hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
骨膜延長法と高膨張性ポリマーゲルを応用した顎骨再生に関する研究

本研究の目的は、骨膜延長法での骨再生および高膨張性ゲルを生体内で膨張させることにより骨延長装置による機械的刺激から分子的刺激への変化に伴う骨再生への影響について検討することである。本年度は、本課題で開発したφ2.7mmスクリュ-と0.1mm厚のチタン製マイクロメッシュを組み合わせた骨膜延長装置を用いて、骨膜延長法による骨再生を引き続き行い、骨形成が統計学的に有意差をもって有効であることを証明するために評価した。その結果、待機期間7日間、延長速度0.5mm/dayで10日間の骨膜延長後、8週間で評価した所、延長した骨膜下には皮質骨穿孔群では、非穿孔群と比較して骨形成面積が大きく有意差も認められた。この骨膜延長法と組み合わせてハイドロゲルを注入する予備実験を継続したが、ゲル周囲への骨形成を認めるもののゲル自体の吸収が多いため、組織の膨張を維持することが困難で全体として骨形成を大きく促進させるまでには至らなかった。そのため、この方法に適した高膨張性ポリマーゲルを探索するために、アルギン酸ナトリウム、カルボキシメチルセルロース、水酸化カルシウム、リン酸一水素カルシウムなどを中心に各材料を組み合わせて各種ハイドロゲルを作製して検討を続けたが、本年度内に、良好な物性をもつゲルを生成できなかったが、今後も材料や方法の検討を継続していきたいと考えている。なお、本年度の結果は、2007年10月に開催された第1回日米韓口腔顎顔面外科学会合同学術大会で発表した。本年度は骨膜延長法単独での装置開発と至適条件の把握を目標とした。まず骨膜延長法による骨再生を確立するために、本研究では再生させる部位の皮質骨に小口径の骨孔を多数穿孔させた上でマイクロメッシュを挿入して骨膜を牽引する延長デバイスを作製して顎骨欠損モデル動物に適用し骨形成量を経時的に評価した。骨膜延長法に用いるデバイス開発:既製の装置ではサイズ的にも機構的にも適当なものはないので白色家兎に適したものを考案した。φ2.7mm×30mmスクリューと0.1mm厚のチタン製マイクロメッシュを組み合わせて開発した。動物実験:白色家兎の下顎骨をモデルとし、左側を実験側として下顎骨外側皮質骨に直径0.5mmの骨孔を多数穿孔させた後、上記において開発したデバイスを装着。術後7日間の待機期間を設定。その後、0.5mm/dayの速度で10日間の延長を行った。まず予備実験として標本の摘出を延長終了後、4週間、8週間で行い、病理組織学的検索を行い、骨膜延長法による骨形成を評価した。その結果、従来の報告よりも良好な骨形成が得られた。そのため、この条件下で充分な再現性があるのかを確かめるため検証実験を行っている。ポリマーの予備調査:ゲルの強度、膨張率などを調査し、ゲルが高膨張性であり、かつ体内環境下で吸水膨張しうる特性をもつか否かを検討中である。本年度は、昨年度にφ2.7mm×30mmのスクリューと0.1mm厚のチタン製マイクロメッシュを組み合わせて開発した骨膜延長装置を用い、各種条件を設定して骨膜延長法を行った後、病理組織学的検索を行い、骨形成を評価した。その結果、待機期間7日間、延長速度0.5mm/dayで10日間の骨膜延長した群では、延長後8週間で延長した骨膜下に骨形成が観察された。同条件下でさらに皮質骨穿孔をしなかった群と皮質骨穿孔した群を比較すると、皮質骨穿孔した群では良好な骨形成が観察された。高膨張性ポリマーゲルの調製については、まずハイドロゲルを作製するためにアルギン酸ナトリウム、カルボキシメチルセルロースおよび水酸化カルシウム、リン酸-水素カルシウムを各種条件で、組み合わせて混合したが、作製されたゲルを検討したところ、なかなか扱いやすいゲルを生成するのが困難なため、引き続き混合条件や材料を検討中である。なお検討中のゲルを用いて予備実験を行ったところ、注入したゲルが吸収されつつも、ゲル周囲に骨形成が観察されたことから有望な材料であることが確認できた。これらの成果の一部を2006年の5th International Congress of Maxillofacial and Craniofacial Distractionで発表した。

