hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高頻度データを用いた下方リスクの測定とリスクマネジメントへの応用研究

日本のジャンプリスクの解明とその応用可能性に寄与した本研究成果を世界に発信することができたという点で大きな意義があると言える。第一に、現物取引において起こりうる損失の危険性を表す下方リスクを先物取引によってヘッジする時系列モデルを提案した。その結果、本提案モデルのヘッジ比率を用い、一日内の取引が記録されている高頻度データの情報を利用することで、ヘッジの効果を高められる可能性を明らかにした。第二に、日本のオプションデータから特定のモデルにほとんど依存しない下方ジャンプリスクを計測し、一部の社債スプレッドに対して強い予測力をもつことを明らかにした。第三に、高頻度データを用いて下方ジャンプリスクを測定し、記録的な株価指数の変動時にジャンプ変動は高い寄与度を有することなどが明らかとなった。平成27年度からおこなっている研究については論文を執筆し、査読付き論文誌に投稿する予定である。また、平成28年度から始めている研究は、資産価格の分散が変動することに起因するリスクプレミアムとして近年注目を集めている分散リスクプレミアムについてである。具体的には、分散リスクプレミアムを下方リスクやジャンプリスク要素に分解し、日本の資産価格分析に応用するものである。日本ではあまりそうした研究はほとんど見られないが、重要な研究の1つとして慎重におこなっていく予定である。主に下記の2点について研究を進めていく予定である。第一に、平成27年度の下方リスクを考慮した最適ヘッジ戦略の研究成果は現在論文として取りまとめた後、海外の査読付き学術誌に投稿中であるので、出版に向けて改訂作業等をおこなっていく予定である。第二に、平成28年度から推計を試みている新たな下方リスク指標を使って、日本の下方リスクが国外の下方リスクとどのように関連しているのかを比較検証していく予定である。具体的には、米国や欧州の株価指数オプションのデータを用いて下方リスクを計測し、日本における下方リスクの連動性や独自性を慎重に探っていく予定である。計量ファイナンス次年度使用額が生じている主要な理由として、今年度に購入予定であったデータ解析に用いるパソコンを既存の設備で代替することができたため。平成27年度で使用していた既存のパソコンの消耗により、平成28年度にその代替として平成27年度で購入予定であったパソコンを導入する。また、平成28年度分として請求した助成金については、当初予定していた通りに平成28年度から開始した新しい研究のための必要なデータや文献、研究活動に使用する。
サンゴの成長輪、特に日輪に関する基礎的研究

サンゴには、その囲壁外側に細かいしわをきざんでいるグループがある。このしわは成長のリズムを示すと考えられ、日輪、月輪、年輪が知られている。特に注目されてきたのは、年輪の間の成長輪(日輪)の数が地質時代が若くなるにつれて減少し、古生代から今日までの1年の日数が示されるようになったことである。しかし日数の経年変化やしわのでき方るはまだ多くの仮定があって、必ずしも確定したものとはいい難い。この問題を解決するために、二種類の化石六枚サンゴの成長輪を検討し、あわせて酸素同位体の測定結果との比較を行った。この種は造礁性群体サンゴで、鹿児島県喜界島の湾層産である。本種では成長線の幅は10ミクロン前後の蜜な部分と50ミクロン前後の粗〓部分とがくりかえし、粗密の周期性を示している。一つの周期は一年とみなされ、一つひとつの成長線は日輪と考えられる。酸素同位体比の測定結果も周期性を示し、成長線の蜜な部分は低温期、粗な部分は高温期に対応し、この周期は一年に相当するものと思われる。本種は非造礁性単位サンゴで前述の種と同じく湾層産である。本種では成長線の幅は100ミクロン前後で、幅の周期性はない。しかし酸素同位体比は周期性を示し、一つき周期は一年とみなされ、それぞれの間の成長線数は2030で、日輪とは考えられない。このように成長線には日輪と考えられるものと考えられないものがある。一年の日数を数えるのに用いられている四枚サンゴの成長線の幅は後者のものとよく似ており、日輪でないものを日輪とみなしてきた可能性が大きい。したがって、従来の一年の日数の地史的変化は根本的に再検討の必要があると思われる。
Fibrillin様タンパクから構成される細胞外線維系に関する細胞生物学的研究

軟骨膜の細胞外基質分子を免疫原とするFB1モノクローナル抗体の抗原は、免疫学および免疫組織化学的な検索の結果、JB3抗原であるchicken fibrillin-2と同一分子であることが示された。fibrillinの免疫反応性は、発生初期のステージ3までに、原始線条やHensen結節における細胞外線維性に出現し、鶏胚や鶉胚でのその後の発生過程におけるfibrillinの時間的・空間的な分布パターンの推移は、collagenやfibronectin等の既知の線維性細胞外基質とは明らかに異るものであった。fibrillin陽性線維は、電顕的に12-14nmのmicrofibrilsの束であり、哺乳類弾性線維でelastinに付随するmicrofibrilと形態的に酷似していた。実際、発生中の大動脈や肺組織では、fibrillin陽性のmicrofibril束にelastinの沈着が確認された。しかし、他の胚性組織の多くでは、少なくとも孵化前までの検索で、無定形elastinの出現をみないfibrillin陽性のmicrofibrilが存在し、これらはユニークな独自の線維ネットワークを構成していた。Foot-bindingと免疫組織化学を併用した実験的な検討の結果、外胚葉基底膜と連絡する真皮のfibrillin線維は、肢芽の伸長や腋窩の形成過程で、外胚葉細胞層を間充織に確実に"tack"する役割を帯びていることが示された。発生中の砂嚢におけるmirofibrillarなネットワークは、砂嚢の平滑筋細胞束を個々に包み込む3次元的な揺りかご状の網状構造をなし、筋細胞収縮の作用を合理的に組織化する働きがあると考えられた。心臓では、2種類のfibrillin陽性基質が認められた。内彎部の太い線維束は心臓を体幹からサスペンドする走行を示し、心内膜床では網状のfibrillin陽性線維ネットワークが存在していた。fibrillinはlatent型TGF-β結合タンパクと構造的な相同性を有することから、心内膜床のfibrillin線維ネットワークは、内部の間葉細胞に対して作用するTGF-β3等の細胞外の可溶性因子の捕捉・放出による活性制御を担っている可能性が示唆された。Hurleら(1989)によって報告された鶏胚肢芽遠位部の好銀性細胞外線維(DV fibril)は、免疫組織化学的には、本研究者らによるFB1抗体およびヒトfibrillin遺伝子の第36-44exonでコードされるタンパク部分に対応するモノクローナル抗体で可染であり、FB1抗体の抗原分子がchicken fibrillinである可能性が強く示唆された。また、FB1抗体はGuanidine HCl未処理の切片においても、DV fibrilを検出できることも明らかになった。一方、radiolabellingした培養肢芽間葉細胞の細胞層およびその上清からFB1抗体によって免疫沈降される分子は、200-kDa以上の移動度を示す分子であり、chicken fibrillin-2を認識するとみられるJB3抗体による沈降物とco-migrateすることが示された。蛍光色素によるdirect labellingを行ったFB1およびJB3抗体で実施した二重免疫染色では、両抗体による陽性反応部がco-localizeしていることが確認された。

