hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
圧電素子のセンサ・発電機能を利用した無電源構造ヘルスモニタリング法の開発

本研究では、圧電素子を内蔵したCFRP構造について、圧電素子のアクチュエータ・センサ機能を利用して衝撃損傷・疲労損傷を自動的・実時間で検知する構造ヘルスモニタリング法を開発するとともに、圧電素子の発電機能を利用して得られる電気エネルギーをアクチュエータ・センサネットワーク駆動、および、無線送信に供給する無電源構造ヘルスモニタリングシステムを構築した。本研究では,圧電素子を内蔵したCFRP構造について,圧電素子のアクチュエータ・センサ機能を利用して疲労・衝撃損傷を自動的・実時間で検知する構造ヘルスモニタリング法を開発するとともに,圧電素子の発電機能を利用して得られる電気エネルギーをアクチュエータ・センサネットワーク駆動,および,無線送信に供給する無電源構造ヘルスモニタリングシステムを構築することを目的とする.本年度得られた主要な成果は以下の通りである.1.圧電素子で発生させた弾性波を用いてFWタンクの切欠き位置の同定を行う手法を提案した.本手法により,アルミライナー・CFRP・GFRPの積層構造からなる複雑な構造であるFWタンクの切欠き位置・切欠き長さ・切欠き方向を高精度に検知することが可能となった.また,FWタンクの各位置での弾性波伝播速度を計測して積層構成・肉厚により伝播速度が大きく変化することを明らかにし,この伝播速度分布を考慮した切欠き位置の同定手法を確立した.2.構造物の振動エネルギーを利用した圧電素子によるエネルギーハーベスティング(発電)特性を調べてその特性を解明するとともに,発電エネルギーの最大化を行った.さらに,このエネルギーハーベスティングを利用した準能動的振動制御手法を提案し,CFRPはり・CFRP板・アルミ板について,フィルタリング法あるいは閾値法による準能動的振動制御を行った.特に,閾値法を用いることにより,少数の圧電アクチュエータによる多モード準能動的振動制御を効果的に行えることを明らかにした.本研究では,圧電素子を内蔵したCFRP構造について,圧電素子のアクチュエータ・センサ機能を利用して疲労・衝撃損傷を自動的・実時間で検知する構造ヘルスモニタリング法を開発するとともに,圧電素子の発電機能を利用して得られる電気エネルギーをアクチュエータ・センサネットワーク駆動,および,無線送信に供給する無電源構造ヘルスモニタリングシステムを構築することを目的とした.本年度得られた主要な成果は以下の通りである.1.構造物の振動エネルギーを利用した圧電素子の発電特性を調べ,発電特性に及ぼす様々なパラメータの影響を明らかにするとともに発電エネルギーの最大化を行った.特に,構造物の振動系と電気回路系のインピーダンスマッチングを図ることにより発電エネルギーが数倍に増大することが示された.2.ラム波を用いた損傷モニタリング法として,楕円形状の損傷からの反射特性を数値計算と実験により調べた.特に楕円形状の縦横比が反射特性に及ぼす影響を明らかにした.3.ラム波発生用のアクチュエータおよび受信用のセンサ駆動のために,圧電発電を用いた電気回路により,アクチュエータ・センサ駆動に十分な電気エネルギーを供給できることを明らかにした.また,センサ情報の無線送信を行った結果,間欠的な送信であれば無線送信が可能であることがわかった.4.レーザ超音波を用いたラム波による損傷検出法により,損傷のトモグラフィー画像を得る新たな手法を提案し,アルミニウム平板の穴形状,CFRP板のはく離損傷を明確に検出できた.
風力発電システムへの雷撃が周辺機器へ及ぼす影響とその対策

風力発電システムはブレード,ナセル,タワー等から構成されている。近年,軽量化のため,GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastics)製のブレード,鉄の格子とその周囲をGFRPで覆った形状のナセルが多くなっている。ブレードやナセルに落ちた雷撃電流は,ナセルを構成する鉄格子,タワーを経由して大地に流出する。その際,ナセル周辺を流れる雷電流により,ナセル内部に比較的大きな過渡磁界が発生し,これが原因でナセル内部に設置された通信・制御機器が故障・誤動作する可能性があると考えられている。18年度は,数値電磁界解析手法の一手法であるFDTD法を用いてナセル内部に発生する過渡磁界の挙動について調査した。その結果,ブレード先端から雷電流が侵入した場合でも,ナセル後方から雷電流が侵入した場合でも,ブレード上の避雷導線を流れる雷電流により,ナセル内前方に比較的大きな過渡磁界が発生することが明らかとなった。また,ナセル前方に導対板を設置することで,ナセル内前方の過渡磁界を低減できることを明らかとした。19年度は,解析で確認された上記の現象を,縮小モデルを用いた実験により確認した。解析結果と実験結果の誤差は最大でも10%程度で良好に一致した。これにより,FDTD法を用いた電磁界解析により,あらゆる形状の風車における検討が可能となった。風力発電システムは丘陵地や海岸近くの平坦な場所等,大地雷撃密度が大きな地域に建てられることが多く,さらに,より多くの風資源を得るため,周囲に高構造物が少ない場所に建設される場合が多い。そのため,風力発電システムに雷撃が集中する傾向があり,雷害によるトラブルが多く発生している。特に北陸地方から東北地方の日本海沿岸に発生する冬季雷は,太平洋側や内陸部の夏季雷に比べて非常に大きな最大電流値とエネルギーを有し,高構造物に落雷が集中する性質を持つ。すなわち,雷が風力発電システムにとっては第一の天敵となっている。IEC (International Electrotechnical Commission)規格やJIS (Japanese Industrial Standard)規格で,風力発電システムの雷保護方策が定められてはいるものの,風力発電システム雷撃時の雷被害発生メカニズムが解明されているとは言い難い。最近では,国内においてもNEDOや電気学会が母体となり風力発電システムの雷害対策を目的とした委員会が設立され,風力発電システムへの雷撃と雷被害の関係を解明しようとする動きが活発になっている。風力発電システムの雷被害は,雷撃時に雷サージ波頭部に発生する過電圧によるものと,長波尾雷によるエネルギー的破壊に分類される。本研究では,前者の過電圧発生メカニズムの解明を目的としている。風力発電システム雷撃時に周辺あるいはタワー内部に設置された機器が誤動作したり,故障したりするケースが多々ある。この原因は,風力発電システムの設置の電位上昇によるものと,タワー表面を流れる電流による誘導によるものが考えられることがわかった。本年度は,電磁界解析手法の一つであるFDTD法を用いた解析プログラムを完成させ,それを用いて上記の現象について解析的な検討を加えた。その結果風力発電システムの周辺やタワー内部に設置された電力・通信・制御機器が誤動作するに十分な過電圧を確認することができた。さらに,風力発電システムの縮小モデルを作成し,実験の準備を整えた。
微小核融合法による不活性化中心の解析