この骨膜延長法と組み合わせてハイドロゲルを注入する予備実験を継続したが、ゲル周囲への骨形成を認めるもののゲル自体の吸収が多いため、組織の膨張を維持することが困難で全体として骨形成を大きく促進させるまでには至らなかった。そのため、この方法に適した高膨張性ポリマーゲルを探索するために、アルギン酸ナトリウム、カルボキシメチルセルロース、水酸化カルシウム、リン酸一水素カルシウムなどを中心に各材料を組み合わせて各種ハイドロゲルを作製して検討を続けたが、本年度内に、良好な物性をもつゲルを生成できなかったが、今後も材料や方法の検討を継続していきたいと考えている。なお、本年度の結果は、2007年10月に開催された第1回日米韓口腔顎顔面外科学会合同学術大会で発表した。
舗装道路表面を新たな反応場として考えるメガシティーの大気環境問題への先駆的研究

本研究では、大気汚染物質の未考慮の「反応場」に注目し、都市大気中に存在するほとんどの有機エアロゾルが最終到達点となる舗装道路表面での化学反応に注目して行っている。舗装道路表面は多くの化学物質が沈着していると考えられ、なおかつ大気より高温になるため、化学反応が促進される舗装道路表面を新しい重要な反応場として提案することを目的としている。早稲田大学、西早稲田キャンパスの明治道路沿いにおいて2018年ー2019年の冬季に、アスファルトを用いてエアロゾルを沈着させる環境試料の採取を行った。このアスファルトの試料を自作したチャンバー内で、高温下で紫外線を照射することで、有機エアロゾルが光分解され揮発性有機物(VOC)が発生するかどうかを調べた。VOCの分析はプロトン移動反応質量分析計(PTR-MS)を用いて分析を行った。その結果、発生したVOCは光化学スモッグの原因物質であるオゾン生成への寄与が高い、ホルムアルデヒドやアセトアルデヒドなどアルデヒド類を中心としたVOCが生成していた。さらに、紫外線の照射強度を一般的な夏季と冬季に観測される強度に設定し、アスファルトから放出されるVOCの放出速度を比較したところ、夏季に設定した紫外線強度の方が、VOCの放出速度が冬季に比べて高くなった。またアスファルトに熱を加えて温度を上昇させると、さらにVOCの放出速度が上がっていた。一方で、エアロゾルが沈着していないアスファルトに紫外線を照射すると、そのアスファルトからもVOCが発生した。このとき、エアロゾルが沈着したアスファルトからのVOCの放出速度を比較したところ、エアロゾルが沈着したアスファルトからのVOCの放出速度が高かった。このことから、舗装道路表面がVOCの発生するための反応場になっていることがわかった。舗装道路表面がVOCの発生するための反応場になっているデータが蓄積されてきているので、当初の研究計画について概ね達成されている。2019年の夏季にも冬季と同様の方法で環境試料を採取し、放出速度の算出をする実験を行う。自作したチャンバー内で1日における紫外線と温度の周期を短時間スケールで再現をして、日内におけるVOCの放出速度を算出する。その後、ボックスモデルを用いて東京都23区内の舗装道路で発生するVOCが、オゾン生成へどの程度寄与しているのか試算を行う。実験に使用する機材を変更する必要があり、その機材の購入が当該年度内に完了しなかったので、次年度に購入することになったため。
降積雪の性状分析機器開発に関する研究

本研は雪害防災対策上、不可欠な降雪・積雪の性状情報を安価で即時的に入手できる高性能な機器を開発し、雪害防除の指針を得るために行われたものである。本研究で行われた主な項目を挙げると1)既存の降雪検知器で沿岸および豪雪山間部で降雪現象の比較観測を行いその性能を調べ、併せて積雪の物理試験を行って地域特性を整理した。2)既存の観測装置はまず高価で精度に問題点がある。本研究ではこの点を検討し、低廉で測定簡易なセンサ赤外線発光ダイオ-ドを素材とする次の4つの方式による装置を作製した。(1)スリット方式(2)複数スリット方式(3)シルエット方式(4)受雪板反射方式これらはそれぞれで特徴をもつがそれを総括すると、従来式の降雪有無の確認に留まらず粒度分布や形状も認識し吹雪の降雪片も捕捉できるように開発した。その性能は従来の機器より優れ安く作製できる見通しを得た。3)上とは別に、情報工学的方法としてビデオカメラ、イメ-ジプロセッサ及び演算処理高速コンピュ-タ-を使って降雪片の性状を分析できるシステムを確立した。4)降積雪の観測から雪害発生の予測に関する指標を提案した。