また、肢芽遠位部の扁平化が形態的に認められるようになる以前の幾つかの発生ステージのin ovo鶏胚後肢芽に対して行った外胚葉上皮のabrationあるいはアルミ薄挿入等の結果、DV fibrilからなるFB1陽性線維系の走行が著しく乱れることが判明し、DV fibrilのin vivoでの分布パターンの決定において、外胚葉上皮が重要な役割を果たしている可能性が示唆された。鶏胚肢芽遠位部で特に特徴的な細胞外線維系(DV fibril)の性状について、昨年度の成果を踏まえ、さらに検討を進めた。その結果、まず、申請者らが報告しているring法(1994年)によって確立した鶏胚肢芽間葉細胞のマイクロマス培養においては、間葉細胞の凝集早期にFB1陽性の細胞外線維が出現し、これらの線維は、それに続く軟骨nodule形成の過程で、軟骨膜相当部に集積する傾向を示すことが判明した。これはin vivo肢芽発生過程において軟骨形成部で見られるパターンと一致している。こうしたin vitro軟骨noduleの形成については、FB1抗体の培養液へ添加の影響が必ずしも明瞭ではなかったが、in ovoで発生中の肢芽(stage23/24)にFB1 IgGをmicroinjectionし、stage 29-31の段階で評価した場合、肢芽の形態とalcian blue陽性の軟骨性骨格要素の形態について、実験群と対照群とで有意な差異が認められた。また、肢芽をアルミ箔で包み込み、その発生の進行を物理的に拘束するfoot binding実験を行ったところ、FB1陽性の細胞外線維は、その走行に乱れが生じるものの、肢芽被覆外胚葉に対しては、正常な発生過程における組織像と同様に常に、外胚葉基底膜と直交・接触していることが明らかになった。なお、FB1抗体の種間交差性の検討は、今後さらに所見を充実させる必要があるが、少なくとも一部の齧歯類の同様な線維系と交差反応することが判明した。以上の知見は、FB1陽性の細胞外線維系が肢芽の形態形成と機能的に密接に関連し、また、そのanchoring pointとして外胚葉上皮の基底膜が重要な役割を果している可能性を示唆している。鶏胚肢芽遠位部を対象とした昨年度までの知見を踏まえ、心内膜床および真皮等におけるfibrillin陽性の細胞外線維の検索を行った。その結果、発生中の心臓では、inner curvatureに存在するFB1陽性線維の束状の集積が体幹壁から心臓を吊るような構造をなしており、これと連絡する繊細なFB1陽性線維のネットワークが心内膜床組織中に広く分布していることが判明した。fibrillinとlatent型TGF-beta結合タンパク(LTBP)の相同性を勘案すると、これら心内膜床中のFB1陽性線維系は、構造的な役割に留まらず、基質内の可溶性分子を捕捉・制御する3次元的なリザーバシステムをなす可能性がある。真皮結合組織では、電顕的にmicrofibril様の構造からなる線維束がFB1陽性を呈した。しかし、光顕免疫組織化学でその存在が示されるcollagenに相当する線維構造は、電顕的に極めて乏しく、また、FB1陽性線維がcollagenase消化によって消失し得ることが示された。
ラット海馬体における情報選択機構の解明

本年度は,海馬体で選択・抽出された情報を出力情報に変換する過程を明らかにするため,条件性場所学習課題(CPLT課題)に対するラット海馬体ニューロン,および海馬体(海馬台)の出力を受け,報酬獲得行動などの出力機構に関与している側坐核ニューロンの応答性を解析した。CPLT課題では,条件刺激として純音を呈示し,ラットはその直後にオープンフィールドの中央に位置する報酬領域に侵入することにより脳内自己刺激(ICSS)報酬を獲得できる。従って,CPLT課題では,ラットは条件刺激により報酬獲得を予測できる。その結果,海馬台および側坐核から合計15個のニューロン活動を記録し,これら海馬台および側坐核ニューロンはいずれも報酬応答性(ICSS報酬に依存した応答)および空間応答性を有していることが明らかになった。すなわち,これらのニューロンは,条件刺激呈示後,ラットがオープンフィールド中央に位置する報酬領域に移動するまでの報酬予告期間にその活動が変化(上昇,あるいは低下)し,報酬予測に関与していることが示唆された。また,空間応答性では,ラットがオープンフィールド内の特定の領域内を頭部を特定の方向に向けて移動しているときに活動が変化することが明らかになった。しかし,報酬および空間応答性を海馬体および側坐核間で比較すると,海馬体ニューロンでは,報酬よりは空間応答性が強く,逆に側坐核ニューロンでは,空間よりは報酬により強く関連して応答することが判明した。これらのことから,海馬体と側坐核ではともに報酬および空間情報が単一ニューロンレベルで再現されているが,その再現レベルに差があり,海馬体と側坐核には機能的差異が存在することが明らかになった。以上の結果は,海馬体から側坐核に至る経路において空間情報から報酬予告に関する情報に情報変換が行われていることを示唆する。
プラズマ粉体処理によるミクロ傾斜機能構造を有する熱電材料セラミックスの開発

本研究では,熱電変換セラミックスの粒界・界面にミクロ傾斜機能構造を形成して,熱電性能を向上させることを目的とした。本年度は,熱電変換材料セラミックスの粒界に不純物をド-ピングすることによる粒界・界面でのポテンシャル障壁の制御を目的として,B_2H_6プラズマ処理したSiGe粉体を用いたセラミックスを放電プラズマ焼結法により作製し,その熱電気的特性を調べた。また,BをドープしたSiGe粉体をSiH_4プラズマ中で処理することにより,SiGeセラミックスの粒界にSiGeよりバンドギャップの大きなSiリッチ層を設け,エネルギー・フィルタリング効果による熱電性能向上についても研究を行った。1.B_2H_6プラズマ処理したSiGeセラミックスに関しては,キャリア(正孔)密度pが10^<20>cm^3に達するほどまでBをドープすることができ,大幅に電気伝導率σを向上させることができた。これらの試料の移動度μの測定から,粒界でのポテンシャル障壁φを見積もり,pが増加するにつれて,φが単調に減少することを明らかにした。しかし,粒界にBが偏析した構造もつ焼結がまだ行われていないために,プラズマ処理した試料と未処理試料とでは,ポテンシャル障壁φの高さには違いが見られなかった。2.SiH_4プラズマ処理したSiGeセラミックスに関しては,粒界に形成されたSiリッチ層によるポテンシャル障壁によって,低エネルギーキャリアの伝導が阻害されるエネルギー・フィルタリング効果によるものと考えられるゼ-ベック係数Sの増大が観測された。以上の結果から,プラズマ粉体処理により,熱電変換材料セラミックスの粒界・界面に微細構造を制御して,熱電性能の向上が図られることが可能であることがわかった。
低エネルギー高輝度放射光励起光電子分光による高温超伝導体電子・ホール対称性の研究

