変化は認められなかった。しかし、1/10ではBMC、aBMDで運動終了後に有意な増加が認められた。5か月間のNWトレーニングによって橈骨遠位部1/10の骨強度は有意に増加した。ノルディックストックを進行方向と反対へ押し出す動作は、橈骨の中間部位よりも遠位端部へより大きなストレスを与えていたのかもしれない。以上のように5か月間のNWトレーニングにより橈骨骨強度が高まることが明らかとなり、その研究結果は5/28日にACSM(オーランド)にて発表する予定である。平成26年度は、スイミングスクールに最低3年間、週1回以上規則的に通う中高年女性の橈骨遠位端部骨塩量・骨密度のDXA装置による測定、並びに大腿骨近位端部、腰椎の骨塩量、骨密度の測定、さらに、MR画像分析により大腿中位部筋横断面積、上腕中位部筋横断面積の測定を27名分行った。骨密度、骨塩量はアロカのDCSー3000を、筋横断面積は島津のMeganexαIIを用い測定を行った。昨年度の測定にて得られた若年女性の橈骨遠位端部の骨塩量、骨密度、さらには上腕中位部筋横断面積と中高年女性との比較を行ったところ、閉経後中高年女性の橈骨遠位端部1/10、1/6、1/3の骨塩量、骨密度は若年女性と比べ-16.3%-24.8%と大きく減少していた。しかしながら、上腕中位部筋横断面積は若年女性22.3±3.4 vs中高年女性22.6±2.5cm2と同等の値を示した。若年女性では橈骨遠位端部1/6と1/3にて骨塩量と上腕中位部筋横断面積の間に有意な相関関係を認めたが、中高年女性ではそのような関係が認められなかった。利き手と反対側の橈骨遠位端部の測定であること、また、大腿骨近位端部などと異なり日常生活で橈骨遠位端部では重力方向への負荷が加わり難いことなどが、今回の結果に影響したのかもしれない。NWトレーニング期間終了時に、橈骨遠位端部1/10の部位にてDXA装置により測定した骨塩量、骨密度共に、コントロール群(18名)と比べ有意な上昇が認められた。しかしながら他の部位、並びに上腕中位部と大腿中位部筋横断面積には有意な増加は見られなかった。NWが骨折頻発個所である橈骨のトレーニングとして有効であると言えよう。NWのポールを押し出す動作が局所的に橈骨遠位端部への有効なストレスになっていたのではないかと考えられる。次に、中高年に対するトレーニングスタディであるが、「広報すずか」にて参加募集をし、我々が主催したNW教室に参加した男女40名(女性31名、男性9名)を対象とした。NW有資格者講師による指導のもと、1回1時間、週2回(火・木曜日)のNW初心者を対象とした教室を6月から9月終わりまでの4ヶ月間行った。1)身体組成(Inbody430)、2)体力測定〔握力GRIPーD)、全身反応時間(REACTION)、開眼片足立(CGTバランスパッド)、長座体前屈(デジタル長座体前屈計)〕、3)DXA法による骨塩量、骨密度測定(ALOKA、DCSー600EX、橈骨遠位端1/3,1/6,1/10)、

4)血流依存性血管拡張反応(FMD)測定(UNEXEF38G)を6月と9月終わりに行った。その結果、体脂肪率の有意な低下、骨格筋量の有意な増加がみられた。FMD値や骨塩量、骨密度も増加傾向にあったが統計学的には有意な上昇とは言えなかった。体力測定値も同様であった。中高年について一定の効果は得られたと考えているが、昨年度は雨が非常に多く、教室の実施率が低かったことは統計的な有意差が得られなかった原因の一つであろう。健康な若年成人女性19名に対して23週間に渡り1日30分、週2回のNWを課した。NWトレーニング期間終了時に、橈骨遠位端部1/10にて骨塩量、骨密度共に、コントロール群(18名)と比べ有意な上昇が認められた。しかしながら上腕中位部と大腿中位部筋横断面積には有意な増加は見られなかった。次に、40名の中高年が行った4か月間のNW教室後、橈骨遠位端部の骨塩量、骨密度とも増加傾向にあったが統計学的には有意な上昇ではなかった。特に頭骨遠位部1/10では骨面積は統計的に有意ではなかったものの(p=0.069)上昇傾向がみられた。また、NWによる体脂肪率の有意な低下、骨格筋量の有意な増加が認められた。本年度は、中高年女性の橈骨遠位端部骨塩量、骨密度と上腕中位部筋横断面積、昨年度測定した若年女性41人分のデータを基にその比較を試みた。閉経後中高年女性の橈骨遠位端部骨塩量、骨密度の減少は若年女性と比べ-16.3%-24.8%であり凡そ予想道理の結果と言えよう。しかしながら、上腕中位部筋横断面積は若年女性22.3±3.4 vs中高年女性22.6±2.5cm2と同等の値を示した。これは、大腿中位部筋横断面積と大腿骨近位端部の骨塩量・骨密度との関係とは全く異なる結果であった。大変に興味深い結果が得られ、更なる分析が必要であると考える。運動生理学上記の通り、閉経後中高年女性の橈骨遠位端部骨塩量、骨密度の減少は大きくかったのであるが、上腕中位部筋横断面積は若年女性と同等の値を示した。さらに、27年度ではノルディックウォーキングの介入を目指している。閉経後中高年女性15名程度の被験者に週2回、1回30分程度のノルディックウォーキングを20週間程度続けて頂きその効果を橈骨遠位端部骨塩量、骨密度に求める予定である。鈴鹿市の広報を利用し、被験者の公募を行い、運動期間の前後に、骨塩量、骨密度測定、MRI分析による筋横断面積の測定などを予定している。骨折頻発箇所である橈骨遠位部への新たなトレーニング法の開発という観点より、まず若年女性にノルディックウォーキングを課し、橈骨遠位端部の骨密度、上腕中位部横断面、大腿中位部横断面画像解析より局所的な身体組成変化を明らかにする。次年次より中高年女性を対象としたノルディックウォーキングトレーニング実験をスタートする。橈骨遠位端部に加え、大腿骨頚部のDXAによる骨密度測定、MRI画像分析による大腰筋や大腿部筋群を含む局所的な身体組成変化より、ノルディックウォーキングの運動としての骨格に対する効果を検証する、との目的を立てていた。研究目的に対し、筋横断面積では上肢、下肢共に有意な増減は認められなかったが、橈骨遠位端部1/10にて、骨塩量、骨密度共にNW群がコントロール群に対しトレーニング期間後に有意な高値を示したこともあり、ほぼ仮説通りの結果を得ることが出来た。研究計画、実験、分析が順調に進んだため、5月28日にアメリカのオーランドで開催されるACSMへの研究発表も行う予定でいる。DXAによる2回目の中高年女性測定を開始しようとした矢先に、アロカのDXAが壊れてしまった。そこで、急遽超音波測定装置(橈骨用)を用い測定を行った。
道具の形状および使用時の触覚感を利用する道具型入力インタフェースの研究