以上の詳細は研究成果報告書して一冊にまとめ印刷製本し、関連研究機関に郵送配布した。本年度は、(1)新型の降雪検知器2台を試作し試験観測を行なう、(2)前項の観測機器や他の気象要素によるデータ収録を目的とした多チャンネルディジタル記録システムを開発する、(3)フィールド調査により降雪粒、積雪断面、雪質、降雪状況などを把握し、機器観測のデータと付き合わせ装置の信頼性を高める方策を検討する、(4)超音波式降積雪計の改良を行なうためのフィールド実験を行なう、等が予定されていた。しかるに、秋田においてこの冬季シーズンは稀にみる少雪となり、主として第12項目が実施できる結果となった。この年度における成果は次の通りである。1.新型の降雪検知器として、降雪片性状分析装置を設計・試作した。この装置はシルエット測定方式を採用し、降雪片の実効面積に応じたアナログ出力電圧が得られる。装置が降雪片を正確に認識するための、誤動作回避システムがハードウェアおよびソフトウェアによって達成されている。機器の較正値は1v/cm^2である。2.前項の測定器により試験観測を秋田高専において行なった。観測期間内の12月末1月上旬において相当量の降雪があり下記の知見を得た。a)降雪の粒径分布は激しく降る場合小さい降雪片が卓越する。しかし雪が止んでくるに従がい大きい降雪片が卓越する。b)単位時間内の降雪頻度が同じであれば、-3°C以下の気温の時小粒径の降雪片が卓越し、これを越える気温では大粒径の降雪片が増加する。c)降雪の粒径の度数分布は、対数正規型のように見られる。これは昨年度のイメージプロセッサによるものと同様の結果である。d)降雪時間間隔の度数分布は対数正規型のように見られる。前述c)の結果と合わせ、これは雪の降るメカニズムに対応すると考えられる。本年度も引き続き赤外線反射ビ-ムセンサによる降雪検知器で山間豪雪地帯と海岸平野部(秋田高専寒冷センタ-)の比較観測を行った。その結果この赤外線センサは豪雪地で降雪検知性能が良く日降雪量とは90%以上の精度で対応していることを確認した。しかし降雪の形状認識等さらに機器性能を高めるため、本年度は新たに試作していた次の4つの装置をほぼ完成させた。(1)スリット方式、(2)複数スリット方式、(3)シルエット方式、(4)受雪板反射方式。従来型との比較観測によると明らかに試作器の分解能が優れ、従来困難とされていた応答速度の早い降雪片も捕捉でき、さらに降雪片の粒度も分析できることを確認した。従ってこれまでよりも安価で高性能の雪の観測機器作製が可能となり、本研究によって製品化の見通しが得られた。

一方、降雪状況をビデオカメラで撮影し、画像処理器を用いて二値化を行い、情報工学的手法により降雪片の分析を行うシステム開発を行っていたが、本年度はほぼこれを完成させた。このシステムは降雪片の断面積をアナログ的に測定し記録するもので、上の降雪片カウント方式とは明らかに異なる。このシステムはコンピュ-タ-の性能向上により将来発展する可能性はきわめて高い。また豪雪地で3年間積雪観測を行ってきたが、本年度は暖冬とはいえ雪質の経時変化を比較的良く観測できた。これ以外に山形蔵王、弘前平野の雪質の観測も行われ、それぞれの地域特性に関する知見が得られた。観測はまだ完結していないが、現在まで得られた結果を総括して3年間の研究成果報告書とし、一冊にまとめて印刷し配布した。
殺菌性ペプチド・デフェンシンの遺伝子発現機構の解明

デフェンシン(カチオニックペプチドとも呼ばれる)は、好中球の顆粒内に存在する殺菌性ペプチドであり、グラム陽性菌、陰性菌のみならず真菌、ウイルスに対して広い抗微生物作用を示す。今までの研究から、デフェンシンは骨髄の未分化な好中球によって産生される可能性が示されているが、デフェンシンの遺伝子発現が好中球の成熟過程でどのように調節されているかまだ明らかにされていない。そこで、本研究では、デフェンシンの遺伝子発現機構について検討した。まず、デフェンシンのcDNAを検索したところ、デフェンシン(CP)-1と-2に対して3種類のcDNAが得られ、デフェンシン-1と-2が複数の異なる遺伝子によってコードされる可能性が示唆された。実際、デフェンシン遺伝子を単離したところ、4つの遺伝子クローンが得られ、それぞれ2つがデフェンシン-1および-2遺伝子の対立遺伝子であることがわかり、その可能性が確かめられた。