高温超伝導体に対する低エネルギー高輝度放射光励起光電子分光の実施を目的として、受け入れ研究者である木村准教授および同グループの伊藤助教とともに、分子科学研究所極端紫外光研究施設BL-7Uにおける光電子分光装置の改良に従事した。真空排気系の強化や試料搬入経路の見直し等を行った結果、試料測定時の真空度を4x10^<-8>Paから1x10^<-8>Paへと、4倍程度改善することに成功した。光電子分光装置の改良と並行して、東北大学の高橋隆教授のグループと共同で、銅酸化物高温超伝導体Bi_2Sr_2CaCu_2O_8における不純物効果の研究と、鉄系高温超伝導体Ba_<1-x>K_xFe_<2-y>Co_yAs_2における超伝導ギャップの電子・ホール対称性の研究を行った。その結果、銅酸化物高温超伝導体に特徴的な超伝導ギャップの節(ノード)付近の波数領域において、不純物置換した試料の超伝導ギャップが抑制され、ギャップサイズが0の領域が拡大していることを見いだした。また、超伝導の抑制効果が非磁性不純物であるZnと磁性不純物であるNiとで異なることを見いだした。この研究の結果をPhysical Review B誌に発表した。また、近年発見された鉄系高温超伝導体の電子型とホール型における超伝導ギャップの性質の比較を行うために、最適ドープの電子型BaFe_<2-y>Co_yAs_2試料(T_c=25.5K)に対する高分解能角度分解光電子分光実験を行った。その結果、電子型・ホール型に共通して、反強磁性ベクトルで結ばれるフェルミ面上では強結合の超伝導ギャップが開いていることを見いだした。以上の実験結果から、鉄系高温超伝導体の超伝導発現には、反強磁性的散乱が密接に関わっていると考察した。この研究の結果をProceedings of the National Academy of Sciences誌に投稿し、受理された。
ランダム媒質における拡散現象の研究

ランダム媒質における拡散現象は、確率偏微分方程式または確率偏微積分方程式の解として表されることが多い。工学におけるフィルタの問題が一例で、フィルタを表す条件付き確率分布から導かれるランダム半群は、2階の確率偏微分方程式を解くことによって得られる。本研究では逆にランダム半群がどのような確率偏微積分方程式の解として表現されるかについて研究を行って次の成果を得た。1)ランダム媒質における正値半群の構造を研究し、半群が時間に関して半マルチンゲ-ルとなっている場合、その生成作用素は2階の線形微積分作用素の値をとる半マルチンゲ-ルとなることを明らかにした。2)確率偏微分方程式の基本解の存在及びなめらかさについて、イスラエルのKifer教授と共同研究を行った。また同教授との討論により、基本解の正値性を証明する事が、ランダム媒質における大偏差の問題の解決のために重要であることが明らかになった。
障がい当事者のエンパワメント向上と社会的包摂に資する地域看護教育プログラムの開発

精神障害者の地域移行化は、1998年の「精神障害者ケアガイドライン」を皮切りに、障害者自立支援法、障害者総合支援法の成立という法的背景において、すすめられている。しかし、退院後の家庭復帰者は減少傾向にあり、転院・院内転科者は2万人前後で推移したままである。そこで、精神に障害をもつ人が、自立して地域で生活できるような地域移行を行うための支援について、当事者の意見を調査・分析することが必要と考えた。精神疾患をもつ当事者にとっての就労支援サービスは、退院後の地域移行先であり、拠りどころ・居場所である就労支援事業所を利用し、社会復帰を目指す当事者の声を分析し、当事者たちが感じている地域生活へ移行・定着するための困難性を考察した。本研究では、平成28年度分の科研費については支給を受けたが、研究代表者の病欠により十分な研究成果が得られなかった。また、平成29年度分の科研費については、研究代表者の病欠により請求の申請をすることができなかった。平成29年3月31日付で、研究代表者は鳥取看護大学を退職し、応募資格を失ったため、科研費を廃止することとなった。
積層型無機シンチレーターによる宇宙暗黒物質探索

宇宙暗黒物質探索のために使用する、薄型・大面積NaI(Tl)シンチレーターを開発した。NaI(Tl)は予想されている宇宙暗黒物質の候補に対する感度が高い。シンチレーターのサイズは0.5cm×15cm×15cmで、蛍光は薄い側の4端面から取りだした。エネルギー分解能と低エネルギー閾値を確認した。エネルギー分解能では60keVのγ線に対して20%を得た。低エネルギー閾値は3keVであり、低エネルギー測定が重要な宇宙暗黒物質探索に十分適用できることを確認した。1.宇宙暗黒物質探索のために使用する薄型NaI(T1)シンチレーターを二枚制作してその性能を調べた。性能評価のポイントは(A)エネルギー分解能60keVのエネルギー領域で半値全巾が20%以下であること。(B)位置情報を測定できること。である。これらの性能について、光電子増倍管を整備して測定を実施した。エネルギー分解能の測定は241Am、137Baによる低エネルギー領域の蛍光スペクトル、および22Na、137Cs、60Coによる高エネルギー領域の蛍光スペクトルを測定した。その結果、60keV領域では20%以下の半値全巾、662keVでは9%以下の半値全巾を得ることができた。この性能は特殊な形状の検出器であるにもかかわらず、通常の形状を持つ検出器を同等の性能を示したことで非常に有望な結果となった。2.大塔コスモ観測所への設置テスト測定を平成20年6月8月に大塔コスモ観測所にて実施した。その結果、検出器周辺の部材に含まれる放射性不純物によるバックグラウンドでスペクトルを完全に説明することができた。この結果をもとに周辺部材の素材を選別した装置を平成21年2月3月にかけて大塔コスモ観測所に設置して測定した。その結果、バックグラウンドが3桁以上低下し、期待される性能を得ることができた。低エネルギー領域(10OkeV)近辺では、10/day/kg/keV程度になった。今回の装置で除去できなかった部分を考慮すると、予定していた性能を満たしていることが明らかになった。二枚の結晶を重ねて測定することで、γ線の同時計数を実施することができるようになった。この際に重要な影響を与える、検出器間のクロストークは0.3%であることが解析から明らかになった。この性能は、γ線の同時計数に重大な障害となるクロストークが無視できるという非常に有望な成果となった。1.積層型シンチレーターとしてNaI(T1)シンチレーターを採用した。宇宙暗黒物質に対する感度を向上させるため、大面積(15cm×15cm)かっ薄型(0, 5cm)の結晶を開発した。2.薄型・大面積NaI(T1)検出器の性能評価を実施した。エネルギー分解能およびエネルギー閾値についてテストした。その結果を下記に記す。(ア)エネルギー分解能について:60keVのガンマ線に対して半値全幅20%(イ)エネルギー閾値について:23keV3.上記の通り、宇宙暗黒物質探索に対して十分な性能を発揮することが示された。4.積層型シンチレーターに必要な小型かつ高感度の光センサーについて詳細に検討した。光電子増倍管は形状に制限があることと、バックグラウンドが多いという問題がある。そのため、次世代の高感度光センサーについて検討することを平成22年度の課題とした。1.薄型大面積NaI(T1)シンチレーターの性能評価(1)15cm×15cm×0.1cmの薄型NaI(T1)シンチレーターを用いてその性能を評価した。(2)NaI(T1)結晶の防湿は実験に際して非常に重要な性能であるため、長期間の測定で湿度による潮解が起こらないことを確認しながら開発を進めた。(3)エネルギー分解能を測定するために^<241>Am及び^<133>Baのガンマ線源を照射して低エネルギーのガンマ線に対する応答を測定した。測定に際して、高速波形弁別の方法を開発し、ノイズの除去に成功した。(4)エネルギー分解能については、60keVにおいて半値全幅が24%となった。^<127>Iの励起状態からのガンマ線を測定し、妨害となる不純物からのガンマ線(^<210>Pbの46.5keV)を分離するには20%程度のエネルギー分解能が必要である。今回の開発では目標とするエネルギー分解能にわずかに届かなかったが、薄型・大面積のNaI(T1)シンチレーターとしては十分に高い性能を得ることができた。宇宙暗黒物質探索に十分応用可能な性能である。(5)エネルギー閾値の測定ではガンマ線源を用いずに測定を行い、高速波形弁別によってノイズ事象を除去して解析を行った。その結果、エネルギー閾値は2keVとなり、これも暗黒物質探索に対して十分な性能であることを確認した。