操作デバイスの形状を日頃使い慣れた道具の形にすることで,その道具に対するユーザの過去の使用経験を利用し(メタファ),操作デバイスの使い方をよりスムーズに理解することが可能となると考えられる.そこで,本研究では道具の形状をした入出力デバイスシステムとその操作環境を構築し,その有用性,道具型入力インタフェースにおける触覚提示の効果などについて調査することを目的とする.最終度は,以下の研究を行い,対外発表を行った.・道具の形状および使用時の触感を利用する道具型入力インタフェースにおいて,どの程度現実に即した触覚が必要なのか,触覚のリアリティとユーザの操作感覚との関係について調査した.具体的には,現実に近い重力感,実物の触覚を連想できる衝撃感といった触覚,振動のような実物を連想しない信号的な触覚を提示し,どの程度リアリティのある触覚を提示する場合に,データを道具型入力インタフェースに取り込んだ瞬間,およびデータがインタフェースに入っている状態を,自然に知覚することができるのかを調査した.・道具型入力インタフェースに触覚を付加することの有効性を評価する実験を行った.操作内容に即した触覚が提示されることで,初めて利用するユーザがその形状・触覚ゆえにインタフェースに興味を持ち,ユーザ自身の過去の経験を当てはめながら試行錯誤することを確認した.・一方,携帯端末のような一般的な携帯機器の操作に,現実のメタファを利用した触覚を適用する試みを行った.姿勢入力と現実触覚提示を組み合わせたインタフェースを構築し,ユーザが端末を傾けると,画面上に表示されているデータがスクロールされ,データが端に達したときに「衝突感」を提示し,データが携帯端末の壁に当たってそれ以上進まないことを,ユーザが触覚として実感できるようにした.計算機のマルチメディア化により,様々な情報機器の間で音声・映像等のデータをやりとりする機会が増えてきた.しかし,マウスやキーボード等を使った機器間でのデータのやり取りは,コンピュータに慣れていないユーザにとっては非直感的で把握し難いものである.このようなデータの操作をユーザにとって直感的で分かりやすいものにするためには,データや入出力インタフェースをどのような概念モデルとしてユーザに理解させるか,またその理解に要するユーザ負担の軽減が重要である.ある道具を学習負担なしに利用するためには,その道具そのものがどう使われればよいのかという情報を強く発していなければならない.このような特性はアフォーダンスと呼ばれ,例えばハサミやピンセットでは,二股の先端を持つという形状が物体を挟むことをアフォードしている.多くの人々に利用されている既存の道具はよいアフォーダンスを持っていると同時に,操作に関するメンタルモデルが幼少の頃からユーザの中に形成されている.加えてこのような道具を使用する際,微妙な操作の状態がユーザの手指に反発力や触覚としてフィードバックされており,この反発力・触覚が対象物体の性質を知る上で非常に重要な手助けとなっている.また道具はそれ自体で完結した入出力の双方向性をもっており,その使用方法が手先の感覚と共に身に付いているものである.そこで,本研究では日頃使い慣れた道具の形状を有する操作デバイスを構築し,ユーザがその道具の持つアフォーダンスや過去の使用経験を利用し,操作デバイスの使い方をよりスムーズに把握することが可能になることを確認した.また,形状だけでなく実際の道具と同様の触覚フィードバックを付加することで,実体を把握しにくいデジタル情報を可触化するとともに入力操作と出力確認を併せ持つ把持型のデバイスを実装した.(1)道具型I/Fを利用して,CDや本など実環境の様々なオブジェクトから,そのオブジェクトにバインドされた楽曲,文章,画像などのデジタルデータを取り出し,スピーカやプリンタなどに出力するシステムを構築した.実環境のオブジェクトにRFIDタグを取り付け,道具型I/Fに非常に近接したタグを認識可能なRFIDリーダを装着することで,道具型I/Fと接触しているオブジェクトを識別した.また,識別したオブジェクトのIDに対応したデータを,ディスプレイやスピーカ,プリンタなどに転送するプログラムを作成した.(2)スポイト型の道具型I/Fの側面にペルチェ素子を取り付け,吸い取ったデータの新旧に応じて,新しいデータの場合は「熱く」,古いデータの場合は「冷たく」,スポイト側面の温度が変化するシステムを構築した.実際に被験者に使用してもらったところ,それぞれのデータの新旧を即座に認識することができた.(3)ピンセット型とスポイト型の道具型I/Fの評価実験を行った.日頃PCを使っている学生とPC初体験の主婦を被験者とし,ディスプレイに表示された楽曲データをスピーカで再生するという操作を行ってもらった.市販のミュージックプレイヤー・アプリケーションをマウスを使って操作してもらう場合と,道具型I/Fを使って操作してもらう場合で比較した.学生の被験者では,操作時間はマウスを使ったほうが早かったが,操作の楽しさという点で道具型I/Fが支持された.主婦は,マウスを使った操作は達成できずギブアップしたのに対して,道具型I/Fを利用した場合は,試行錯誤することでタスクを達成することができた.この評価実験から,道具の形と触覚がユーザのメンタルモデルの形成を助けることが分かった.(4)スポイト型の道具型I/Fの他に注射器の形状をした道具型I/Fを構築した.このデバイスでは,注射器のピストン部分を引くとデータが吸引される.吸引されたデータ量が増加すると,ピストンを引っ張る際に必要な力が増加するような力覚機構を導入し,どの程度多くのデータが吸引されているのかを触覚として提示した.(5)注射器型の道具型I/Fの内部にノック式の力覚機構を導入した.

これにより,注射器を振ると内部のおもりが「カチカチ」と注射器の上底・下底にぶつかり,データが中で動いているような力覚を提示することができた.また,ノック機構の下底にスイッチを付けることで,注射器を振った回数を検出できるようにし,その回数に応じて内部のデータを結合させたり,ランダムに並び替える処理を行った.このノック機構を導入することで,データが中で動いているという感覚を簡単に提示することができた.操作デバイスの形状を日頃使い慣れた道具の形にすることで,その道具に対するユーザの過去の使用経験を利用し(メタファ),操作デバイスの使い方をよりスムーズに理解することが可能となると考えられる.そこで,本研究では道具の形状をした入出力デバイスシステムとその操作環境を構築し,その有用性,道具型入力インタフェースにおける触覚提示の効果などについて調査することを目的とする.最終度は,以下の研究を行い,対外発表を行った.・道具の形状および使用時の触感を利用する道具型入力インタフェースにおいて,どの程度現実に即した触覚が必要なのか,触覚のリアリティとユーザの操作感覚との関係について調査した.具体的には,現実に近い重力感,実物の触覚を連想できる衝撃感といった触覚,振動のような実物を連想しない信号的な触覚を提示し,どの程度リアリティのある触覚を提示する場合に,データを道具型入力インタフェースに取り込んだ瞬間,およびデータがインタフェースに入っている状態を,自然に知覚することができるのかを調査した.・道具型入力インタフェースに触覚を付加することの有効性を評価する実験を行った.操作内容に即した触覚が提示されることで,初めて利用するユーザがその形状・触覚ゆえにインタフェースに興味を持ち,ユーザ自身の過去の経験を当てはめながら試行錯誤することを確認した.・一方,携帯端末のような一般的な携帯機器の操作に,現実のメタファを利用した触覚を適用する試みを行った.姿勢入力と現実触覚提示を組み合わせたインタフェースを構築し,ユーザが端末を傾けると,画面上に表示されているデータがスクロールされ,データが端に達したときに「衝突感」を提示し,データが携帯端末の壁に当たってそれ以上進まないことを,ユーザが触覚として実感できるようにした.
腸管における交感神経系の放射線誘発アポトーシス促進機構