また、デフェンシン遺伝子のプロモーターについて検討したところ、転写開始部位の上流約400塩基にプロモーターが存在し、デフェンシン-1遺伝子のほうが-2遺伝子よりも2倍強いプロモーター活性を示すことがわかった。さらに、in situ hybridizationによって骨髄細胞のなかでどのような細胞がデフェンシンのmRNAを発現しているかを調べたところ、前骨髄球、骨髄球はmRNAを発現するが、成熟好中球、単球-マクロファージ系、リンパ球系、好酸球系の細胞はmRNAを発現しないことがわかった。これらの結果から、デフェンシンは、複数の異なる遺伝子によってコードされ、それらの発現は骨髄での好中球の成熟過程において転写レベルで調節されていることがわかった。デフェンシン(カチオニックペプチドとも呼ばれる)は、好中球の顆粒内に存在する殺菌性ペプチドであり、グラム陽性菌、陰性菌のみならず真菌、ウィルスに対して広い抗微生物作用を示す。さらに、難治性感染症を繰り返すChediak-東症侯群や好中球の顆粒欠損症においてデフェンシンの低下が認められることから、デフェンシンは生体の感染防御反応において重要な役割を果たすと考えられている。しかし、これらの疾患が、どのような異常によっておこるのかまだ明らかにされていない。そこで、本研究では、正常の骨髄細胞におけるデフェンシン遺伝子の発現機構を検討し、それがデフェンシン異常症においてどのように変化しているかを解析することによって、デフェンシン異常症の病態の解明を試みた。まず、骨髄細胞のなかで、どの細胞が、どの段階でデフェンシンのmRNAを発現するかをin situ hybridization法で検討した。その結果、デフェンシンのmRNAは、myeloblastではわずかにしか認められないが、promyelocyteやmyelocyteに分化するとほとんどの細胞がmRNAを発現するようになることがわかった。しかし、metamyelocyteに成熟するとmRNAは減少し、さらに好中球に成熟するとmRNAはほとんど見られなくなることがわかった。これらの結果から、デフェンシン遺伝子は、好中球のある限られた成熟段階でのみ発現されることがわかった。さらに、デフェンシン遺伝子を単離し、その構造を明らかにしたところ、デフェンシン遺伝子は3個のエキソンから成ることが分かった。また、5'上流領域にglucocorticoid regulating elementが存在することから、デフェンシン遺伝子の発現は、glucocorticoidによって調節される可能性が考えられた。今後、さらにデフェンシン遺伝子の転写調節機構について検討するとともに、デフェンシン異常症について解析していきたい。さらに、難治性感染症を繰り返すChediak-東症候群や好中球の顆粒欠損症においてデフェンシンの低下が認められることから、デフェンシンは生体の感染防御反応において重要な役割を果たすと考えられている。

本研究では、デフェンシンの遺伝子を単離し、その転写調節領域を解析することによってデフェンシンの遺伝子発現機構を検討した。まず、デフェンシンの遺伝子を単離するためにゲノミックライブラリーをスクリーニングしたところ、4つの遺伝子クローンが得られた。それらクローンの塩基配列を調べたところ、2つはデフェンシン(CP)-1をコードし、残りの2つはデフェンシン(CP)-2をコードすることがわかった。さらに、ゲノミックDNAと得られた遺伝子クローンDNAをサザンブロットで解析したところ、同様のパターンが見られたことから、得られた遺伝子クローンは、それぞれデフェンシン-1および-2遺伝子の対立遺伝子であることがわかった。つぎに、polymerase chain reaction法を用いて遺伝子クローンの5'上流領域から種々の長さのDNA断片を調製し、これらDNA断片をルシフェラーゼ遺伝子に組み込み、細胞にトランスフェクションした。その結果、デフェンシン遺伝子のプロモーターは、エキソン1の上流約400塩基に存在し、デフェンシン-1遺伝子のほうが-2遺伝子よりも2倍強いプロモーター活性を示すことがわかった。これらのことから、デフェンシン-1と-2は、2つの異なる遺伝子によってコードされ、それらの発現は転写レベルで調節されている可能性が考えられた。
技術革新が労働市場に与える影響とそれに伴う最適な政策対応について