2.光センサーの性能評価(2)単独のMPPCについて、ノイズレベルおよび光電子ピークの分解能を測定し。その結果、常温では5光電子程度までに強いノイズが存在し、検出器のエネルギー閾値に悪影響を与える恐れがあることを確認した。(3)5光電子以下のノイズについて計数率を測定し、複数のMPPCを組み合わせて使用すれば暗黒物質探索に必要な低ノイズ測定が可能であることを確認した。
制御性T細胞と自己反応性T細胞による自己免疫疾患発症機序の解明

本研究では、制御性T細胞と自己反応性T細胞による自己免疫疾患の発症機序の分子基盤を明らかにするため、ZAP-70分子の量的・質的な変化により、T細胞受容体シグナルの強弱を段階的に制御できるマウスモデルを複数系統用い、制御性T細胞と自己反応性T細胞の産生やT細胞受容体レパトアの偏倚、および末梢での抑制・活性化機能を解析した。これらのマウス系統の連続的な解析から、その共通した結果として、T細胞シグナル機能を一定のレベルまで減弱すると自己免疫病を自然発症する、自己免疫惹起性T細胞シグナル領域が存在すると示唆された。本研究では、制御性T細胞(Regulatory T cell,以下Tregと略)と自己反応性T細胞の不均衡による自己免疫疾患の発症機序とその分子基盤の解明を目的としている。本年度は、T細胞シグナルを段階的に制御できるマウスモデルにおいてTregと自己反応性T細胞の産生の偏移および末梢での抑制・活性化機能の解析をした。特に、ZAP-70とCD3ζ鎖の親和性を減弱したノックインマウスを確立し、自己免疫疾患を自然発症するZAP-70発現レベルを同定した。ZAP-70の親和性に相関し、正常T細胞の産生、自己免疫病の誘導、免疫不全状態という3つの状態が確認された。これらの結果は、TCRシグナル分子の変異から、疾患感受性および遺伝的浸透度を予測できる可能性を示唆している。本研究では、制御性T細胞と自己反応性T細胞の不均衡による自己免疫疾患の発症機序とその分子基盤の解明を目的としている。特に、T細胞シグナルを段階的に制御できるマウスモデルを用いて、制御性T細胞と自己反応性T細胞の産生の偏移および末梢での抑制・活性化機能を連続的に解析し、それらのマウスで自己免疫性関節炎をはじめとしたT細胞性自己免疫疾患の発症頻度、疾患感受性、遺伝的浸透度の関係を明らかにしていく。本年度は、T細胞レセプター(T Cell Receptor、以下TCRと略)シグナルに不可欠なZAP-70分子の機能あるいは発現を段階的に制御できるマウスモデルにおいて、ZAP-70分子の量的・質的変化により自己免疫疾患を自然発症するT細胞シグナル領域、また、それに伴う胸腺でのTCRレパトアの偏倚、および制御性T細胞産生の解析を行った。さらに、これらのZAP-70変異ノックインマウスやTet-on ZAP-70トランスジェニックマウスを、TCRトランスジェニックマウス、およびTCR認識抗原トランスジェニックマウスと交配し、抗原刺激によるシグナルを均一化したマウスにおいて、制御性T細胞と自己反応性T細胞産生について比較解析を行い、両者の産生にはTCRシグナル減弱に対する感受性の差異が認められた。この実験系では、ZAP-70の発現量、構造変異の程度に応じて、免疫不全と自己免疫病を同じスペクトラム上の疾患として誘導できることから、本年度の結果に基づいて、TCRシグナルの減弱と特定の自己免疫病の発症感受性との関係についての解析を進めている。本年度は、ZAP-70マウスモデルにおける自己免疫疾患について、研究計画通りにTregと自己反応性T細胞の解析を遂行した。本研究では、制御性T細胞と自己反応性T細胞による自己免疫疾患の発症機序とその分子基盤の解明を目的とした。特に、T細胞受容体近傍シグナル分子であるZAP-70に着目し、その量的・質的変化により、機能あるいは発現を段階的に制御できる複数のマウスモデルを確立した。第一の系は、SKG変異に代表されるZAP-70分子のアミノ酸変異およびその構造変異により、TCR:CD3ζ鎖の結合度が段階的に低下し、T細胞シグナル機能が減弱される複数のノックインマウス群である。第二の系は、正常なZAP-70分子の発現レベルをDoxycycline投与量によって調整できるTet-on ZAP-70トランスジェニックシステムである。ZAP-70を質的・量的に変化させるこれら2種のマウスモデルにおいて、胸腺での自己反応性T細胞および制御性T細胞の選択・分化、また、末梢での活性・免疫抑制機能を連続的に比較解析した。また、これらのマウスで自己免疫性関節炎をはじめ腸炎、皮膚炎を含む様々なT細胞性自己免疫疾患の発症頻度、疾患感受性の差異を比較した。これらのマウスモデルで共通した結果として、特に、T細胞シグナル機能を、一定のレベルまで減弱すると自己免疫病を自然発症する自己免疫惹起性T細胞シグナル領域が存在すると示唆された。さらに、制御性T細胞と通常T細胞は、T細胞シグナル減弱に対し、異なった感受性を示し、その分子的機序について解析を進めた。本年度は、ZAP-70とCD3ζ鎖の親和性を減弱したノックインマウスを確立し、自己免疫疾患を自然発症するZAP-70発現レベルを同定した。さらにこのマウスモデルを用いた解析を進めた。