骨盤内悪性腫瘍に対して用いられる放射線治療の副作用の一つとして、放射線腸炎が知られている。その治療薬について未だ効果的な薬剤は見つかっていない。我々は交感神経機能が亢進状態にある高血圧自然発症ラットの放射線感受性は正常ラットよりも高いことを報告している。交感神経機能亢進状態が放射線高感受性に関与していることをin vitroで明らかにするため、ラット回腸上皮細胞IEC-18のノルアドレナリン(NE)投与後の放射線感受性を、コロニーフォーメーションアッセイを用いて調べた。NEは8 Gy X線照射後IEC-18のアポトーシスを促進し、細胞の生存率を低下させた。α1アドレナリンレセプター(AR)遮断薬のプラゾシン投与は8Gy照射後のNEによる生存率の低下を抑制した。また、NEによる照射後のActive caspase-3の発現増加もプラゾシン投与で抑制されたことから、NEの放射線誘発アポトーシス促進経路にα1アドレナリンレセプターが関与している可能性が示された。一方α2アドレナリンレセプター遮断薬のヨヒンビンとβアドレナリンレセプター遮断薬のプロプラノロール投与は、NEによる照射後の生存率の低下を改善しなかった。さらに、プラゾシン5μM投与細胞の8Gy照射後生存率は非投与に比べ1.7倍高かった。これらの結果は、α1アドレナリンレセプター遮断薬の急性放射線腸炎の治療薬としての有用性を示唆している。交感神経が放射線高感受性の要因の一つであることを証明するため、ノエルピネフリン(NE)のラット回腸上皮細胞(IEC-18)における放射線照射後の生存率とアポトーシスへの効果を調べた。方法:1.IEC-18に01μMのNEを添加し、8Gy照射後のコロニー形成能を調べた。2.NE1μM投与群と非投与群の8Gy照射後6時間のTUNEL染色によるアポトーシス陽性細胞の割合を調べた。3.α1アドレナリンレセプター(AR)遮断薬のプラゾシン、α2AR遮断薬のヨヒンビン、βAR遮断薬のプロプラノロールをそれぞれ5μM投与した培地に、NE1μM投与後8Gyの照射を行い,コロニー形成能を調べた。4.8Gy照射後3時間のNE投与、非投与、プラゾシン及びNE投与、プラゾシン投与細胞のActive caspase3の発現をウェスタンブロット法にて調べた。結果:1.NE投与後のIEC-18の細胞生存率は、1μM以上で急激に用量依存的に低下し、NE投与のみで生存率が低下することが示された。NE1μM投与群の非照射の生存率は88%に対し、8Gy照射後のNE1μM投与群の生存率は27%と有意に減少した(p<0.05)。2.8GY照射後6時間の非投与群のアポトーシスの割合は3.5%に対し、NE1μM投与細胞は6%と有意に増加した(p<0.05)。3.プラゾシン、ヨヒンビン投与群では、非照射での生存率が非投与群に比べ増加し、NEによる生存率の低下を抑制した。プロプラノロールの生存率への影響は見られなかった。8Gy照射後、プラゾシンとNE投与群はNE投与群に比べ、生存率の増加傾向が見られた。4.NE投与群は8Gy照射後Active caspase-3の発現の増加が見られたが、プラゾシンとNEを投与した細胞ではその発現が抑制された。NEは放射線高感受性に働き、その経路にα1ARを介している可能性が示唆された。
イオンチャネルの多量体化の機構の解明とその生理的意義

本研究は、細胞内で合成されたイオンチャネルが細胞膜中にどのように侵入し、どのようにチャネル構造を形成して機能を発揮するかを解明することを目的とする。そのために、まずは最も単純なチャネルの一つであるpolytheonamide B (pTB)について、細胞膜への侵入の過程を調べた。pTBは海面由来の毒(トキシン)であり、異常アミノ酸を含む48残基からなるチャネルである。細胞膜に侵入して細胞内外の溶液をチャネルで繋ぎ、イオンを無選択に透過させ、その結果、膜電位を消失させることでトキシンとしての活性を持つと考えられている。方法には原子レベルでのチャネル等の分子の運動を追跡できる分子動力学シミュレーションを用いた。どのようにpTBが細胞膜に侵入するのかを調べるため、まずはpTBの細胞膜への侵入に関する自由エネルギー面の計算を行った。現在、論文を執筆中のため詳細は述べないが、pTBは細胞膜に垂直に挿入されるという従来の想定とは異なり、細胞膜中において幾らか(約15度)傾いて存在することが分かった。これは、pTBの側面が疎水的であり、その長さが細胞膜の脂質尾部の長さよりも幾分長いためである。さらに、膜挿入のダイナミクスについても調べ、自発的にpTBが細胞膜に侵入する様子を観測した。解析の結果、多段階の侵入過程があることを明らかにした。また、pTBのトキシン活性の要であるイオン透過についての研究も開始している。しかし、電気生理学的実験の結果とは異なることに、現在のところイオン透過は観測されず、イオン透過に関する自由エネルギー面の解析を行ってその原因を調べている。pTBの膜挿入の過程について自由エネルギー計算を行い、また自発的に挿入される過程を観測できたことは大きな進歩であるが、論文に結実してはいない。また、多量体化やK+チャネル、Na+チャネルへの展開は進んでいない。そのため、やや遅れていると判断した。まずはpTBの膜挿入過程の論文を出版することを第一に研究を推進する。第二には、研究実績の概要で述べたように、実験とは逆に、イオンが透過しない結果になってしまっている。これは経験的なポテンシャルの使用が原因かもしれない。そのため、この原因について究明する必要がある。第三には、多量体化の機構について研究を進める必要がある。近年、チャネル等の膜タンパク質は膜中において凝集している可能性があることが分かりつつある。pTBについてもそのような可能性があるかもしれない。また、K+チャネルやNa+チャネルについても研究を始める必要があるだろう。一方、多量体化については、分子の結合・解離の結果と考えることも出来る。そもそも、分子の結合・解離の過程を原子レベルで解明した例は極めて限られている。特に膜タンパク質は細胞膜という動きにくい環境(少なくとも水中と比べて)での結合・解離過程を調べなくてはならないため、本研究をより難しいものとしている。そこでチャネルに拘らず、他の分子について水中での結合・解離の過程をまずは調べることから始めて、結合・解離のダイナミクス、特に結合の結果としての多量体化の機構について解明する必要もあるだろう。本研究は、合成されたイオンチャネルが細胞膜中にどのように侵入し、どのようにチャネル構造を形成して機能を発揮するかを解明することを目的とする。そのために、最も単純なチャネルの一つであるpolytheonamide B (pB)について調べた。pBは海面由来の毒(トキシン)であり、異常アミノ酸を含む48残基からなるチャネルである。細胞膜に侵入して細胞内外の溶液をチャネルで繋ぎ、その結果、膜電位を消失させることでトキシンとしての活性を持つと考えられている。方法には原子レベルでのチャネル等の運動を追跡できる分子動力学シミュレーションを用いた。pBは従来のポテンシャル関数には含まれない異常アミノ酸を持つため、シミュレーションに先立ち、これらの異常アミノ酸のポテンシャル関数を開発することから始めた。開発は困難を極めたが、開発したポテンシャル関数を用いてクロロホルム/メタノール混合溶液中でのpBのシミュレーションを行った。得られた構造はNMRによって測定された構造とよく一致した。これは、開発したポテンシャル関数が概ね正しいことを示している。さらに、どのようにpBが細胞膜に侵入するのかを調べるため、侵入前後の構造、すなわち、水中と細胞膜中での構造を作成した。水中においては、pBは時々折れ曲がることが分かった。一方、細胞膜中ではpBは3 μsのシミュレーションの間、ほぼ安定に構造を維持し続けた。また、pBのチャネル内の水分子を調べると、水中よりも細胞膜中においてpB内の水分子の配向が拘束されることが分かった。最も単純なチャネルの一つであるpBについて、ゼロから研究を始めてポテンシャル関数の開発、さらに細胞膜中での構造の作成まで行い、論文を発表した。この知見・経験は本来解明すべきヒトの持つイオンチャネル(K+チャネル、Na+チャネル等)の研究に応用可能と考えられる。そのため、初年度の研究状況としては概ね順調に進展していると考える。