ロボットや人工知能などの破壊的な技術革新が、雇用、賃金と長期的なマクロ経済にもたらす影響とそのメカニズムを明らかにする。技術革新や自動化は一般的に、生産性向上をもたらし国内総生産を向上させるものと考えられている。しかし自動化により定型的な仕事に就く労働者が代替されることを考えると、彼らの賃金低下あるいは失業によ需要停滞が、生産性向上の効果を上回り、国内総生産を却って低下させる可能性がある。その場合、技術や資産への課税などが、経済成長を支える効果を持ちうる可能性が生まれる。本研究では、実証・理論・最適政策の三側面から、上記のトレードオフを明らかにする。
炎症局所で多核白血球が発現するタンパク合成能の時間的変貌に関する研究

ウサギ腹腔の炎症について、その早期および後期の代表として5時間と24時間を選び、これらの時間に浸出している多核白血球のRNAおよびタンパク合成能を検索し、この両者の多核白血球はいずれもこれらの合成能を保っていることが証明された。これらの早期および後期の多核白血球からpolyA^+RNAを抽出し、cDNAを作製、flファージベクターを利用して、大腸菌を形質転換し、cDNAライブラリーを構築、ヘルパーファージを用いてssDNAを産生させ、対合しないssDNAのみ選択し、dsDNAに変換し、5時間マイナ24時間と、24時間マイナス5時間の2種の差し引きライブラリーを作製した。さらに100クローンづつを選び、個々にdifferential hybridizationを実施し、5時間および24時間の多核白血球にそれぞれ特異的に発現されているクローンを選別した。これらのcDNAからsenseおよびanti-senseRNAを作製し、炎症各期の多核白血球のmRNA分画についてcytoplasmic hybiridizationを実施した。その結果、炎症早期に発現しているクローンとしてはIL-1β,IL-1ra,NAP-1,Act2,MRP8,MRP14,fMLPR,およびγ-actinの8種が同定された。また、炎症後期のみに発現されているものとしてはferrtinL鎖が同定された。これらの他に、炎症の中間期に発現されているものとしてferritinH鎖の遺伝子が確認された。また、炎症に深くかかわっているとされる、TNFα、およびMCP1はこれらのライブラリー中に検出されず、多核白血球以外の細胞によって作られているであろうと推測された。これらの事実は、従来炎症局所に浸出した後は貧食能と代謝爆発をしたのちに、単に死んでいくと考えられていた多核白血球が炎症早期はもとより、炎症後期に至っても活発なタンパク合成を営み、しかも、その内容が早期と後期においては異なっているという、新しい現象を明かにできたと考える。ウサギ腹腔のカゼイン炎症について,その早期の代表として5時間を,後期の代表として24時間を選び,これらの時間帯に滲出した多核白血球のRNA及びタンパク合成の様子を調べた結合,多核白血球は炎症早期には勿論,後期にもこれらの合成能を保っていることを明らかにした。これらの早期及び後期の多核白血球からpolyA^+RNAを抽出し,cDNAを作成,f1phage intergenic regionを有するvectorを用いて,大腸菌XL1flueを形質転換し,cDNAライブラリ-を構築した。このライブラリ-からhelper phageを用いてssDNAを産生させ,一方の時間から得られたものをphotofiotin標識し,他方とhybridizeさせ,hybridizeしなかったもののみを選択し,dsDNAに受換,差引きライブラリ-を作成した。さらに,5マイナス24,逆の24マイナス5から任意に100クロ-ンを選び,個々にdifferential hybridizationを実施し,5時間及び24時間の多核白血球にそれぞれ特異的に発現されていると考えられる候補を選択した。さらに,この特異性を確認し,炎症における発現動態を知る目的で,これらの候補クロ-ンから得られたcDNA及びantiーsenseRNAをプロ-ブにして,炎症各時期の滲出細胞から調整したmRNA分画についてcytoーplasmic hybridizationを実施した。その結果,炎症早期に主として発現しているクロ-ンとして7種,炎症後期に主として発現しているものとして1種,炎症早期から後期にかけて持続的に発現しているものを1種,計9種のクロ-ンを同定することに成功した。