ZAP-70マウスモデルを用い、自己免疫疾患発症前後のT細胞活性化状態、増殖応答、サイトカイン産生の解析を進める。また、Tregと自己反応性T細胞の不均衡と、疾患感受性や遺伝的変異の浸透度を比較し検証する。免疫学本年度に確立したマウスモデルを用い、Tregと自己反応性T細胞の産生機構を明らかにするべく解析を進める。また、研究実施計画にあるように自己免疫疾患の発症感受性を検証する。研究実施計画にあるマウスモデルの確立が効率的に進んだため、解析や検証に必要な試薬等の使用時期や消費期限等を考慮し、次年度使用額が生じた。本年度の研究実施計画にあるマウスモデルの確立が効率的に進んだため、解析や検証に必要な試薬等の使用時期と試薬等の消費期限を考慮し、次年度使用額が生じた。研究実施計画にある解析に必要な試薬等の経費を、実施時期に合わせ使用する。次年度の研究実施計画にある解析や検証に必要な試薬等を、実施時期に合わせ使用する。
酸化物薄膜における金属・絶縁体転移のサイズ効果

VO2は金属・絶縁体転移を引き起こす典型的な材料である。低温では高抵抗状態、温度をあげていくと室温よりやや高い320°C付近で低抵抗状態に転移する。これに対してChen氏は水素をドーピングすることによって電気伝導度を大きく変えることによって転移温度を意のままに変えようという試みを提案してきた。実験的には、VO2固有の性質を引き出し、できるだけ転移が急峻な薄膜で研究をすすめるべく製膜にはPLD法を採用した。また単結晶薄膜を形成するために,単結晶TiO2基板上にVO2をエピタキシャルに成膜した。その後にVO2膜面上にPtドット(直径50ミクロン)をアレー状に形成した。単結晶性はXRDで確認し、またVO2中のVの価数はXPSによって決定した。Pt堆積後にHe希釈されたH2ガス中,300°Cで熱処理をすることによって水素を膜中に導入した。中の水素は赤外吸収でチェックした。今回の結果は現在論文にまとめるべく整理を進めているところであるが、水素中における熱処理時間にほぼ比例して室温における電気伝導度が大幅に向上していることがわかった。また水素導入したVO2の抵抗の温度依存性を評価すると、およそ130K以下になるとなだらかに抵抗が上昇する結果が得られた。これは他の報告からするとV2O3の結果に近い。水素の役割に関して従来いくつかの案が提案されていたが、今回の結果は水素がまさにキャリアのドーピングとして働いていることを示しており、VO2の転移温度を制御する手法の一つであり、またVO2の転移機構を決定する上で大きな事実と考えられる。29年度が最終年度であるため、記入しない。Chen氏は,昨年の11月に来日以来,非常にアグレッシブに実験に励んでいる。また,当研究室の実験システムにもほとんど習熟し,スキルは着実に進歩している。内容は主に遷移金属酸化物薄膜をパルス・レーザー・デポジション法によって基板上に堆積し,その物性を調べることであるが,堆積条件を試行錯誤で探索している段階であり,物性探索の段階までは至っていないが,3月に東京で開催された応用物理学会にも参加し,来日前に行っていた研究成果を来日後にまとめることによって発表した。今年度のさらなる活躍を期待している。先に9で述べたように,実験技術の習熟は早く,内容の飲み込みもたいへん早い。研究室内での発言もたいへん活発である。遷移金属として現在はバナジウムを用い,VO2薄膜を形成することをこころみている。この部分は当研究室においてここ数年調べてきたことでもあるのでほぼうまく行っている。そのVO2膜と水素との関わりを調べることが研究内容になっており,その手法のところで現在試行錯誤をしているが,実験の進め方とフィードバックの速さを見ていると,この部分はさほど時間がかからずに乗り越えられるとみている。遷移金属酸化物の多くは金属絶縁体転移を示し、それに伴って特性が劇的に変化する。特に近年、成膜後の後工程で水素をドープすることで、金属相と絶縁相の安定性を大きく変調できることが報告され、新しいエンジニアリングの手法として注目を集めている。本研究では、バナジウム酸化物のVO2と、ニッケル酸化物のSmNiO3を例にとり、薄膜の表面に分散したプラチナ触媒を介して水素ドープを行い、金属絶縁体転移がどのように影響されるか調べた。実験では、パルスレーザー堆積法によってTiO2(001)基板上にエピタキシャルに単結晶のVO2薄膜を作成した。作製したVO2薄膜は、温度上昇に伴って、室温近傍で抵抗値が3桁ほど減少し、典型的な金属絶縁体転移を示した。その後、円状のプラチナ電極を多数表面に形成し、水素1%/Heガス中で300度・1-3時間アニールした。その結果、Pt電極の周りのVO2薄膜が明確に変色し、赤外吸収分光・光電子分光・X線回折・抵抗測定から、水素がドープを示唆する結果が得られた。SmNiO3はSi基板上に多結晶薄膜を作成したこちらも同様の水素アニールによって、電気特性に変化が現れ、水素ドープを示唆する結果が得られた。当初の予定通り、VO2、SmNIO3それぞれで、水素ドープを示唆する結果が得られている。またVO2に関しては、水素ドープによって、室温で安定だった絶縁相が金属相へと転移することも判明した。実際に水素ドープによって、抵抗値が1桁以上減少し、赤外透過率が3割低下し、V元素の価数が4+から3+側へわずかに還元される様子が、実験的に確認されている。またSmNIO3に関しても、水素ドープによって、抵抗値が劇的に増加する様子を確認している。興味深いのは、水素ドープによってVO2の抵抗値は減少するが、SmNiO3の抵抗値は増加するという点である。これは同じモット絶縁体への水素ドープでも、材料や条件によって金属化する場合とより絶縁化する場合の2通りの場合が存在することを意味している。以上のように、各材料で水素ドープの兆候が確認されており、また材料に依存した興味深い現象も発見されていることから、進捗は順調であると判断できる。