細胞膜に侵入して細胞内外の溶液をチャネルで繋ぎ、イオンを無選択に透過させ、その結果、膜電位を消失させることでトキシンとしての活性を持つと考えられている。方法には原子レベルでのチャネル等の分子の運動を追跡できる分子動力学シミュレーションを用いた。どのようにpTBが細胞膜に侵入するのかを調べるため、まずはpTBの細胞膜への侵入に関する自由エネルギー面の計算を行った。現在、論文を執筆中のため詳細は述べないが、pTBは細胞膜に垂直に挿入されるという従来の想定とは異なり、細胞膜中において幾らか(約15度)傾いて存在することが分かった。これは、pTBの側面が疎水的であり、その長さが細胞膜の脂質尾部の長さよりも幾分長いためである。さらに、膜挿入のダイナミクスについても調べ、自発的にpTBが細胞膜に侵入する様子を観測した。解析の結果、多段階の侵入過程があることを明らかにした。また、pTBのトキシン活性の要であるイオン透過についての研究も開始している。しかし、電気生理学的実験の結果とは異なることに、現在のところイオン透過は観測されず、イオン透過に関する自由エネルギー面の解析を行ってその原因を調べている。pTBの膜挿入の過程について自由エネルギー計算を行い、また自発的に挿入される過程を観測できたことは大きな進歩であるが、論文に結実してはいない。また、多量体化やK+チャネル、Na+チャネルへの展開は進んでいない。そのため、やや遅れていると判断した。現在、pBの水中から細胞膜への侵入過程について、分子動力学シミュレーションによる観察を行い、どのように侵入するのか、その分子機構を解明する。また、K+やNa+チャネルの単量体がどのように細胞膜に侵入するのか、さらに、どのようにそれらが集合してチャネル活性を持つのか、研究の開始を試みる。まずはpTBの膜挿入過程の論文を出版することを第一に研究を推進する。第二には、研究実績の概要で述べたように、実験とは逆に、イオンが透過しない結果になってしまっている。これは経験的なポテンシャルの使用が原因かもしれない。そのため、この原因について究明する必要がある。第三には、多量体化の機構について研究を進める必要がある。近年、チャネル等の膜タンパク質は膜中において凝集している可能性があることが分かりつつある。pTBについてもそのような可能性があるかもしれない。また、K+チャネルやNa+チャネルについても研究を始める必要があるだろう。一方、多量体化については、分子の結合・解離の結果と考えることも出来る。そもそも、分子の結合・解離の過程を原子レベルで解明した例は極めて限られている。特に膜タンパク質は細胞膜という動きにくい環境(少なくとも水中と比べて)での結合・解離過程を調べなくてはならないため、本研究をより難しいものとしている。そこでチャネルに拘らず、他の分子について水中での結合・解離の過程をまずは調べることから始めて、結合・解離のダイナミクス、特に結合の結果としての多量体化の機構について解明する必要もあるだろう。概ね予算の通り執行したが、当初計画よりも安く購入できたため。
高強度TiB2-Al3Tiナノ複合材の作製と特性調査