(1)再活性化における不活性化中心(XIC)の役割:XIC領域を失ったヒト不活性X染色体を持つ放射線雑種を作製した後、この染色体を微小核細胞融合法でマウス胚性腫瘍(EC)細胞株OTF9-63に導入した。得られたいずれのクローンにおいても導入されたヒトX染色体断片はXIC領域の有無に関わりなく再活性化されたことが不活性X染色体の細胞学的特徴である晩期複製の消失や、ヒトX連鎖遺伝子の発現回復などから明らかになった。この結果は不活性X染色体の活性化過程にはXICが不要であることを示しており、体細胞分裂での不活性化状態の維持にXICが不要であることを示したBrown and Willard(1994)の結果に続いて、XICの機能が従来考えられていたものとは異なり不活性化開始に限定される可能性を示した。我々は先に不活性X染色体の再活性化はXIC領域とそれ以外の染色体領域では独立に制御されていることを示したが、今回の結果はこの事実ともよく一致する。最近、XICにマップされ不活性化の開始に関与する遺伝子Xistの産物(RNA)が間期核中の凝縮した不活性X染色体(Barr body)上で直接DNAと結合していることが示された。我々の放射線雑種を用いればXist RNAが不活性X染色体の凝縮に必須のものであるかを検証できるであろう。(2)ヒトXICのマウス細胞内での働き:完全長のヒト不活性X染色体を含むマウスEC細胞でマウス、ヒトいずれのX染色体でも不活性化が起こらなかったことから、ヒトXICはマウス細胞中で機能できないと予想された。ヒトとマウスのXICには両種が分岐して以来かなりの違いが蓄積されて来たのかもしれない。いずれにせよ今回得られたヒトーマウス雑種細胞ではこれ以上の展望は望めないので、XICの機能を知るためにさらに新たな系を開発する必要がある。この目的で別種マウス由来のX染色体を持つEC、ES細胞の作製を開始している。
寒冷積雪地帯の森林流域における酸性融雪の河川水質への影響

わが国の寒冷積雪地帯の森林において、酸性融雪水の発生状況や河川水質への影響を調査するため、北海道北部の森林流域において一連の観測をおこなった。成果は以下のとおりである。1.北海道北部の山地流域における積雪の科学的性質は、標高よりも植生の影響を受けていた。すなわち、周囲に樹木のほとんどない裸地の積雪は酸性化していたのに対し、森林内の積雪では酸性化の程度が小さいばかりか含まれているイオン量も多かった。このことは、森林が積雪の酸性化に対して緩衝力を持つとともに、乾性降下物を捕捉する効果も持っていることを示している。2.春の融雪期の融雪水pHは融雪開始直後に4以下まで低下し、以後急激に上昇した。一方、イオン濃度は融雪開始から終了まで穏やかに低下していった。春の融雪で溶出したH^+の約70%は最初の約20%の融雪水中に含まれており、明瞭なフラクショネーションが認められ、融雪直後に積雪からの酸の放出が活発化することが明らかとなった。3.融雪水に酸の濃縮が認められたにもかかわらず、新第三紀層や蛇紋岩流域における融雪期の河川水には明瞭なpH低下は認められなかった。その理由としては、融雪水が地下深層を浸透すること(新第三紀層)や河川水自体のpHが高くHCO_3^-によるpH緩衝能が高いことが考えられた。また、流域の森林が積雪のpH低下を抑えている可能性も推定された。4.融雪期の森林流域における物質収支の結果より、Ca^<2+>、Mg^<2+>、HCO_3^-の流出量については積雪からの供給量をうわまわっており、流域内から生物地球科学的過程により正味排出されたと考えられた。HCO_3^-は流域内の地中における生物呼吸に由来していると考えられ、融雪期以降の流域内における主要なプロトンソースである。北海道大学天塩・中川・雨竜地方演習林、および宗谷岬の丘陵地に設定した試験流域において流量の観測を開始した。また、調査流域における基底流出成分の水質を把握するため、流域が渇水状態となる厳冬期の河川水の水質・水量に関する調査をおこなった。その結果、夏季渇水期の河川水に比較して流出水量はさらに少なくなっており、溶存イオンの総量を示す電気伝導度の値は逆に上昇していた。今年度の夏季は降水量が多く、渇水状態の河川水の採取は困難であったが、厳冬期の調査によって基底流出時の組成を明らかにできると考えられ、今後酸性融雪水の河川水への到達経路の解明などの有力なデーターとなる。また、調査流域における降雪の化学性については天塩・雨竜地方演習林で観測をおこなっている。今年度の降雪pHも45の酸性雪が多く、降雪の酸性化は着実に進行している。酸性積雪からの融雪水の発生状況に関する予備調査として、天塩地方演習林において積雪下面に設置したライシメーターからの融雪水の採取・分析をおこなった。観測地の積雪は約1mであるため厳冬期にも関わらず12月下旬より約0.5mm/day程度の一冬連続した積雪下面融雪水を生じた。また、春の融雪水の発生は3月中旬頃に起こった。積雪下面融雪水と春期融雪水の発生初期には、急激なpHの低下が観測された。この時の水素イオン濃度は、一冬期の降雪の加重平均濃度の約510倍にまで達していた。