実験的には、VO2固有の性質を引き出し、できるだけ転移が急峻な薄膜で研究をすすめるべく製膜にはPLD法を採用した。また単結晶薄膜を形成するために,単結晶TiO2基板上にVO2をエピタキシャルに成膜した。その後にVO2膜面上にPtドット(直径50ミクロン)をアレー状に形成した。単結晶性はXRDで確認し、またVO2中のVの価数はXPSによって決定した。Pt堆積後にHe希釈されたH2ガス中,300°Cで熱処理をすることによって水素を膜中に導入した。中の水素は赤外吸収でチェックした。今回の結果は現在論文にまとめるべく整理を進めているところであるが、水素中における熱処理時間にほぼ比例して室温における電気伝導度が大幅に向上していることがわかった。また水素導入したVO2の抵抗の温度依存性を評価すると、およそ130K以下になるとなだらかに抵抗が上昇する結果が得られた。これは他の報告からするとV2O3の結果に近い。水素の役割に関して従来いくつかの案が提案されていたが、今回の結果は水素がまさにキャリアのドーピングとして働いていることを示しており、VO2の転移温度を制御する手法の一つであり、またVO2の転移機構を決定する上で大きな事実と考えられる。今後は上記の方針をつらぬいて,水素と金属・絶縁体転移の関係を定量的に調べていくことをめざす。金属・絶縁体転移は物理的にはたいへん興味深いが,これを応用していく上ではなかなか焦点をつかみにくい。この転移に対する水素の影響が明らかになると,きわめて単純な水素センサーというだけでなく,転移温度の調整や,あるいは転移による抵抗値の変化の増大,あるいはあらたな応用が見えてくるのではないかと考えている。もうしばらく推移を見て,秋にもう一度方針の再確認を行うことを考えている。先述の通り、VO2とSmNiO3とで、水素ドープによる抵抗値の増減が真逆であるという大変興味深い結果が得られている。過去の文献によれば、水素のドープ量に依存して、初め金属化した酸化物が、再度絶縁化することが報告されている[H. Yoon、Nature Mater. 2016]。こうした水素ドープ量の影響も考慮しつつ、この2つの材料での真逆の結果の原因を探っていくことが、目下の研究課題である。またこのような水素ドープによる金属絶縁体転移の変調効果を利用して、新しい機能デバイスへの展開も考えていきたい。特に近年、人間の脳を模倣したニューロモルフィック回路の研究が研究者の注目を集めており、そのような新しい回路の領域において、本研究で取り扱っているような金属絶縁体転移とその変調方法等は大いに役立つものと考えている。29年度が最終年度であるため、記入しない。
マウス顎顔面発生におけるリンパ管新生と分子機構の解明

本研究では、リンパ管形態形成とリンパ管内皮細胞の表現型推移に着目して、顎顔面領域でのリンパ管の発生機序について分子生物学的、免疫組織化学的解析により検討した。その結果、1リンパ管発生関連の遺伝子群は胎生14.5日前後で発現ピークを示すこと、2顎顔面領域のリンパ管内皮細胞は体幹部主静脈の血管内皮細胞に由来し、遠隔の顎顔面領域まで体幹部背側の狭い間隙を遊走すること、3顎顔面領域のうち、最も早く下顎突起に到達すること(胎生10.5日)、4下顎突起では単独遊走→集簇→配列→管腔形成の順序でリンパ管の形態形成が起こること、5各段階のリンパ管内皮細胞では発現する分子の変遷がみられることなどを明らかにした。哺乳類のリンパ管初期発生においては、体幹部前主静脈がリンパ管内皮細胞分化の起点になることが知られているが、顎顔面諸器官の形態形成にともなうリンパ管発生の詳細については不明である。本研究では、マウス顎顔面領域における時空間的なリンパ管発生を3次元形態観察により可視化するとともに、静脈内皮細胞からリンパ管内皮前駆細胞への分化と出芽、それに継続するリンパ管内皮細胞の遊走・集簇・管腔形成に至る細胞表現型の特徴と分子制御機構について明らかにする。初年度では、マウス胎仔(E9.514.5)の下顎突起正中部・舌組織におけるリンパ管発生に関わる遺伝子発現プロファイルを遺伝子発現解析により作成した。その結果、リンパ管発生誘導に働く遺伝子発現はE9.5から検出されたが、CoupTF2とProx1はE11.5以降に発現上昇し、Lyve1はE14.5で高発現を示した。次いで、顎顔面領域において、静脈内皮からのリンパ管内皮細胞の分化、出芽・遊走、集簇・リンパ嚢の形成・リンパ管腔形成の一連の過程におけるリンパ管内皮細胞の表現型を追跡することを目的として、リンパ管内皮マーカ(Lyve1)と分化誘導因子(Prox1)の特異抗体による多重免疫染色によりリンパ管発生を形態学的に検討した。その結果、E9.511.5においてリンパ管発生は観察されず、E12.5からProx1 (+) / Lyve1 (+)細胞が出現し、E14.5前後では舌基部の静脈内皮細胞においてリンパ管内皮への分化傾向と出芽・遊走・管腔形成を認めた。以上の結果から、舌リンパ管の発生は主静脈から遊走したリンパ管内皮細胞とは別個に、舌組織独自にリンパ管内皮細胞の分化とリンパ管形成を遂げることが示唆された。本年度では、初年度に継続してマウス胎仔(胎生9.514.5日)の下顎突起正中部・舌組織におけるリンパ管発生に関わる遺伝子発現プロファイルデータの充実を図った。Real-time RT-PCRを中心とした遺伝子発現解析によりプロファイルデータの検証を行った。加えて、リンパ管発生に重要なProx1, Sox18, CoupTF2, Lyve1, Ccl21の発現パターンを解析し、顎顔面領域では、Prox1の上流にあるSox18は胎生11.512.5日、静脈分化の制御因子であるCoupTF2は胎生13.5日、リンパ管内皮細胞の分化誘導に中心的な役割を果たすProx1は胎生14.5日でそれぞれ発現ピークを示し、Lyve1・Ccl21は胎生14.516.5日で高い発現を示すことがわかった。免疫組織化学による解析では、リンパ管内皮細胞マーカーVegfr3・Ccl21と静脈内皮細胞マーカーEndomucinに対する抗体を追加導入することによって、マウス顎顔面領域におけるリンパ管発生過程の概要を掴むことができた。体幹部主静脈から分化して出芽・遊走してきたリンパ管内皮細胞は、胎生10.5日で顎顔面領域に到達、胎生11.5日で小集団をつくり、リンパ嚢形成を経て、胎生14.5日でリンパ管を形成することが判明した。組織観察では、リンパ管内皮細胞マーカーVegfr3・Ccl21と静脈内皮細胞マーカーEndomucinに対する抗体を追加導入することによって、リンパ管内皮細胞と静脈を構成する血管内皮細胞の組織内局在を明確化することができた。初年度では多重免疫染色で抗体リンパ管内皮マーカ(Lyve1)と分化誘導因子(Prox1)を使用した。しかしながら、Prox1は静脈血管内皮細胞からリンパ管内皮細胞に分化する際にProx1陽性核になるが、リンパ管以外にも骨格筋などの細胞(細胞質)で陽性反応示した。また、Lyve1はリンパ管内皮細胞に分化直後では陽性であるが、遊走している間は陰性であり、顎顔面領域では胎生14.5日前後でようやくLyve1陽性に復帰することが判明した。そのため、リンパ管内皮細胞の同定が不十分なところがあった。Vegfr3はProx1とほぼ同時期からリンパ管内皮細胞に陽性反応を示す(ただし、幼弱な血管内皮細胞にも陽性反応)