AlTix金属間化合物粉末とB(ホウ素)粉末を反応させることでAl3TiおよびAlTi中に粒径0.2ミクロンの微細なTiB2結晶を分散析出させることができること、および、この混合粉末を焼結助剤として市販されている粒径2ミクロンのTiB2粉末を焼結することで、TiB2の体積割合が90%で、しかも緻密なTiB2基焼結体を作製できることを見出した。このTiB2基焼結体のビッカース硬度は2500Hv、曲げ強度は700MPaであり、これらの値は実用化されている趙硬合金(WC-Co)をしのぐ値であった。微細TiB2粉末を作成するためにTiとBの低温での反応を調べた。その結果、700°C以下でTi粉末とB粉末を反応させるとTiB2のみが生成し、TiBほかの化合物の生成は見られないこと、一方、800°C以上で反応させるとTiB2のほかにTiBが生成することがわかった。さらに、あらかじめ、Tiを水素化脱水素化処理を行うことで、粒径10ミクロンのTi粉末を1ミクロンまで微細化でき、その微細TiとBを反応させることで、粒径1ミクロン程度の微細TiB2を合成できることがわかった。また遊星ボールミルを用いて、アルミナ容器中にTi粉末とB粉末とアルミナボールを入れて、メカニカルアロイングによるTiB2の合成を試みたが、この方法では、アルミナ粉末が混入するために、TiB2の生成については確認できなかった。TiB2の微細化と並行して、高温引張試験を行うために装置の改良を行った。その結果、室温から800°Cまでの引張試験が可能となった。また高温引張試験用の試験片を作成するために、直径40mmの大型試料の焼結をおこない、放電加工による引張試験片の作製をおこなった。その結果、TiB2-Al3Ti複合材の引張試験が可能となった。TiB2-Al3Ti複合材の高温引張試験を実施した結果、800°Cでの引張強度200MPaが得られた。微細TiB2の作製法を確立する目的で1Tiとホウ素のメカニカルアロイングによる微細TiB2の合成と2Ti、Alとホウ素の反応制御による微細TiB2の合成の2通りを検討した。1のメカニカルアロイングによる方法では、ミリング装置に遊星型ボールミルを用い、粉砕用ビーズおよびルツボにはアルミナを用いた場合とWC-Coを用いた場合を調査した。しかしながら、どちらを用いた場合もボール/ルツボ原料がTiB2に混入することが確認され、また、メタノールを添加した湿式法によるメカニカルアロイングではTiB2は合成されなかった。2の反応を制御する方法では、直接Tiとホウ素を低温で反応させる方法と、あらかじめAlとTiを反応させ、AlTiを合成してからホウ素を添加してTiB2を合成する方法を検討した。その結果、直接Tiとホウ素を反応させる方法では、Tiとホウ素の反応生成熱によって、温度が急激に上昇し、その結果TiB2が10ミクロン以上に粒成長してしまうことがわかった。一方、あらかじめAlTiを作製して、その後、ホウ素を添加する方法では、0.1ミクロン以下の微細TiB2が合成できることが明らかになった。また、AlTiにNiを添加した場合には、TiB2の粒成長が促進され、TiB2の粒径が1ミクロン程度にまで大きくなることがわかった。微細TiB2を用いて、TiB2-Al3Ti複合材の作製をおこない、特性評価をおこなった。TiB2の重量割合が50%の複合材で、1300度で焼結した場合に、ビッカース硬度は1400Hv、曲げ強度は480MPaが得られた。この特性は、市販されている2ミクロンのTiB2粉末を用いて作製した材料と、ほぼ同じ値である。また、作製した複合材の破壊靭性値の評価をおこなうため、ビッカース痕のSEM観察による評価法を調査した。さらに、有限要素法による破壊挙動の解析をおこなうため、有限要素法ソフトを購入し、解析手法の修得を行った。市販されている粒径2ミクロンのTiB2粉末をボールミリングにより粉砕することで、TiB2粉末の微細化を試みた。粉砕用のボールと容器にジルコニアとアルミナの2通りを用いてTiB2の粉砕を試みたが、TiB2は微細化されずに、逆に、ジルコニアあるいはアルミナが粉砕され、TiB2粉末に大量に混入することがわかった。次に、TiとBの反応を制御することで、微細TiB2の作製を試みた。Tiと硼素を直接反応させると、600度以上で、急激に反応が進み、反応熱によって高温になり、TiB2が、粒径5ミクロン以上の粗大粒に成長することがわかった。一方、あらかじめAlとTiを反応させてAlTi2を作製し、粉砕した後、硼素粉末を加えて1300度で焼結することによってAl3TiまたはAlTi中に粒径が0.2ミクロン以下の微細なTiB2が分散した複合材が作製できることがわかった。市販されている粒径2ミクロンのTiB2を、AlTi2と硼素を、焼結助剤として、1300度で焼結させることで、TiB2の体積割合が90%以上で、緻密なAlTi-TiB2複合材が作製できた。微細TiB2分散AlTi

-TiB2複合材において、ビッカース硬度2500Hv、曲げ強度700MPaが達成できた。ビッカース痕のSEM観察により、き裂の観察を行った結果、破壊靭性値は10MPa・m1/2以上であることが確認できた。一方、Al3Ti-TiB2複合材では、ビッカース硬度は2000Hv,曲げ強度は300MPaであり、AlTi-TiB2複合材より特性が劣ることがわかった。AlTix金属間化合物粉末とB(ホウ素)粉末を反応させることでAl3TiおよびAlTi中に粒径0.2ミクロンの微細なTiB2結晶を分散析出させることができること、および、この混合粉末を焼結助剤として市販されている粒径2ミクロンのTiB2粉末を焼結することで、TiB2の体積割合が90%で、しかも緻密なTiB2基焼結体を作製できることを見出した。このTiB2基焼結体のビッカース硬度は2500Hv、曲げ強度は700MPaであり、これらの値は実用化されている趙硬合金(WC-Co)をしのぐ値であった。当初の目的である微細TiB2-Al3Ti複合材の作製が可能となった。また、Niを加えることで、粒径を変えることができることがわかった。現状では、TiB2-Al3Ti複合材の特性は、従来のTiB2原料を用いた複合材と同程度であるが、今後、複合材作製条件の最適化を行うことで、特性改善が期待できる。また、これまで測定を行ってきたビッカース硬度、曲げ強度試験に加えて、破壊靭性値の測定手法を修得した。さらに破壊挙動の解析を、有限要素法を用いておこなうため、有限要素法解析ソフトを入手し、解析法の検討を開始しており、破壊挙動についてのコンピュータシミュレーションによる解析が可能となった。材料工学これまでの研究により、微細TiB2-Al3Ti複合材の作製が可能となった。今後、焼結温度を上げることで、Al3Tiを昇華させ、複合材中のAl3Tiの割合の制御をおこなう。また、Al3Tiを含まないTiB2焼結体の作製を行う。作製されたTiB2-Al3Ti複合材、およびTiB2焼結体試料で、ビッカース硬度、曲げ強度、および破壊靭性値の測定をおこなう。また、透過型電子顕微鏡による粒界の原子構造調査を行う。さらに、TiB2-Al3Ti界面の原子構造に基づいて、TiB2とAl3Tiの結合状態の電子状態計算を試みる。また、ビッカース試験における破壊挙動の解析を有限要素法を用いて行う。また、NiAl-TiB2複合材でも、TiB2粒子の微細化による特性の変化を測定し、TiB2-Al3Ti複合材の場合と比較することで、TiB2基複合材の特性のTiB2粒径依存性について明らかにする。TiとBの低温反応法により、当初の目的である1ミクロン以下の粒径の微細TiB2の作製に成功している。また、メカニカルアロイングによるTiB2合成を試みるために遊星ボールミル装置を購入し、メカニカルアロイング実験も進めている。TiB2-Al3Ti複合材の高温特性評価のために、引張試験装置の改良をおこない、800°Cまでの高温引張試験ができるようになった。また、放電加工を用いた、高温引張試験用試験片の加工技術を確立した。その結果、TiB2-Al3Ti複合材試料の800°Cまでの高温引張試験が可能となった。TiB2-Al3Ti複合材では高温強度の大きい試料は得られていないが、TiB2-NiAlでは室温で1000MPa、800°Cでも300MPaの高強度材が得られている。TiとBの結合の特徴を調べるためにDV-Xα法とLMTO法の計算原理と計算手法を学習した。結合軌道のエネルギーの計算精度ではLMTO法が勝るが、結合軌道の定性的な特徴を明らかにするためにはDV-Xα法が適していると思われた。
ＥＢウイルス陽性胃がんの術前診断法確立と病因ウイルス株解明