すなわち,本年度計画したように,炎症の場に滲出した多核白血球は単に死に行く細胞などではなく,炎症後期に至るまで活発にタンパク合成を行なっており,しかも,炎症の時間に応じてその合成の中身が変化していることを実証できた。現在,これらのクロ-ンの構造分析が進行中である。ウサギ腹腔の炎症について、その早期および後期の代表として5時間と24時間を選び、これらの時間に浸出している多核白血球のRNAおよびタンパク合成能を検索し、この両者の多核白血球はいずれもこれらの合成能を保っていることが証明された。これらの早期および後期の多核白血球からpoly A^+RNAを抽出し、cDNAを作製、f1ファージベクターを利用して、大腸菌を形質転換し、cDNAライブラリーを構築、ヘルパーファージを用いてssDNAを産生させ、対合しないssDNAのみ選択し、dsDNAに変換し、5時間マイナス24時間と、24時間マイナス5時間の2種の差し引きライブラリーを作製した。さらに100クローンづつを選び、個々にdifferential hybridizationを実施し、5時間および24時間の多核白血球にそれぞれ特異的に発現されているクローンを選別した。これらのcDNAからsenseおよびanti-senseRNAを作製し、炎症各期の多核白血球のmRNA分画についてcytoplasmic hybiridizationを実施した。その結果、炎症早期に発現しているクローンとしてはIL-1β,IL-1ra,NAP-1,Act2,MRP8,MRP14,fMLPR,およびγ-actinの8種が同定された。また、炎症後期のみに発現されているものとしてはferrtinL鎖が同定された。これらの他に、炎症の中間期に発現されているものとしてferritinH鎖の遺伝子が確認された。また、炎症に深くかかわっているとされる、TNFα、およびMCP1はこれらのライブラリー中に検出されず、多核白血球以外の細胞によって作られているであろうと推測された。これらの事実は、従来炎症局所に浸出した後は貧食能と代謝爆発をしたのちに、単に死んでいくと考えられていた多核白血球が炎症早期はもとより、炎症後期に至っても活発なタンパク合成を営み、しかも、その内容が早期と後期においては異なっているという、新しい現象を明かにできたと考える。
陽子線照射による水の微弱光を用いた線量分布推定法　－チェレンコフ光との識別－

チェレンコフ放射が起こる陽子線しきいエネルギー(約120 MeV)以下で照射した陽子線に起因する水の微弱な発光現象(以下、微弱光とする)は線量分布をよく再現し、陽子線がん治療における簡便な三次元線量分布推定への応用が期待される。しかし陽子線治療で使用される200 MeV程度の高エネルギー陽子線を水に照射すると、微弱光と波長分布が類似するチェレンコフ光も発生する。チェレンコフ光は線量分布を再現しないので、微弱光を用いた線量分布推定において除去する必要がある。本研究の目的は微弱光とチェレンコフ光の伝搬の違いを利用して微弱光成分だけを導出し、線量分布推定を行う手法を確立することである。2018年度は測定装置の構築ならびに診断用X線、高エネルギー電子線照射による水の発光現象と伝搬を測定した。構築した測定装置の概要を示す。20 cm角の水ファントムに垂直下向きに放射線を照射する。水ファントム側方20-40 cmの位置に設置した高感度CCDカメラで水の発光を撮影する。水ファントムーCCDカメラ間距離を適宜変更しながら撮影することで、微弱光とチェレンコフ光の伝搬の違いを測定する。発光は微弱なため、撮影中に遮光する暗箱も制作した。理論的に微弱光しか発生しない診断用X線(80 kVピーク)、ほぼチェレンコフ光しか発生しない6 MeV電子線をそれぞれ水ファントムに照射する実験を行い、測定装置の確認ならびに微弱光とチェレンコフ光の伝搬の違いを確認した。水ファントム側方20-40 cmの位置でそれぞれ水の発光を撮影し、制作した測定装置に問題がないことを確認した。また水ファントムーCCDカメラ間距離を遠ざけるにつれて、微弱光強度がチェレンコフ光強度より急速に小さくなる傾向が観測され、伝搬の違いを利用した発光の識別の可能性が示唆された。実験装置の構築がおおむね終了し、微弱光とチェレンコフ光それぞれの発光現象の撮影も可能であることが確認されている。また、診断用X線、高エネルギー電子線を用いた測定により、微弱光とチェレンコフ光の伝搬の違いが示唆される結果も出ている。