ことから、Vegfr3とProx1の抗体を組み合わせた染色ではリンパ管内皮細胞が二重陽性として明確に特定することができるようになった。加えて、血管内皮細胞のマーカーとして一般的に使用されるPecam1では静脈と動脈の区別することができないが、Endomucinはほぼすべての静脈内皮細胞にのみ陽性反応を示すため、主静脈等の静脈からのリンパ管内皮細胞分化の状況を観察することができるようになった。哺乳類のリンパ管初期発生においては、体幹部主静脈がリンパ管内皮細胞分化の起点になることが知られているが、顎顔面諸器官の形態形成にともなうリンパ管発生の詳細については不明である。本研究では、マウス顎顔面領域における時空間的なリンパ管発生を3次元形態観察により可視化するとともに、静脈内皮細胞からリンパ管内皮前駆細胞への分化と出芽、それに継続するリンパ管内皮細胞の遊走・集簇・管腔形成に至る細胞表現型の特徴と分子制御機構について明らかにする。最終年度では、マウス胎仔の連続切片すべてを多重免疫染色して組織立体構築することによる3次元形態観察を行うとともに、Vegfr3・Ccl21・Lyve1・Prox1・CoupTF2・Endomucin抗体を組み合わせた多重免疫標識に基づく共焦点レーザー顕微鏡による局所の詳細な組織観察と形態解析を行った。これまでに解析してきた遺伝子発現解析の結果と免疫染色での蛋白局在とを対比し検証を行った。その結果、顎顔面領域のリンパ管内皮細胞の起源は主静脈の血管内皮細胞であり、体幹部主静脈から分化したリンパ管内皮細胞は、出芽し、遠隔の顎顔面領域まで遊走して胎生10.5日に下顎突起に到達することが判明した。次いで、これらのリンパ管内皮細胞は胎生11.5日で小集団をつくり、胎性13.5日前後でリンパ嚢の形成を経て、胎生14.5日で管腔を有するリンパ管が形成されることが明らかとなった。これらのリンパ管内皮細胞は、主静脈より分化した段階ではProx1(+)/Vegfr3(+)/Lyve1(+)/Ccl21(-)/CoupTF2(+)/Endomucin(+)を示したが、遊走途上でLyve1(-)となり、下顎突起に到達すると、Ccl21(+)/Endomucin(-)となった。胎生14.5日以降、リンパ管形成の時期では、Lyve1(+)に復帰することも示すことができた。本研究では、リンパ管形態形成とリンパ管内皮細胞の表現型推移に着目して、顎顔面領域でのリンパ管の発生機序について分子生物学的、免疫組織化学的解析により検討した。その結果、1リンパ管発生関連の遺伝子群は胎生14.5日前後で発現ピークを示すこと、2顎顔面領域のリンパ管内皮細胞は体幹部主静脈の血管内皮細胞に由来し、遠隔の顎顔面領域まで体幹部背側の狭い間隙を遊走すること、3顎顔面領域のうち、最も早く下顎突起に到達すること(胎生10.5日)、4下顎突起では単独遊走→集簇→配列→管腔形成の順序でリンパ管の形態形成が起こること、5各段階のリンパ管内皮細胞では発現する分子の変遷がみられることなどを明らかにした。初年度においては、まず、マウス胎仔(E9.514.5)の顎顔面領域でのリンパ管発生に関わる遺伝子発現について検討した。
DNAウイルス初期遺伝子発現調節とその標的細胞遺伝子

DNAウイルスが感染後、細胞DNAプログラムを誘導するまでの過程を発がんの初期過程として、また細胞増殖誘導のモデルとして、さらには、細胞遺伝子発現調節のモデルとして転写調節に的を絞って解析した。1.ウイルス初期遺伝子の発現:細胞の分化の状態は、ウイルス初期遺伝子の発現に大きく影響し、ウイルス感染の許容状態あるいはウイルス発がんに関与する潜伏感染の成立に係わっている。アデノウイルスの系では、E1A遺伝子による細胞遺伝子発現調節が発がん機構の焦点となっているが、E1Aがウイルス遺伝子を活性化する際に働く転写因子が精製され、そのcDNAが単離された(半田)。またE1Aに働く転写因子も明らかにされた(吉田)。パピローマウイルス、B型肝炎ウイルス、EBウイルスは組織特異性が強く、その特異性を決定する因子の解明を進めた。安本はパピローマウイルスの系で、上皮細胞特異的転写因子、高田(等)は、肝炎ウイルスXプロモーターに働く因子、高田(賢)は、EBウイルスの潜伏感染に係るプロモーターBZLF1のプロモーター構造を明らかにした。2.ウイルス初期遺伝子転写調節機能の細胞側標的:アデノウイルスE1Aは、MHCクラスI抗原の発現を抑制し、癌遺伝子c-junを活性化する。それらの遺伝子に働く転写因子が明らかにされ(横山、石井)、SV40の系では、T抗原により発現誘導される細胞表面抗原の遺伝子のプロモーター領域がクローニングされた(山口(宣))。パピローマウイルスにおいては、初期遺伝子の発がん機能の解析が進められ(吉池、清野)、山口(政)は増殖細胞核抗原遺伝子を正・負に調節する因子およびその遺伝子の解析を進めた。
遺伝子改変動物を用いた心臓におけるKir6.1の役割の解析

ATP感受性カリウム(K_<ATP>)チャネルは、心臓、血管、膵臓、神経など様々な臓器に存在して、代謝的変化を細胞機能に反映させるという点で重要な役割を担っている。このチャネルはチャネル孔を構成するサブユニット(Kir6.X)とスルフォニルウレア受容体(SUR)からなることが知られている。特に心臓においては、Kir6.2とSUR2Aによって構成される細胞膜K_<ATP>チャネルのみならず、ミトコンドリアにもK_<ATP>チャネルが存在し、これらのK_<ATP>チャネルが虚血心筋保護において重要な働きをしていると考えられている。以前、Kir6.2ノックアウトマウス、すなわち心筋細胞膜K_<ATP>チャネル機能が欠失しているマウスを用いた研究から、Kir6.2とSUR2Aにより構成される細胞膜K_<ATP>チャネルが内因性虚血心筋保護機構に不可欠であることを明らかにした(Suzuki et al.,J. Clin. Invest.,2002)。しかしながら心筋細胞にはKir6.2のアイソフォームであるKir6.1も存在するものの、その役割は未だ不明である。今回Kir6.1を心臓に過剰発現させたKir6.1トランスジェニックマウスを用いて、心臓におけるKir6.1の役割について検討した。ランゲンドルフ摘出灌流心を用いた虚血・再灌流実験では、野生型マウスに比べKir6.1トランスジェニックマウスでは再灌流後の左室収縮機能の回復が有意に良好であった。また、TTC染色で測定した心筋梗塞巣も野生型マウスに比べKir6.1トランスジェニックマウスでは有意に小さかった。以上より、心筋細胞に存在するKir6.1は虚血・再灌流における心筋保護に重要な役割を果たしている事が明らかとなった。
チタン修復物の歯ブラシ摩耗面の化学性状と摩耗粉中のチタンの化学結合状態