EBウイルス陽性胃がんは、胃がんの約9%を占め、特異な臨床病理学的特徴を示す。しかしその術前診断はまだ実現していない。また多様なEBウイルス株が存在する中で、がん化に関与する病因ウイルス株についてはほとんど解析されていない。最近の免疫チェックポイント阻害薬の胃がんへの適応拡大に伴い、こうした治療薬の奏功例にEBウイルス陽性胃がん症例が含まれることが報告された。したがってEBウイルス陽性胃がんの診断は治療選択に直結する。そこで本研究は、EBウイルス陽性胃がんの術前診断法を確立すること、がん化に関与した病因ウイルス株を解析することで胃がん発症病理の解明に役立てることを目的とする。
子宮頚部癌発生機序におけるテロメラーゼ酵素活性発現の関与

実験系において誘導発現可能なヒトパピローマウイルス16型(HPV-16)E6遺伝子とE7遺伝子を、ヒト正常線維芽細胞(TIG-3)に導入しクローンを作成した。親細胞はPDL64で増殖停止し分裂寿命限界M1(mortality stage1)期に至った。HPV-16E6E7発現クローンはPDL7880に至るまで増殖可能であったがその後、E6E7遺伝子発現誘導下で細胞密度や増殖能が著しく低下した時期を経て、一部から継代可能な細胞が得られcrisis後と考えられた。telomeric repeat amplification protocol(TPAP)法を用いた解析で、HPV-16を有する子宮頚癌細胞株QG-H、HPV-18を有するHeLaにおいてテロメラーゼ活性を認めた。crisis後と考えられるE6E7発現クローン(crisis後クローン)は、HPV-16E6E7発現誘導下で親細胞に存在しないテロメラーゼ活性を認めたのに対し、発現誘導停止下ではテロメラーゼ活性を認めなかった。この事よりHPV-16E6E7領域発現のテロメラーゼ活性化への関与が示唆された。crisis後クローンにおける結果に対し、M1期前の比較的若いE6E7発現クローンではHPV-16E6E7発現誘導下においてもテロメラーゼ活性を認めなかった。HPV-16によるテロメラーゼ活性化には細胞種特異性が指摘されているが、crisis後クローンにおいてのみE6E7発現誘導下でテロメラーゼ活性を認めたことより、若い線維芽細胞に存在する細胞種特異性を、PDLの限界を超えたこのクローンが一部失っている可能性が示唆される。crisis後クローンはE6E7発現誘導停止下で細胞密度や増殖能が著しく低下しながらも増殖可能であった。このことより検出感度の限界あるいはテロメラーゼを必要としないテロメア維持機構存在の可能性が示唆される。検出感度及び、臨床微量検体に対する定量的検討の目的でstretchPCR法を導入し、子宮頚部前癌病変とされる子宮頚部異形成や上皮内癌を含む子宮頚部癌の多段階発癌過程におけるテロメラーゼ発現を引き続き検討中である。
セルフパワード・ユビキタス制振の高度実現化に向けた研究

セルフパワード・ユビキタス振動制御システムの高度実現化に向けた研究開発を行った.外部電源を全く必要とせず,外部制御オーソリティを必要としない,自律系セルフパワード制振システムを発明した.デジタルプロセッサを用いているので,複雑な制御ロジックの実装を可能にしている.格段に柔軟性が高く,汎用性・拡張性に優れている.多入力・多出力の高度な制御システムにも対応可能である.セルフパワード制振実験で強制加振下に於いて劇的な変位振幅低減を実証することが出来た.各種実験に於いて,エネルギ損失の割合の詳細を調べた.セルフパワード・ユビキタス振動制御システムの高度実現化に向けた研究開発を行った.外部電源を全く必要とせず,外部制御オーソリティを必要としない,自律系セルフパワード制振システムを発明した.デジタルプロセッサを用いているので,複雑な制御ロジックの実装を可能にしている.格段に柔軟性が高く,汎用性・拡張性に優れている.多入力・多出力の高度な制御システムにも対応可能である.セルフパワード制振実験で強制加振下に於いて劇的な変位振幅低減を実証することが出来た.各種実験に於いて,エネルギ損失の割合の詳細を調べた.1)前年度までの予備実験の実験結果の解析を行った.現在の回路と実験系で予備実証が済んだ検証実験の結果を纏め,多角的に考察した.この考察を基に,エネルギ損失を小さくしエネルギ回生効率を上げる新規アイデアを考案した.考案したアイデアを実際に作成し,実装することが出来た.2)第一振動実験系を製作した.2自由度のバネ・マスよりなる第一振動実験系の構造体を製作した.数値計算を援用して,多彩な実験が出来る構造体を目指した.圧電アクチュエータを組み込むことで実験系の構造体が完成した.3)実験系の運動方程式の同定・非線形性補償に関する研究を行った.各種特性実験を行い,実験系の構造特性と電気特性を把握した.その構造特性と電気特性を基に,運動方程式を圧電アクチュエータ・センサーの電荷・電圧をも含めた数式形で同定・導出した.制御器と推定器の定式化の基礎となる式であるから,丁寧に複数回導いたので,信頼性のある定式化が導出できた.4)セルフパワード制振システムの設計を行った.予備実験の解析結果と構造特性を踏まえ,セルフパワード・エネルギフローを実現する電気・電子素子回路を含めたセルフパワード制振システムを設計した.5)上記設計に基づいてセルフパワード制振の全体システムを製作した.制作したシステムを使って,実際に期待した通りに動作するのかを確認した.定量的には微小違いがあるものの,定性的には期待通りの動作が確認できた.本研究の目的は「セルフパワード・ユビキタス制振の高度実現化に向けた研究」を推進することである.実現を目指すシステムの特長は次の通りである.1)制御に不具合が起きても安定な準能動手法を用い,2)外部エネルギを一切用いないセルフパワード系で,3)外部制御オーソリティを必要としない自律系で,4)宇宙構造物の複雑な多モード振動を効果的に低減でき,5)エネルギ消費を極力抑え効果的にエネルギ回生手法が実現できる,6)大型構造物に多数制御装置を分散配置させるユビキタス自律制振を可能にする.研究の主な実績は以下である.1.製作した制振システムが意図した通り動作することを確認した.2.制振システムを振動構造に繋ぎ,実証実験系の装置を完成させた.振動加振器により振動実験系を強制加振させることで,セルフパワード制振実験を行った.考案・製作した制振システムが想定通り機能することを確認した.制振効果・外部信号のエラーやノイズに対するロバスト性・各素子のエネルギ損失の観点から各種実験を行い,各データを解析した.3.振動加振器により複数振動モードを有する複雑な振動を生じさせ,複数振動モード制振実験に於いても研究製作した制振システムが想定通り機能することを確認した.4.様々な構成の実験系に於いて制振性能を確認した.更に,現実的な状況での稼働を保証する目的で,外部信号のエラーやノイズに対するロバスト性を実証した.5.新しいアプローチとして,ファジィ理論を取り入れた制御則を開発した.この新しい制御により,適応性の高い制御を行うことが実証された.これにより,外乱状況が著しく変化した場合でも,柔軟に対応することが可能となった.上記を纏めると,本研究は,当初の研究計画では予想されなかった大きな展開を見せた.1)前年度までに得られていた構造特性値を用いることで,系の運動方程式を圧電アクチュエータ・センサーの電荷・電圧をも含めた数式形で同定・導出した.運動方程式が丁寧に導出されたので,制御器と推定器の定式化を行った.この際に線形性の妥当性についての考察も行った.2)エネルギ回生を行う制御器と振動モード推定を行うカルマンフィルタ推定器のパラメータ決定の為に,実験を模擬する数値計算プログラムを自作した.この自作プログラムは,制振実験だけでは得られないパラメトリックスタディや実験解析補助にも用いることが可能である.基本的にCプログラムのみで書かれていたので,研究の自由度を増すために,多言語への移植も試みた.3)制御器と推定器の二次形式評価式の重み行列をパラメータとし,制振効果が最も高くなるという意味で最適なパラメータ値を算出した.