しかし、春期融雪水で観測された低pH状態は約1週間程度しか継続せず、それ以降の融雪水のpHは5.56.2と比較的高い状態で推移していた。イオン分析の結果、海外で報告されている融雪初期イオンの選択的溶出(selective elution)現象については、水素イオンでは顕著に認められたが、他のイオンでは明瞭な選択性は認められなかった。北海道大学天塩地方演習林の中の峰流域(蛇紋岩)、および宗谷岬のオテンナイ川流域(新第三紀堆積岩)に設定した試験流域において、融雪期(3月5月)の流量と水質の観測をおこなった。今年度の春期融雪は両流域とも3月下旬より徐々に始まり、融雪最盛期は中の峰流域で4月22日5月4日、オテンナイ川流域で4月14日5月2日と流域積雪量の多い中の峰流域で融雪期間が長かった。また、融雪期の最大流量は中の峰流域で約111/s/ha、オテンナイ川流域で31/s/haであり、中の峰流域の流量がはるかに多かった。しかし、両流域の厳冬期渇水流量と比較すると、どちらの流域でも最大流量は渇水流量の10倍程度であり、流域地質による違いは認められなかった。渇水期の渓流水pHは、中の峰流域で7.5、オテンナイ川流域で6.8とほぼ中性であり、電気伝導度(EC)は210220μS/cmとどちらもほぼ同様の電解質濃度を示した。一方、天塩地方演習林における2月下旬の積雪全層のpHは4.7と酸性であり、融雪開始時には融雪水中における急激なpH低下現象も認められた。しかし、融雪時の渓流水pHの最低値は中の峰流域で7.0、オテンナイ川流域で6.2と、渓流水量の増加にともないpHも低下する傾向を示すものの、水生生物に影響与えるアシッド・ショックの発生に至るようなpHの低下は認められなかった。これに対し、両流域におけるECの変化には顕著な違いが認められ、融雪最盛期には中の峰流域の渓流水のECは渇水期の210μS/cmから70μS/cmまで低下したのに対し、オテンナイ川流域では融雪開始直後に160μS/cmまで低下したあと、ECはほぼ一定に経過した。さらに、融雪最盛期に流量が大きな日変動を示してもECはほとんど変動せず、流量増加にともなうイオン溶出に対する大きな緩衝能の存在が推定された。北海道大学天塩地方演習林中の峰地区2流域(蛇紋岩)、および河西地区3流域(新第三紀堆積岩)に設定した試験流域において、昨年度に続き融雪期(3月5月)の流量と水質の観測をおこなった。また、酸性融雪の発生に対する森林の影響を検討するため、気象観測露場と森林内部に融雪ライシメーターを設置し、融雪水の化学性をモニターした。1997年融雪期の渓流水pHは中の峰流域で76の間で変動するものの、渓流水の日周変動が明瞭に認められたにもかかわらず、それに伴うpH変動は小さかった。ただし、電気伝導度(EC)には明瞭な日周変動が現れ、地表面付近を通過する融雪浸透水の渓流水質への影響が推定された。新第三紀層の流域のうち、ヌポロマポロ層地帯の八線沢川では、蛇紋岩地帯流域ほどの大きな流量の日周変動は認められなかったが、渓流水pHやECは流量変動にともない周期的な変動をするのが認められた。ただし、渓流水pHは最低でも6を下回ることはなく、渓流水の酸性化は認められなかった。一方、ヌポロマポロ層により地質年代的に古い稚内層地帯の清川やヌカナン沢川の渓流水量の日周変動は、蛇紋岩地帯の渓流水の1/2以下と極めて小さく、かつ渓流水pHおよびECともに融雪出水期間中の変化はほとんど認められなかった。両流域の渓流水pHはヌカナン沢川で約6.2、清川で約5.7で、清川流域の渓流水で極めて低いpHが観測された。これは、酸性融雪水の発生によるpH低下というよりも、母岩が浅海性の堆積岩であること、およびSO_4^<2->
霊長類の染色体進化研究への染色体顕微切断法の導入

今回のプロジェクトで下記の4項目を発展させた。(1)ニホンザルY染色体の彩色プローブの作製:ニホンザルの染色体標本は、RPMI1640(含20%FCS,3mg/mlLPS,and 2mg/ml Con A)で白血球培養(5%CO_2,37°C)し、エタノール固定後、カバーグラスに作製した。染色体は、倒立顕微鏡上でマイクログラスナイフ(直径2μm)を用いて掻き取った。その断片は、0.5mlチューブ内の回収溶液(25mM EDTA,1mg/ml proteinase K,41%polyethylene glycol 6000)に回収した。PCR処理(2)後、FISH法を用いてその産物の質検定を行った。Y染色体から回収したDNA産物の内、14産物が染色体とハイブリダイズした(確立約50%)。その内の1個(MffY-2)だけがY染色体の短腕に対して完全な特異性を示した。MffY-2はX-Y対合の態様を解析する場合に有効であった。(2)切断DNAのPCR増幅:顕微切断染色体断片は、回収溶液に保存し、タンパク除去後第1PCRをプライマーA(5′-GGAAA C AG CTATGACCTGAATTCNNNNNNATGTGG-3′)を用いて行い、引き続いて第2PCRをプライマーB(5′-GGAAACAGCTATGACCTGAATTC-3′)を用いて行った。ここで産物の検定を行い、陽性の物はプライマーBを用いてビチオン標識した。標識産物は、FISH法で由来部位の検定を行った。これで合格した産物が彩色プローブとして採用される。今回の試行において、回収溶液の有効性や1断片からDNA回収が可能等の進展が見られた。(3)顕微切断法の癌染色体変異メカニズムへの応用:ヒト肺癌細胞やラット卵巣癌細胞に見られる、HSRやdouble minuteの由来メカニズムを解析するため、変異部位の切断を行い、プローブを作製した。この方法によって、従来不明であった癌染色体変異のメカニズムが、視覚的に明確化された。今後は、回収したDNA産物から癌関連遺伝子等を検索する。(4)染色体進化の進学説の集大成:今井ら(1986)が提唱した染色体進化の新学説′′最小作用説′′の普遍性を高め集大成を行った。理論的にはすでに真憑性確認されており、今後はその実験的検証が持たれるところである。この理論は、霊長類の染色体進化にも重要な知見をもたらしつつある。本年度は機器・器具(倒立顕微鏡、マイクロマニピュレータ、ガラスナイフ作製用のマイクロフォージ)の調整に時間がかかり、最近やっと顕微切断およびDNAの増幅が可能になった。