よって研究はおおむね順調に進展していると考えられる。陽子線照射における微弱光とチェレンコフ光の識別実験を行う。単一エネルギー陽子線照射時においては、陽子線飛程より深い位置に即発ガンマ線に由来するチェレンコフ光のみが存在する領域がある。その領域の発光を用いてチェレンコフ光の伝搬を測定し、陽子線飛程より浅い領域において、チェレンコフ光成分を除去することで、微弱光分布を導出する。導出した微弱光分布と線量分布を比較することで、微弱光を用いた線量分布推定精度を検証する。また、診断用X線、高エネルギー電子線を用いた測定による、微弱光、チェレンコフ光の伝搬の違いを利用した、陽子線照射時における両発光の識別も試みる。ただし診断用X線を用いた微弱光測定では、発光が非常に微弱なため雑音が多い。データの精度検証もさらに進める必要がある。

陽子線照射における微弱光とチェレンコフ光の識別実験を行う。単一エネルギー陽子線照射時においては、陽子線飛程より深い位置に即発ガンマ線に由来するチェレンコフ光のみが存在する領域がある。その領域の発光を用いてチェレンコフ光の伝搬を測定し、陽子線飛程より浅い領域において、チェレンコフ光成分を除去することで、微弱光分布を導出する。導出した微弱光分布と線量分布を比較することで、微弱光を用いた線量分布推定精度を検証する。また、診断用X線、高エネルギー電子線を用いた測定による、微弱光、チェレンコフ光の伝搬の違いを利用した、陽子線照射時における両発光の識別も試みる。ただし診断用X線を用いた微弱光測定では、発光が非常に微弱なため雑音が多い。データの精度検証もさらに進める必要がある。本研究では水ファントムーCCDカメラ間距離を適宜変更しつつ、陽子線照射時における水の発光現象(微弱光及びチェレンコフ光)を撮影することで両発光の伝搬の違いを測定し、識別を行う。2018年度の研究では主に診断用X線・高エネルギー電子線を用いて両発光の測定を行った。よって、陽子線照射時における両発光の識別に適した水ファントムーCCDカメラ間距離に不確定要素があり、距離変更を最適に行う治具の制作を行わなかった。2019年度には陽子線照射時における両発光の識別に適した距離を確定し、距離変更を最適に行う治具の制作を行う予定である。
マルチメソッドによる孤食・共食が不適切な食品選択に及ぼす影響の解明

本研究は、精度の高い研究デザインと適切なサンプルサイズの下、自記式質問紙調査による定量的分析と、自由回答からのAGA(Associative Group Analysis)およびインタビュー調査による定質的分析を組み合わせたマルチメソッド法を用い、孤食・共食の「いつ/どこで/誰と食べるか」の種々の場面における食品選択との関連を、環境、生活習慣等背景要因を考慮に入れた上で解明し、不適切な食品選択になりやすいハイリスク要因低減のためのアプローチ法を提唱することを目的としている。本年度は最終年度として、定量的分析では大学生における孤食の実態解明、特徴に関する分析を進めてきた。その結果、朝食、昼食、夕食のそれぞれの場面における孤食群の特徴が明らかとなった。朝食においては、孤食は低学年、独り暮らしまたは寮、過食を気にしている者において孤食が認められ、野菜摂取が少なくなることが問題だった。他方、昼食、夕食に於いては、高学年、生活費が高い者、奨学金受給者で有意に孤食が多かった。また、孤食をしている群は、基本孤食を楽しんでおり、健康意識が高く、外食が多いことも明らかとなった。定質的分析結果と併せて、考察を行い、報告を行って行く予定である。他方、朝食、昼食、夕食とも高い欠食率が認められ、朝食では女性が、昼食、夕食では男性の欠食が多かった。現在論文については、最終的な投稿準備に向け、調整を行っているところである。本結果については、協力していただいた各機関、各大学の担当者に文書の形で示して報告を行った。本研究は、定量的分析と、定質的分析を組み合わせたマルチメソッド法を用い、日本人の孤食・共食の「いつ/どこで/誰と食べるか」の種々の場面における食物選択との関連を、環境、生活習慣等背景要因を考慮に入れた上で解明し、不適切な食物選択になりやすいハイリスク要因低減のためのアプローチ法を提唱することを目的としている。初年度である今年度は、調査協力を得る機関との研究協力体制の整備、プレインタビューより得た情報も反映した自記式質問紙調査票の作成、プレテストを行い、関連機関でのアンケート調査を実施した。