制御器と推定器のパラメータの決め方に関して一連の流れを習得したので,これから,多様な構造物へ適用できることになった.4)制御器とモード推定器が機能しているのみならず,エネルギ消費を低減するよう逐次プログラムの最適化を行った.既存の制御理論にオフライン演算を援用する理論改良にも成功した.プロセッサの消費電力が大幅に減少することになった.5)外部信号の誤差や雑音に対する耐性・各素子の電力消費に関する基礎的な各種実験を行った.圧電電圧出力の誤差をも含めて模擬する電圧発生器を用いて,作成したシステムを繋いで電力を流す実験を行った.雑音や誤差が有りながらも,システムが意図した通り動作することを確認した.本システムの雑音や誤差に対する耐性の詳細なデータの本格的な取得準備に取り掛かった.震災の影響がありながらも,当初の予定通りに,研究が目標に向かって着々と進んでいるから.特に,実験系が完成したことは大きな進歩と言える.更に,電気回路の改良などにも精力的に取り組んだことも大きい.25年度が最終年度であるため、記入しない。初年度の震災による悪影響分もキャッチアップしており,ほぼ申請書で計画した通りの研究進展を見せているから.今後も当初の計画通りに研究を推進していく.多様な実験が出来る構造体を目指して制作した実験系を使って,様々な動作確認を行っていく.引き続き,実際に期待した通りに機能するのか限界まで確認する.更に,定量的には微小な違いの解明に取り組んでいく.25年度が最終年度であるため、記入しない。引き続き,多自由度実験系のセルフパワード制振実験の準備と実施を行う.圧電クラスターの特性値を調べ上げ,制御器とカルマンフィルタ推定器のパラメータ値を適切に調整する.現実的な実験系に於いての制振性能を確認する.更に,外部信号のエラーやノイズに対するロバスト性等も詳細に確認していく.本システムの改善・改良アイデアや実験実証を国内外に向けて公表する予定である.
積雪寒冷地にある破砕性帯水斜面の崩壊予知・災害危険度評価システム確立に関する研究

積雪寒冷地で斜面崩壊を誘発する因子間の力学作用を解明し、凍結融解や融雪・降雨等に伴う構成地盤材料の力学特性の変化に着目した、凍結融解・降雨複合型斜面崩壊現象の簡易災害危険度評価式を提案するとともに、気象・地盤・過去の災害事例等の異種情報を統合した地盤情報データベースを作製し、蓄積された情報と簡易災害危険度評価式を利用して凍結融解作用を受ける斜面の崩壊予知や災害危険度の評価を行うシステムを開発した。(1)自然斜面の現場計測と解析の実施積雪寒冷地の斜面崩壊危険箇所(災害履歴有)にある自然斜面(国道274号上川郡清水町字美蔓、国道453号千歳市支笏湖畔)において、土壌水分計、土壌水分センサ、傾斜計、テンシオメータ、層別沈下計等を設置し、計測を始めた。両地点におけるこれらの計器は、気温等の気象変動による帯水斜面内の水分挙動の変化等を明確に探知していることが示された。3年間の観測データを基に斜面不安定化要因とその予知方策を究明する確実な手がかりを得た。(2)凍結融解履歴載荷型三軸試験と不飽和三軸試験の実施非凍上性の火山灰質粗粒土でも破砕性を有する場合には、凍結・融解作用によりその構成粒子の破砕性は顕著となり、凍結時に粒子破砕が生じ融解時に体積収縮する結果、密度が増加するにも関わらず、飽和・不飽和土の剛性や強度は低下し、保水性は高まった。また、凍結融解履歴が粒子破砕性に及ぼす影響は低圧密レベルで顕著となり、ある圧力以上ではその影響は消失する。このことは、斜面の表層部では地盤構成材料の力学的劣化がもたらされやすい傾向にあることを示唆している。(3)降雨や凍結融解などの自然条件を再現した模型斜面の崩壊実験の実施一連の破砕性帯水地盤材料の室内模型試験より次の事実が示された。(1)斜面表層崩壊は不透水層底部からの水位の上昇だけでなく、斜面内の飽和度の発達の仕方に影響される。このため、(2)斜面内の不透水層の位置と形状は斜面安定性に決定的な影響を及ぼす。また、(3)凍結・融解履歴を与えた火山灰質土斜面は、その過程において顕著な水分移動が起こり、凍結層と非凍結層を境界として構造の変化(密度変化)が生じる。(4)このことが斜面表層崩壊に与える影響は極めて大きいが、斜面表層崩壊に及ぼす融解時の速度勾配の影響は小さい。(1)凍結融解不飽和三軸圧縮試験・保水性試験・不飽和透水試験の実施積雪寒冷地にある火山灰質土斜面の表層崩壊の危険度・安全性を評価するには、凍結融解による当該材料の材料特性の変化と地盤内の土壌水分量の変化を評価する必要があることを明らかにした。(2)凍結融解模型斜面の降雨による斜面崩壊実験の実施積雪寒冷地にある火山灰質土斜面の凍結融解履歴に起因する斜面表層崩壊のメカニズムを明らかにし、広域危険度判定ならびに斜面崩壊危険度予測に対する簡易危険度評価手法を提案した。(3)数値解析手法による斜面崩壊モデルの構築地盤の凍結・凍上融解現象を検討可能な応力変形・熱伝導・浸透連成FEM解析ソフトウェアを開発し、同プログラムを用いた凍結融解・降雨による斜面崩壊現象の数値解析方法を提案した。(4)長期現地調査・計測によるフィールド情報の収集と斜面崩壊要因の分析温度変化・土壌水分変化と凍結融解時の実斜面の変形挙動とが密接に関係しており、凍結融解時の斜面の力学挙動の推定や凍結融解斜面の滑り崩落等の前兆捕捉をする上で、両者が重要な管理指標・評価基準となることを示した。(5)寒冷地地盤情報データベースの作製と活用方法の提案累計雨量40mmかつ現在積雪変化量(6時間)が35cm、または累計雨量40mmでかつ現在積雪変化量(12時間)が57cmという値が、斜面崩壊発生と非崩壊を区別できる気象条件となる可能性があることを示した。要素試験・模型試験・数値解析・データ収集・現地計測を実施し、以下の各項について検討した。1.凍結融解履歴載荷型不飽和三軸試験及び不飽和透水試験による凍結融解・含水状態が異なる地盤材料の力学特性に及ぼす影響の検討2.縮小模型斜面の凍結融解・降雨による斜面崩壊実験による土質が凍結融解・降雨複合型斜面崩壊機構に及ぼす影響の検討3.凍結融解・降雨複合型斜面崩壊モデル(応力変形・熱伝導・浸透連成解析)の開発と数値シミュレーションによる凍結融解・降雨複合型斜面崩壊要因の検討4.実斜面における長期現地調査・現地計測によるフィールド情報の収集と斜面崩壊要因の分析および合理的な斜面状態モニタリング管理方法の提案5.寒冷地地盤情報データベースの汎用化と収録情報の整理・体系化方法など情報活用方法の検討