現在まで、マイクロフォージによるガラスナイフの作製(同サイズの先端を多数作るための条件設定)、カバーグラス(スライドグラスより観察しやすい)に展開した染色体のG-バンド染色、倒立顕微鏡上での染色体特定部位のDNA採取の技術が完了した。現在、採取DNAのPCRによる増幅および増幅後のプローブ作製を行っている。増幅にあたって、ユニバーサルプライマーとして5'CCGACTCGAGCAATTATGTGG3',5'TGGTAGCTCTTGATCACAGAC3'および5'AGAGTTGGTAGCTCTTGATC3'の3種を使用している。具体的には、ヒト第2染色体形成過程(チンパンジー第12・13染色体の短腕末端融合)の中で、チンパンジー第13染色体のセントロメア部位のヘテロクロマチンが消失している現象を解明するため、チンパンジー第13染色体のセントロメア部位のDNAを採取し、ヒトおよびチンパンジーの染色体における局在部位を確認している。これによって、ヒト第2染色体長腕のチンパンジー第13染色体セントロメアに相当する部位のDNAが、ヒト染色体に分化後どの程度消失しているのか明らかになる。さらに今後は、Y染色体の進化を調べるためのプローブを、各種霊長類のY染色体の切断によって作製する予定である。本年度は、前年度の予備実験の成果を踏まえて、染色体特定部位の採取、PCRによるDNAの増幅、蛍光in situハイブリダイゼーション(FISH)法による採取部位の位置確認までの下記の一連の実験行程が完成した。1.DNA採取用の染色体標本作製:1)培養白血球細胞をエタノール固定する。2)染色体標本は、カバーガラス(25×60mm^2)上に作製し、乾燥後99.5%のエタノールに保存する。2.掻き取り用のガラスナイフ:1)先端直径約2μmのものを作製し、後端をワセリンで封じる。2)ナイフは支持棒に装着後、使用直前にUVリンカーで非特異的DNAの破壊を行う。3.染色体DNAの掻き取り:1)直前に染色した標本を位相差倒立顕微鏡とマイクロマニピュレーターを用いて、目的の部位を採取する。2)採取した染色体断片は、ポリエチレングリコール(PG)とプロテナーゼ(PK)の混合液(1μl)に入れ、-20度で保存する。4.PCRによるDNAの増幅:1)2種類のユニバーサルプライマーを使用する。2)合計3回(第1プライマーで1回、第2プライマーで2回)のPCR増幅後、電気泳動で産物の有無を調べる。3)DNAの増幅が確認されたものは、PCRを用いてbiotin-dUTPで標識する。5.FISH法による採取部位の位置確認は、定法に従って分子雑種形成を行い、シグナルの増幅は行わず、1回反応で雑種形成の陽・陰性を調べる。以上の行程を用いて、ニホンザルのY染色体を採取し、数種の彩色プローブの作製に成功した。掻き取る量は、Y染色体1本(長さにして数ミクロン)でプローブ化に十分なDNAを回収できるが、PCR産物の内容は、鋳型となるDNAの状態が試行ごとに異なるため、毎回違っていた。現在、Y染色体の特異的DNAのクローン化、および各プローブ内のDNAの特徴解析を行っている。なお、当初の計画に盛り込まれていた、ヒト第2染色体とチンパンジー第12、13染色体の解析は、現在進行中である。
左心および右心補助用ジェットポンプの開発研究

経皮的に行なえる流量補助装置として、既存のジェットポンプを小型化し、利用することを検討した。ジェットポンプの構造上の特徴から、右心補助装置としての利用がより容易であると考え、この方法についてまず検討した。小型ジェットポンプの試作にあたり、目的に応じた2種類のポンプを試作し実験を行なった。ジェットポンプの最高性能を評価するために、真鍮製の試作ポンプ(type-1)を用いて模擬回路内で試験を行なった。流体に40%グリセリン水溶液を用いた場合、後負荷40mmHgに対して1010ml/minの駆動ジェット流で3070ml/minの吐出量が得られた。この時、ジェット流速を測定し、溶血に対して比較的安全と言われる10m/secを越えないことを確認した。これらは右心補助装置としては十分満足できる値であると考えられた。次にジェットポンプの生体内での挙動を評価するため、塩化ビニル,アクリル製の試作ポンプ(type-2)を成山羊に挿入し急性実験を行なった。心室細動下に左心バイパスを装着した状態で、右心系でジェットポンプを駆動することにより、ジェット流量1.82.0L/minの補助に対し左心バイパス流量は2.5L/min増加し、ジェット流による右心拍出量の増加が推察された。また、ジェットポンプの挿入留置方法,不整脈の発生,血栓の形成などの問題点が明らかになった。以上の結果、小型ジェットポンプは少なくとも右心補助装置として充分な性能を有することが確認されたが、成形の困難さのため生体内では充分な補助流量は得られず、またポンプ留置の問題点から、慢性試験による溶血や組織への障害の程度は評価できなかった。左心補助用,小児用のモデルは右心補助ポンプの応用として考えられるが、現段階では右心補助用ポンプも未完成であり、今後の研究課題として残った。本年度は、試作したジェットポンプを用いて山羊による急性実験を繰返し行ない、ポンプの性能を確かめ、改良を重ねることと、経費的挿入手技の検討、それにジェットポンプの駆動条件と駆動に用いるポンプの検討を行なった。また同時に、ジェットポンプ内の流体の挙動とポンプ効率に関する流体力学的解析も行なっている。その結果、現在試作中のジェットポンプでは試験回路内ではほぼ安定した性能を示し、少なくとも右心系においては満足すべき性能が得られている。しかし、山羊に対して用いた急性実験ではほぼ満足すべき性能が確認できるが、なかなか安定したデーターが得られず、その原因としては肺動脈弁を越える正しい位置に留置しておくことが困難なポンプの形状の問題と手技の問題、ジェットポンプを駆動するためのポンプ性能の問題が考えられる。この点に関しては駆動ポンプも含め、ポンプも試作を重ねて検討中である。経費的挿入手技に関しては、方法はほぼ完成に近いが、現在使用可能な形状のポンプでは柔軟性などの問題があり完成していない。今後ポンプの改良を行なう過程で解決してゆく予定である。また、基本的な形状のジェットポンプに対する流体力学的な解析では、ポンプの最大効率などが計算されるが、実際には生体に適合したポンプ形状が要求され、その際の検討が今後の課題である。総合的には、右心系に対して使用可能なジェットポンプを完成させるにはまだまだ解決すべき問題が多いと考えられるが、基本的に補助に必要な性能は得られており、今後溶血試験などを行ない問題点を解決できれば、動物による慢性実験を経て実用化の可能性は大いにあると考えられる。