微細な非晶質シリカを含む歯磨剤(ETL)と,比較的に粗大な結晶質のリン酸水素カルシウム二水塩を含む歯磨剤(NSA)とによってブラッシングしたチタン表面の微細形態,化学組成,不動態皮膜の化学構造,および歯磨剤中に取り去られたチタンの性状をXGT, EPMA, SPM, XPS, XRDによって調べた.得られた結果を総括すると以下になる.1)ETLではcomet tail様の,またNSAでは平行線状の条痕がそれぞれ,ブラッシングされた面に観察され,後者のほうが表面粗さは格段に大きかった.どちらもpH値が下がるにつれて条痕が不明瞭になっていった.2)ETLではcomet tail状条痕に対応してSiが存在し,Siに対応して高濃度の酸素の存在が認められた.またNSAでは平行線状条痕にそってCaとPが存在し,これらに呼応して高濃度の酸素も存在した.どちらもpH値が下がるにつれて,歯磨剤中の砥粒由来のこれら元素は減少した.3)XPS分析によると,ETLでブラッシングした面のSiは,不動態酸化皮膜中にのみ存在し,最表面近傍においてチタンケイ酸塩として存在することが示唆された.4)NSAでブラッシングした面のCaとPはかなり深くからも検出され最表面近傍ではCaとPを含む複雑なチタン酸塩が生成したことが示唆された.5)プラッシシグに使われた歯磨剤スラリー中には,0.20.3μmの微細なチタン研磨屑が単独の遊離した形で,また砥粒に付着した形で見いだされた.5)ペースト中チタンからのTi_<2p3/2>ピークは弱くて広範囲にブロードしていたが,TiO_2のTi_<2p3/2>より高い結合エネルギーを有する化学種の存在も示唆された.6)XRDはNSA中のリン酸水素カルシウム二水塩のCaイオンがTiイオンで置換される可能性を示唆した.微細な非晶質シリカを含む歯磨剤(ETL)と,比較的に粗大な結晶質のリン酸水素カルシウム二水塩を含む歯磨剤(NSA)とによってブラッシングしたチタン表面の微細形態,化学組成,不動態皮膜の化学構造,および歯磨剤中に取り去られたチタンの性状をXGT, EPMA, SPM, XPS, XRDによって調べた.得られた結果を総括すると以下になる.1)ETLではcomet tail様の,またNSAでは平行線状の条痕がそれぞれ,ブラッシングされた面に観察され,後者のほうが表面粗さは格段に大きかった.どちらもpH値が下がるにつれて条痕が不明瞭になっていった.2)ETLではcomet tail状条痕に対応してSiが存在し,Siに対応して高濃度の酸素の存在が認められた.またNSAでは平行線状条痕にそってCaとPが存在し,これらに呼応して高濃度の酸素も存在した.どちらもpH値が下がるにつれて,歯磨剤中の砥粒由来のこれら元素は減少した.3)XPS分析によると,ETLでブラッシングした面のSiは,不動態酸化皮膜中にのみ存在し,最表面近傍においてチタンケイ酸塩として存在することが示唆された.4)NSAでブラッシングした面のCaとPはかなり深くからも検出され最表面近傍ではCaとPを含む複雑なチタン酸塩が生成したことが示唆された.5)プラッシシグに使われた歯磨剤スラリー中には,0.20.3μmの微細なチタン研磨屑が単独の遊離した形で,また砥粒に付着した形で見いだされた.5)ペースト中チタンからのTi_<2p3/2>ピークは弱くて広範囲にブロードしていたが,TiO_2のTi_<2p3/2>より高い結合エネルギーを有する化学種の存在も示唆された.6)XRDはNSA中のリン酸水素カルシウム二水塩のCaイオンがTiイオンで置換される可能性を示唆した.実験目的:純チタンの臨床応用については多くの報告があるが,歯磨剤によるブラッシングがチタン表面の性状に及ぼす影響はよくわかっていない.本研究ではブラッシングしたチタン表面の形態的および化学的性状を精査する.実験方法:第2種チタンインゴット(Grade 2,GC)を鋳造し,35×15×1.5mm^3の板状試験片を作製して鏡面研磨した.2種類の歯磨剤,エチッケトライオン(ETL)(サンスター)とニューソルトA(NSA)(ライオン),を蒸留水でスラリーにし(15g/30ml),ブラッシング試験に供した.鏡面研磨した試験片をスラリーとともにブラッシング摩耗試験機(K706,東京技研)にセットし,250gの力を作用させて,120回/分の速さで350,400回ブラッシングした.これは,2分間のブラッシングを毎日2回2年間続けたことに相当する.なお,半分の回数ごとに新しい歯ブラシ(デントEX,33 soft,ライオン)に交換した.ブラッシング面の形態観察と元素分析には電子線マイクロアナライザー(EPMA-8705-HII,島津)を用いた.表面粗さ(Ra)を走査型プローブ顕微鏡で測定し(n=5),t検定にて群間の比較を行った.実験結果:ETLでブラッシングした面には,流れ星状のパターンが不規則に散見され,このパターンに対応して,点状に存在するSiと酸素が認められた.いっぽうNSAの場合は,細い平行線からなる線状痕が観察され,この状痕に沿って高濃度のCaとPが分布していた.

ブラッシング面のRa値はコントロールに比して有意(p<O.01)に大きかった(コントロール:0.010±0.007μm, ETL:0.044±0.006μm, NSA:0.114±0.011μm).結論:ブラッシング面の面粗さと汚染は歯磨剤に含まれる研磨材に対応していた.実験目的:純チタンの臨床応用については多くの報告があるが,歯磨き剤によるブラッシングがチタン表面の性状に及ぼす影響はよくわかっていない.本研究ではチタンのブラッシング面と削除片の化学的性状を精査した.実験方法:第2種チタンインゴットを鋳造して得た板状試験片を鏡面研磨して歯ブラシ摩耗試験に供した.ここでは2種類の歯磨き剤,つまり,微細な非晶質シリカの砥粒を含むもの(ETL)と,結晶質のリン酸水素カルシウム二水塩の比較的に粗大で角張った砥粒を含むもの(NSA)とをそれぞれ,異なるpHのスラリー(15g/30ml)に調整して用いた.ブラッシング圧は250gで,120回/分の速さで350400回の往復ブラッシングを行った.これは2分間のブラッシングを毎日2回2年間続けたことに相当する.なお,半分の回数ごとに新しい歯ブラシに交換した.分析にはX線マイクロアナライザー(EPMA)とX線光電子分光(XPS)装置を用いた.実験結果:XPS分析によると,ETLでブラッシングした面では,Siが不動態酸化皮膜の表層にのみ存在し,シリコンチタン酸塩を形成していることが示唆された.NSAでブラッシングした面のCaとPはかなり深くからも検出され,表面層ではCaとPを含む複雑なチタン酸塩を形成することが示唆された.ブラッシングに使われた歯磨剤スラリー中には,0.20.3〓mの微細なチタン削除片が遊離した形で,また砥粒に付着した形で見いだされた.それらチタンからのTi_<2p3/2>ピークは弱くて広範囲にブロードしていたが,TiO_2のほかにそれより高い結合エネルギーを有する化学種も存在することを示唆した.結論:歯磨き剤に含まれる砥粒との相互作用により,ブラッシングされたチタン表面は化学的に改質される.ただ,スラリーpHの低下はこの改質を抑制する方向に働く.