6.積雪寒冷地用斜面崩壊予知・災害危険度評価システムの開発と当該システムを利用した斜面管理方法の提案以上の検討結果をもとに、積雪寒冷地における破砕性粒状層を含む帯水斜面の崩壊を誘発する因子間の力学作用を解明し、凍結融解履歴あるいは融雪や降雨等の乾湿履歴に伴う構成地盤材料の力学特性の変化に着目した、凍結融解・降雨複合型斜面崩壊の簡易災害危険度評価式を提案するとともに、気象・地盤条件、地盤工学的な知見、過去の災害事例といった異なる情報を統合した寒冷地地盤情報データベースを作製し、蓄積された情報と前述の簡易災害危険度評価式を利用して凍結融解作用を受ける斜面の崩壊予知や災害危険度の評価を行うシステムを開発した。さらに、現行の道路斜面管理の合理化・高精度化・高度化を指向して、現行の管理指標に加え地盤の凍上性と凍結深に影響する項目を新たな管理指標とし、広域管理と重点管埋の二段階の管理体制を採用した積雪寒冷地用の斜面管理方法を新たに提案した。
瘢痕拘縮抑制効果を示す自己治癒誘導型接着性多孔膜の開発

口唇裂・口蓋裂や口腔がんなどの口腔顎顔面領域の術後には瘢痕収縮や瘢痕拘縮のない創部治癒が望まれるが、これを実現する機能をもつ創傷被覆材は未だに開発されていない。そこで申請者らは国立研究開発法人物質・材料研究機構(以下、NIMS)が開発した疎水化ゼラチン由来の生体接着性多孔膜(以下、HxAlGltn)を創傷被覆材として応用し、ラット皮膚における創傷治癒への影響を検証した。一般的に、瘢痕収縮・拘縮は増殖期に生じる筋線維芽細胞が関与している。増殖期で筋線維芽細胞への分化が増加すると弾性線維などの細胞間基質が過剰産生され、その結果として瘢痕が形成されて瘢痕収縮が起こる。瘢痕形成が増加すると瘢痕拘縮が生じ、術後創部の柔軟性が失われる。申請者は過去の研究で、創傷治癒初期段階の筋線維芽細胞の発現が瘢痕収縮に正の相関があることを見出した(Kibe et.al. 2017)。そこで本研究では、HxAlGltnの創傷被覆材としての創傷治癒への影響を筋線維芽細胞と瘢痕拘縮、血管新生の観点から検証した。申請者らは、HxAlGltnが創傷治癒へ与える影響について動物実験モデルを用いて解析したところ、HxAlGltnでは血管新生が促進され、正常組織に近い上皮の厚みやコラーゲンタイプ1の発現が認められた。また、瘢痕収縮効果も認められたことから一定の良好な創部治癒を示したといえる。しかし、上皮新生の促進効果はなく、創部初期の収縮を抑制することから、創部の閉鎖は遅延する傾向を認めた。(Kibe et.al.投稿中)この結果から、HxAlGltnが創部の複雑な形状に隙間なく接着すること、上皮細胞へ与える影響を細胞生物学的に解析することの必要性が示唆された。そのため、今後は細胞生物学的な検討を行い、HxAlGltnの改良が必要になると考えられた。口蓋形成術を含む口腔顎顔面領域の手術術後の上皮欠損または、創部の瘢痕収縮によって生じる顔貌の変形や発育障害を防止するために、複数の創傷被覆材の治癒過程を解析した。ラットを用いた動物実験を行い、ラットの背部に上皮欠損を作成し、同部に創傷被覆材を貼付した後に、ラットジャケットを装着させ、0、4、7日目の創部を観察し、組織サンプルを回収した。。その組織サンプルから、組織観察用の切片を作成し、組織学的観察を行った。すると、ポリグリコール酸(PGA)由来のネオベールでは初期の瘢痕収縮を抑制する効果が認められるとともに、瘢痕収縮の原因と言われているαSMA陽性細胞の発現を抑制する効果を認めた。しかしながら、創傷被覆材に浸潤する細胞数は、コラーゲン由来のテルダーミスで著名に多く、また、上皮新生も被覆材表面に沿って進展している様子が認められた。そのため、創部の陥凹が少ない結果となった。本研究の結果から、被覆材の種類によって、その治癒過程は異なっていた。創部に長期間残存していたポリグリコール酸(PGA)由来のネオベールでは、創部の瘢痕収縮の要因である筋線維芽細胞の発現を抑制し、瘢痕収縮を防ぐことができる可能性があることを示した。しかし、上皮はネオベールの素材の表層に新生することはなく、陥凹を認めた。そのため、瘢痕収縮抑制を目的とした新規材料には、これらの問題を解決する必要があると考えられた。この結果は国際誌に論文投稿し2017年に掲載された。これまでの研究結果を踏まえて、ゼラチンベースの新規被覆材を用いた動物実験を現在進行中であり、この材料の瘢痕抑制効果をさらに解析して、既存の被覆材を比較し新たなデータを検討することで、瘢痕拘縮を防ぐ新規被覆材の効果を実証し、国際誌へ投稿予定である。既存の被覆材を用いた実験データを解析した論文が国際誌へ掲載された。また、次の論文作成に向けたデータ作成も順調である。口蓋形成術を含む口腔顎顔面領域の手術術後の上皮欠損または、創部の瘢痕収縮によって生じる顔貌の変形や発育障害を防止するために、新規に開発した多孔膜状疎水化ゼラチン接着膜(HxAlGltn)を創被覆材として応用し、コラーゲン創傷被覆材との比較を行い治癒過程を解析した。ラットを用いた動物実験を行った。ラットの背部に上皮欠損を作成し、同部に創傷被覆材を貼付した後に、ラットジャケットを装着させ、0、4、7、14、21、28日目の創部を観察し、組織サンプルを回収した。しかしながら、創傷被覆材に浸潤する細胞数は、コラーゲン由来のテルダーミスで著明に多く、また、上皮新生も被覆材表面に沿って進展している様子が認められた。HxAlGltn