本年度も昨年度に引き続き、試作したジェットポンプを用いて山羊による急性実験を行ない、ポンプの改良を重ねることと、経皮的挿入手技の検討を行なった。また,ジェットポンプ内の流体の挙動とポンプ効率に関する流体力学的解析を加え、試験回路内で実際に測定、検討を行なった。その結果、現在試作中のジェットポンプで少なくとも右心系での使用については、試験回路内で満足すべき性能が得られている。しかし、山羊を用いた急性実験で、大動脈圧など間接的にはほぼ満足すべき性能が確認できるが、ポンプの性格上、実際の補助流量の測定が困難であり、なかなか安定したデーターが得られていない。今後、回路,試験装置の工夫が必要である。また、ポンプの大きさ,形状,経皮的挿入手技につては、基本的には実験動物と人間の右心系の形状の違いから最終的な判断はシュミレーションによるが、これについては実際に臨床で得られたデーターを基に検討している。また、試験的に溶血試験も行なったが、ポンプが試作段階のため内面の研磨,断端の形成が不十分であり許容以上の溶血が確認された。しかし、今後改善の余地が充分に残された結果と考えられる。総合的には、実際の臨床の場で使用可能なジェットポンプを完成させるには、解決すべき問題が多いが、基本的に補助に必要な性能は得られており、今後ポンプ形状などの問題点を解決し、動物による慢性実験を経て実用化の可能性は大いにあると考えられる。本年度も引続き、模擬回路内および成山羊を用いた生体内の環境で試作したジェットポンプの性能の評価を行なった。しかし、生体内の環境に適した材質では加工の困難さのため、現段階でジェットポンプの最高性能を引き出すことができず、それぞれの目的に応じた2種類の試作ポンプで評価を行なった。ジェットポンプの最高性能を評価するために、真鍮製の試作ポンプ(type-1)を用いて模擬回路内で試験を行なった。流体に40%グリセリン水溶液を用いた場合、後負荷40mmHgに対して1010ml/minの駆動ジェット流で3070ml/minの吐出量が得られた。この時、ジェット流速を測定し、溶血に対して比較的安全と言われる10m/secを越えないことを確認した。これらは右心補助装置としては充分満足できる値であると考えられた。次にジェットポンプの生体内での挙動を評価するため、塩化ビニル,アクリル製の試作ポンプ(type-2)を成山羊に挿入し急性実験を行なった。心室細動下に左心バイパスを装着した状態で、右心系でジェットポンプを駆動することにより、ジェット流量1.82.0L/minの補助に対し左心バイパス流量は2.5L/min増加し、ジェット流による右心拍出量の増加が推察された。また、ジェットポンプの挿入留置方法,不整脈の発生,血栓の形成などの問題点が明らかになった。以上の結果、小型ジェットポンプは少なくとも右心補助装置として充分な性能を有することが確認されたが、成形の困難さのため生体内では充分な補助流量は得られず、またポンプ留置の問題点から、慢性試験による溶血や組織への障害の程度は評価できなかった。左心補助用,小児用のモデルは右心補助ポンプの応用として考えられるが、現段階では右心補助用ポンプも未完成であり、今後の研究課題として残った。
生活科と理科・社会科との接続・発展理論の構築と学習プログラムの開発

本研究は、生活科と理科・社会科との接続・発展を目指す理論を構築するとともに、授業実践と直結する学習プログラムとそれに位置づく一連の教材を開発・作成し、そのモデルを提示しようとしたものである。本研究実績の概要は、次の通りである。1.教育の7つの基本原理を中心に踏まえ、その視座から、生活科と社会科の目標・内容・方法・評価にわたって、生活科と社会科の接続・発展を目指す授業理論を構築した。2.生活科と社会科が総合的性格の強い教科であるという類似性を踏まえ、その視座から、生活科と社会科の目標・内容・方法・評価にわたって、生活科と社会科の接続・発展を目指す授業理論を構築した。3.生活科と理科の連携を図るために、第3学年の「物質とエネルギー」の領域のカリキュラムを構造化し、それに基づいて、生活科での学習課題を明らかにした。4.生活科と理科を基軸としたクロスカリキュラムの試案を作成した。5.生活科と理科及び総合的学習の連携を視野に入れたカリキュラム開発の具体的な構想を提示した。6.生活科と社会科の接続・発展理論を踏まえ、熊本県の小学校教諭の研究協力を得て、第1学年から第6学年にわたる生活科と社会科の学習プログラム・教材を開発・作成した。それらによって授業を実施し、生活科と社会科の接続・発展を目指す授業モデルを提示した。また、生活科と理科の接続・発展を目指す第4学年と第5学年の理科の授業案を作成した。本研究は、生活科と理科・社会科との接続・発展を目指す理論を構築するとともに、授業実践と直結する学習プログラムとそれに位置づく一連の教材を開発・作成し、そのモデルを提示しようとするものである。今年度の本研究実績の概要は、次の通りである。1.教育の7つの基本原理を中心に踏まえ、その視座から、生活科と社会科の目標・内容・方法・評価にわたって、生活科と社会科の接続・発展を目指す授業理論を提示した。2.生活科と社会科の接続・発展理論を踏まえ、熊本県の小学校教諭の研究協力を得て、第1学年から第6学年にわたる生活科と社会科の授業案を作成した。3.理科カリキュラムを再構築し、生活科や総合学習との連携を図っていく必要があるとする立場から、第3学年の理科学習に入る前に体験させておきたい学習内容を洗い出し、第3学年のB区分「物質とエネルギー」のカリキュラムの構造化を図った。4.生活科と理科を基軸とするクロスカリキュラム開発の視座から、横断的・総合的な教育課程の編成理論を構築し、学習プログラムを開発することをねらいとした研究を行った。(1)今日提唱されている横断的・総合的な教育課程を支える理念を明確にした。(2)総合科学技術教育へ向けての視点と方策をもとに、科学的リテラシー育成、環境リテラシー育成、および情報リテラシー育成に重点をおいた教育課程編成の原理と方法を理論的に考究し、具体的なクロスカリキュラム試案を作成した。(3)学校での実践的な教育課程開発研究の成果をもとに、それらの一般的類型化を図り、今後の課題を探った。(以上の1.2.3.4.の成果は『科学研究成果報告書』に掲載)5.平成9年12月6日に開催された熊本県生活科教育学会で「生活科と他教科の関連・接続・発展をどう図るか」というシンポジウムテーマのもとに、研究成果の交流を図った。1.生活科と社会科が総合的性格の強い教科であるという類似性を踏まえ、その視座から、生活科と社会科の目標・内容・方法・評価にわたって、生活科と社会科の接続・発展を目指す授業理論を構築した。2.昨年度、開発・作成した第1学年から第6学年にわたる生活科と社会科の学習プログラム

・教材を使用して授業を実施し、その授業を分析して、生活科と社会科の接続・発展を目指す授業モデルを提示した。また、生活科と理科の接続・発展を目指す第4学年と第5学年の理科の授業案を作成した。3.理科カリキュラムを再構築し、生活科や総合的学習との連携を図っていく必要があるとする立場から、学問中心カリキュラムと現行のカリキュラムの「物質とエネルギー」の内容を、科学概念などを用いて構造化し、それらの比較を試みた。4.生活科と理科及び総合的学習の連携を視野に入れたカリキュラムを開発し、その実践的カリキュラムの類型化を試みた。(以上の1.2,3.4.の成果は『科学研究成果報告書II』に掲載)5.平成10年10月31日に開催された熊本県生活科教育学会で、「これからの生活科と横断的・総合的学習」というワークショップテーマのもとに、研究成果の交流を図った。
糖尿病性血管合併症に関与する内皮細胞の遺伝子発現の変化の検討

1).ストレプトゾトシン誘発糖尿病ラット大動脈を用いて、cDNA subtractive hybridization法及びRT-PCR法により、糖尿病群の内皮細胞において増加している遺伝子、30群;減少している遺伝子、13群得られた。インスリンを慢性投与した群では、20群において発現が正常に戻る事が示された。これらの遺伝子群は、血糖値の改善及び、インスリン値の増加によって改善し、血管反応の弛緩の回復に何らかの影響をあたえていることが考えられる。しかし、23群においては改善効果が見られない。この23群のうち、正常動物へのインスリン処置によって変化した遺伝子は13群見られたことより、高濃度の血中インスリン値が直接影響を与えることが示唆された。以上の事は、糖尿病時の血管における遺伝子発現は様々な因子(血糖値や血中インスリン値)によって複雑に影響し合っている事を示唆する。しかし、これら糖尿病時において変化する遺伝子は、ほとんどが血管に対する作用が解っていない、今後、個々の遺伝子について、血管への機能や作用が解れば、糖尿病時に、血糖値を厳密にコントロールすべきか、血中のインスリンをコントロールすべきかの決定に置いて、治療方針や予防方法に多大なる影響を示すと期待している。2).糖尿病時における血管においては、IGF-1受容体の増加、IGFBP-4の遺伝子発現低下が観察された。この様な状態において、インスリンを慢性投与すると、インスリンの作用が増加し、血管収縮、血圧の増加を生じることを示した。3).糖尿病時における血管においては、PPARαの発現低下が観察され、これは、PPAR作動薬であるベザフィブラート処置により、血管機能、血中のインドセリン値の正常化を生じた。4).糖尿病時における血管においては、phosphodiesterase 3の発現が増加し、この酵素の抑制薬が、内皮細胞の機能の一つであるEDHF作用の減弱を改善する事を明らかにした。
原始惑星系円盤における多重リング構造と微惑星形成機構の統一的解明

本研究はダスト-ガス混合系の動力学と不安定性という観点から,近年様々な天体で観測されている原始惑星系円盤内のダストの多重リング構造の起源と,未解明の微惑星形成過程を統一的に解明することを目指す研究である.本年度はまず,ガス乱流中で起こるダストの拡散現象に注目した研究を行った.ダスト拡散は多重リング形成に重要なダスト集積過程に影響を及ぼす極めて重要な現象である.しかし,それを記述した従来の方程式系には,本来保存するべき物理量が保存しないという理論的な欠陥があった.そこで本研究では平均場近似という操作に基づき,保存量が厳密に保存しつつダスト拡散を適切に記述する方程式系を新たに定式化した.定式化した方程式系は,本研究で行う安定性解析以外の研究にも容易に用いることが可能であり,汎用性が高い.次に定式化した方程式系を用いてダストとガスの2成分を考慮した円盤の安定性解析を行った.その結果,まず多重リング形成機構の候補としてこれまで提案されていた永年重力不安定性の成長過程とその物理的性質を明らかにすることができた.また永年重力不安定性とは異なる新しい不安定性を発見した.この不安定性は摩擦とガスの乱流粘性によって駆動されるものであり,本研究ではTwo-component Viscous Gravitational Instability(TVGI)と名付けた.TVGIは永年重力不安定性と同様,観測された多重リング構造の起源になり得る現象である.またTVGIは永年重力不安定性と比べると,よりダストサイズが小さく,乱流が強い環境で成長することがわかった.このことからTVGIは円盤進化過程の比較的早い段階で成長することが予想される.当初の研究計画では,前年度までに我々が行ってきた永年重力不安定性の非線形数値シミュレーションにダスト拡散の効果を組み込んで,より現実的な1次元/2次元シミュレーションを行う予定であった.その組み込み方は,拡散を記述する従来の方程式系に準拠したものを予定していた.しかし本年度の研究活動を通して,その従来の方程式系に理論的欠陥があることがわかった.これは当初は認識していなかった問題である.この問題はダストの集積過程に非常に影響するため,不安定性による多重リング形成過程や微惑星形成過程を探求する上で解決するべき問題であった.そこで本研究ではこの理論的欠陥を解決した方程式の再定式化を優先して行った.その結果,より物理的に適切な方程式系を導出しただけでなく,TVGIという新しい現象を発見するに至った.この過程で得られた知見と方程式系は,今後予定している多次元シミュレーションを行う上で非常に重要である.したがって,当初の研究計画と比べるとやや遅れているものの,従来の問題を解決した方程式系を定式化したことと,新しい現象を発見したという成果を鑑みると,本研究課題はおおむね順調に進展していると言える.今後はまず,新たに定式化した方程式系に基づいて,拡散を含む永年重力不安定性の1次元非線形シミュレーションを行う.続いてガスの乱流粘性をシミュレーションコードに実装し,TVGIと永年重力不安定性の両方を考慮した非線形数値シミュレーションを行う.特にそれらの不安定性の線形/非線形成長の結果形成されるダストリングの幅と半径,リング内のダストとガスの密度比に注目した解析を行う.本研究はダスト-ガス混合系の動力学と不安定性という観点から,近年様々な天体で観測されている原始惑星系円盤内のダストの多重リング構造の起源と,未解明の微惑星形成過程を統一的に解明することを目指す研究である.本年度はまず,ガス乱流中で起こるダストの拡散現象に注目した研究を行った.ダスト拡散は多重リング形成に重要なダスト集積過程に影響を及ぼす極めて重要な現象である.しかし,それを記述した従来の方程式系には,本来保存するべき物理量が保存しないという理論的な欠陥があった.そこで本研究では平均場近似という操作に基づき,保存量が厳密に保存しつつダスト拡散を適切に記述する方程式系を新たに定式化した.定式化した方程式系は,本研究で行う安定性解析以外の研究にも容易に用いることが可能であり,汎用性が高い.次に定式化した方程式系を用いてダストとガスの2成分を考慮した円盤の安定性解析を行った.その結果,まず多重リング形成機構の候補としてこれまで提案されていた永年重力不安定性の成長過程とその物理的性質を明らかにすることができた.また永年重力不安定性とは異なる新しい不安定性を発見した.この不安定性は摩擦とガスの乱流粘性によって駆動されるものであり,本研究ではTwo-component Viscous Gravitational Instability(TVGI)と名付けた.TVGIは永年重力不安定性と同様,観測された多重リング構造の起源になり得る現象である.またTVGIは永年重力不安定性と比べると,よりダストサイズが小さく,乱流が強い環境で成長することがわかった.このことからTVGIは円盤進化過程の比較的早い段階で成長することが予想される.当初の研究計画では,前年度までに我々が行ってきた永年重力不安定性の非線形数値シミュレーションにダスト拡散の効果を組み込んで,より現実的な1次元/2次元シミュレーションを行う予定であった.その組み込み方は,拡散を記述する従来の方程式系に準拠したものを予定していた.しかし本年度の研究活動を通して,その従来の方程式系に理論的欠陥があることがわかった.これは当初は認識していなかった問題である.この問題はダストの集積過程に非常に影響するため,不安定性による多重リング形成過程や微惑星形成過程を探求する上で解決するべき問題であった.そこで本研究ではこの理論的欠陥を解決した方程式の再定式化を優先して行った.

その結果,より物理的に適切な方程式系を導出しただけでなく,TVGIという新しい現象を発見するに至った.この過程で得られた知見と方程式系は,今後予定している多次元シミュレーションを行う上で非常に重要である.したがって,当初の研究計画と比べるとやや遅れているものの,従来の問題を解決した方程式系を定式化したことと,新しい現象を発見したという成果を鑑みると,本研究課題はおおむね順調に進展していると言える.今後はまず,新たに定式化した方程式系に基づいて,拡散を含む永年重力不安定性の1次元非線形シミュレーションを行う.続いてガスの乱流粘性をシミュレーションコードに実装し,TVGIと永年重力不安定性の両方を考慮した非線形数値シミュレーションを行う.特にそれらの不安定性の線形/非線形成長の結果形成されるダストリングの幅と半径,リング内のダストとガスの密度比に注目した解析を行う.
細胞折紙－折紙の折畳み技術を利用した細胞の3次元組織の構築

1)微細加工技術を用いて細胞の足場となるマイクロプレートを作製し細胞を折り紙のように折ることで、3次元立体を作製する手法を確立した。2)マイクロプレートに磁性体を埋め込み磁場をかけることで、細胞の形状変化を可能とするアクティブデバイスを作製した。3)幹細胞を立体的に培養しすると骨に分化しやすいことがわかった。4) NIH/3T3とHepG2を立体的に共培養することで、平面状に共培養するより、HepG2のアルブミンの生成が増えることがわかった。5) NIH/3T3を培養した後に、折り畳み展開を繰り返すことで、細胞内のアクチンの配向に影響を及ぼすことがわかった。本研究では、微細加工技術と折紙工学の折畳み技術を利用して、細胞の足場となるマイクロプレートを作製し、細胞を培養した後に折畳むことにより、効率的な細胞の3次元立体構造の形成・能動的な立体形状の変化が可能な手法を確立する。プレートに磁性体を埋め込み外部から磁場をかけるとこで、折畳む形状・タイミングを制御し、従来困難であった細胞培養の過程での能動的な細胞の形状変化を可能とする。H26年度には、微細加工技術を用いて、磁性体入りのマイクロプレートを作製することができた。作製方法は、微細加工技術を用いてパリレン樹脂によるマイクロプレートを作製する方法を応用する。パリレンのプレートの間に磁性体として、パーマロイをパターンした。作製したマイクロプレート上のみに細胞を培養する方法としては、ガラス基板上に細胞の吸着を防ぐことができるポリマー(2ーメタクリロイルオキシメチル・ホスホリルコリンポリマー: MPCポリマー)をコートした。繊維芽細胞がプレート上にのみ培養できることを確認することができた。外部磁場源として、ハンドタイプの永久磁石(ネオジム磁石)を利用し、プレートが外部磁場により動くことが確認できた。さらに、予備実験で、磁性体が入っていないマイクロプレートにDFAT(脂肪細胞より脱分化した間葉系幹細胞)を培養し、細胞の牽引力によりプレートが折畳み、骨に分化する分化誘導培地を加えると細胞が折り畳まれ立体的に培養されている部分のみ骨に分化する傾向がみられた。本研究では、微細加工技術と細胞折紙工学の折り畳み技術を利用して、細胞の足場となるマイクロプレートを作製し、細胞を培養した後に折紙のように折り畳むことにより、効率的に細胞の3次元立体構造を形成する手法と細胞形状を能動的かつ立体的に変化させることができるマイクロアクティブ折紙デバイスの作製を行う。プレートに磁性体を埋め込み外部から磁場をかけることで、細胞を折り畳むタイミングを制御し、従来困難であった細胞培養過程での能動的な細胞の形状変化を可能にする。これにより細胞の立体的な形状変化と細胞の機能発現や分化に及ぼす影響を解析・解明可能になる。H27年度では、磁性体入りプレートの作製と培養用のインキュベーターに入る小型の制御装置の作製を行った。さらに、マイクロプレート上に脂肪細胞より脱分化した幹細胞を培養し、細胞の牽引力によりプレートが折り畳まれ、折り畳まれていないマイクロプレート基板に比べ、骨により分化していることがわかった。所属機関の変更により装置の設置などに時間がかかっているが、目標としているアクティブ折紙デバイスの作製は、ほぼ完了できた。本研究では、微細加工技術と細胞折紙工学の折り畳み技術を用いて、細胞の足場となるマイクロプレートを作製し、プレート上に細胞を培養した後に折り紙のように折ることにより、効率的に細胞の3次元立体構造を形成する手法と、細胞形状を能動的か立体的に変化させることができるマイクロアクティブ折紙デバイスを作製した。アクティブ折紙デバイスは、プレートに磁性体を埋め込み外部から磁場をかけることで、細胞を折り畳むタイミングを制御し、従来困難であった細胞培養課程での能動的な細胞の形状変化を可能にする。これにより細胞の立体的な形状変化と細胞の機能や分化に及ぼす影響を解明することになる。H28年度では、細胞の3次元立体構造の作製では、マイクロプレート上に異なる種類の細胞を培養し、折り畳むことで、多細胞の3次元立体構造の作製に成功した。本研究では、NIH/3T3(繊維芽細胞)とHepG2(ヒト肝癌由来細胞)を用いて、立体的に共培養することで、平面状に共培養するより、HepG2のアルブミンの生成が増えることがわかった。細胞を立体的に共培養することは、細胞がより生体の環境に近い状態となり、細胞の機能を向上させることに重要であることがわかった(論文投稿中)。更に、マイクロプレート上に脂肪細胞より脱分化した幹細胞を培養し、プレートが折り畳まれ立体に培養されることで、平面で培養されるものに比べて、骨へ分化することがわかった。形状を変えることで、分化へ影響することがわかった。所属機関の変更により、装置の設置などに時間がかかってしまった。

今後は、作製した磁性体入りマイクロプレートと制御装置を用いて、細胞を折り畳むタイミングや折畳み形状による細胞の分化への影響を調べる。さらに、細胞の分化を誘導しやすい形状、折畳みのタイミングの最適条件を調べる。28年度が最終年度であるため、記入しない。折紙工学H26年度に作製されたマイクロアクティブ折紙デバイスを用いて、折畳み・展開技術により構築した3次元構造が組織形成における細胞の機能発現や分化への影響を解析し、細胞の立体的形状変化と細胞組織形成の相互作用の関係の解明を目指す。そこで、本年度は、磁性体入りのマイクロプレートを用いて、(i)細胞を折り畳むタイミング、折畳み形状を変え、(ii)折畳み、展開の回数を変えることにより、細胞の分化への影響を調べる。さらに、(iii)細胞を折り畳み立体的に培養することによる細胞の機能発現や分化の影響を観察し、細胞の分化を誘導しやすい形状、折畳み・展開のタイミングの最適条件を探り、高速に3次元立体組織を構築することが出来るかを検討する。予定していた国際学会への参加ができなく使用できなかった。昨年度に研究所の移動があり、研究をスタートするのに時間がかかってしまった。研究を加速するために、人件費として使用する28年度が最終年度であるため、記入しない。技術補佐員を1人雇い本年度研究を加速する予定である。「折り紙工学世界が注目」日本経済新聞朝刊2015年1月25日、「折り紙が技術を変える」朝日新聞朝刊2014年10月13日、「数学,工学に応用される折紙」讀賣新聞朝刊2014年9月5日、「ORIGAMIで広がる未来」印刷新聞朝刊2014年9月18日新聞:読売新聞朝刊2017年2月19日、読売新聞さっぽろライフマガジンZERO11 8月号2016年7月23日
EP4アゴニストは機戒的刺激による骨形成の促進に相乗的に作用する。

歯周炎、不正咬合など、歯槽骨の減少の原因は多数報告されているが、その治療にあたる生体内(in vivo)での骨形成、骨再生のメカニズムは明らかになっていない。一方、矯正治療に用いられる機械的刺激は歯の移動とともに骨形成を促進することが知られている。また、局所において骨代謝を調節する主因子であるPGE受容体のEP4は骨芽細胞に多く局在し、長管骨の形成に特異的に作用すると報告された。今回は生体内おいて、EP4のアゴニストと機械的刺激を同時に作用させることにより、歯槽骨が相乗的に形成される可能性と、骨形成の促進に伴い歯の移動速度が増加することを証明することを目的とした。EP4のアゴニストと機械的刺激による歯槽骨形成の促進作用を生体内で明らかにするために、機械的刺激を用いた歯の移動モデルにおいて局所的EP4アゴニストが投与できるモデルの開発を試みた。以前から使用していたマウスモデルの場合、EP4アゴニストの投与による長管骨の骨形成の効率が悪いこと、また効率を上げるために骨膜への直接投与が必要になるという報告から、ラットを使う実験系に変更した。上顎第一臼歯を近心に移動しながらその口蓋遠心根付近の歯肉に15□g/kg,2times/dayのEP4アゴニストを総計7回投与した。軟X-線、組織学的検討からEP4アゴニスト単独投与群はPBS投与群(コントロール)に比べて、歯の形態、歯槽骨レベル、血管数などに有意な差は認められなかった。EP4のアゴニストと機械的刺激を同時に作用させた群(実験群)と、PBSと機械的刺激を作用させた群(shamコントロール)間には軟X線による歯の移動速度、距離、歯槽骨レベルにおいて統計学的に有意な差が認められなかったものの、実験群の歯の移動距離が増加する傾向は認められた。より詳細なメカニズムを観察するために、歯の移動と投与後の歯と歯槽骨の組織学的検討を行っている。またマウスに比べてラットは大きい為歯を移動させる機械的刺激として用いてきた前歯と臼歯を結ぶcoil springが咬合力に耐えられずに破断するという問題が生じた。そこで臼歯部のみの装置を用いて動物の週齢を減らすことにした。移動させる上顎第一臼歯でその遠心死肉に15μg/kg,2times/dayのEP4を投与した。まずラットの実験モデルの確立とEP4アゴニストの臨床応用を検討するために実験期間中の体重、摂食の変化をモニタリングした結果、EP4単独投与群、機械的刺激+EP4アゴニスト投与群、機械的刺激だけのsham群、コントロール群には有意な差は認められなかった。しかしEP4アゴニスト単独投与群に置いては長期のinjectionに伴い急死することもあった。(2匹/6匹)これらの変更を参考に予備実験を行いEP4アゴニストによる歯の移動速度、距離、歯槽骨レベルを軟X線において観察を行い、その傾向、有意差を観察している。

軟X-線、組織学的検討からEP4アゴニスト単独投与群はPBS投与群(コントロール)に比べて、歯の形態、歯槽骨レベル、血管数などに有意な差は認められなかった。EP4のアゴニストと機械的刺激を同時に作用させた群(実験群)と、PBSと機械的刺激を作用させた群(shamコントロール)間には軟X線による歯の移動速度、距離、歯槽骨レベルにおいて統計学的に有意な差が認められなかったものの、実験群の歯の移動距離が増加する傾向は認められた。より詳細なメカニズムを観察するために、歯の移動と投与後の歯と歯槽骨の組織学的検討を行っている。
マウス形態変異の修飾遺伝子のポジショナルクローニングによる遺伝子間相互作用の解析

マウス突然変異Tail short(Ts)は、異なった発生段階において体軸形成や神経管形成をはじめとする多面的な形態異常を示し、その原因遺伝子は形態形成に重要な役割を持つと考えられる。Tsの原因遺伝子はリボソーム構成タンパクの一つRpl38(ribosomal protein L38)をコードしているが、これがどのように形態形成に関与しているのかは明らかになっていない。これまでの遺伝解析により、Tsヘテロ個体の表現型を優性的に修飾する特定の遺伝子が存在することがわかっている。そこでTs修飾遺伝子の同定を目的とし、(A/JxC57BL/6J)F1の交配を基にした大規模な連鎖解析からTs修飾遺伝子をさらに詳細にマップした。この結果をBACコンティグと照らし合わせると、候補遺伝子はTs(Rpl38)遺伝子自身を含む領域120kbにあることがわかった。cDNA選択法と、BACのゲノム解析から、この領域内にはRpl38の他に幾つかの遺伝子が存在することが確認できている。これらの候補遺伝子についてコード領域の塩基配列の系統間での比較等を行ったが、遺伝子機能の違いにつながるような多型は発見されていない。今後、修飾遺伝子を特定するために、領域内のさらに詳細な多型解析を行うとともに、候補遺伝子について系統間での発現比較を行う。またトランスジェネシスによる修飾効果の変化を指標にして修飾遺伝子を決定したい。