またより幅広い層での孤食・共食に関するエビデンス蓄積のため、対象を追加し、既存データでの解析も併せて行い学会にて報告した。1.プレインタビュー調査の実施自記式質問紙調査票項目の絞り込みを行うため、対象者に孤食・共食にかかわるプレインタビューを行った。その結果、孤食・共食に対するイメージや重視している点、環境、文化的背景や心理社会的要因が明らかとなった。2.調査票の作成、アンケート調査の実施プレインタビュー、先行研究をもとに自記式質問紙調査票を作成、研究協力体制が整った機関より調査を実施した。調査項目としては、生活習慣、食環境心理社会的因子などの背景要因の他、食事摂取状況を把握するため信頼性・妥当性の検討された食事調査票を用いた。作成した調査票は、まず少数にてプレテストを行い、内容を吟味したのち、最終的な調査票とし、準備が整った機関に配布、アンケート調査を実施した。現在は、データの確認、ならびにデータベース作成を行っており、作成が終了し次第、基本属性等の解析を始める。本研究は、精度の高い研究デザインと適切なサンプルの下、定量的分析と定質的分析を組み合わせたマルチメソッド法を用い、成人以降の「いつ/どこで/誰と食べるか」の種々の場面と食品選択との関連を、環境、生活習慣等背景要因を考慮に入れた上で解明し、不適切な食品選択になりやすいハイリスク要因低減のためのアプローチ法を提唱することを目的としている。本年度は、これまでエビデンスが殆どない若年成人を対象とした自記式質問紙調査の実施ならびに解析を行い、孤食・共食や「いつ/どこで/誰と食べるか」の種々の場面における食品選択との関連を、生活習慣、食環境などの背景要因を考慮にいれ包括的に検討してきた。一方、中高年成人においては、居住形態の違いが食品選択に差をおこぼすことを報告した。自記式質問紙調査票では十分に把握できないこれらの背景要因をより深部まで明らかにすることを目的に行う質的調査では、現在対象者の絞り込みと協力の要請を進めており、許可が取れ次第、順次調査を行っているところである。若年成人を対象とした量的調査は最終的に当初の目標をわずかに下回ったが、詳細な解析には足りうる対象者数となった。現在、共食、孤食に分けてそれぞれの特徴についての解析を実施しているところである。合わせて入手した自由回答におけるAGA解析も、進めている。本研究は、精度の高い研究デザインと適切なサンプルの下、自記式質問紙調査による定量的分析とAGA、ならびに聞き取り調査による定質的分析を組み合わせたマルチメソッド法を用い、成人以降の「いつ/どこで/誰と食べるか」の種々の場面と食品選択との関連、ならびに「なぜそれを選ぶか」食品選択に至る要因探索を、環境、生活習慣等背景因子を考慮に入れた上で解明し、不適切な食品選択になりやすいハイリスク要因低減のためのアプローチ法を提唱することを目的としている。本年度は、前年までに収集した若年成人を対象とした調査票の解析を継続、男女異なる共食、弧食行動の背景の違いが明らかとなった。また、量的調査では「なぜか」までは十分に把握されないことから、「いつ/どこで/誰と」食べるのは「なぜか」、および対象者の背景や価値観が種々の場面における食品選択にどのように影響を及ぼすかについて、個別に聞き取り調査を実施してきた。

一方、中高年成人においては、調査票の解析から現在の自身の健康状態だけでなく、人とのつながり等、特に外部との接点や、居住している地区の環境が、若年成人以上に適切な食品選択の可否につながることが示唆されたことから、現在より踏み込んだ解析と論文化を進めているところである。なお、現時点では、質的調査の対象が一部特性に限られてしまっていることから、対象者の年齢構成・背景を拡大し引き続き聞き取り調査のデータ収集を進めて行く予定である。量的調査はほぼ終了しており、様々な方面からの詳細な解析を進めている。質的調査についてもおおむね順調な状況ではあるが、量的論文で明らかになったことへの更なる洞察につながるようさらに検討を進めていく。本研究は、精度の高い研究デザインと適切なサンプルの下、自記式質問紙調査による定量的分析と、自由回答からのAGAおよびインタビュー調査による定質的分析を組み合わせたマルチメソッド法を用い、成人以降の「いつ/どこで/誰と食べるか」の種々の場面における食品選択との関連、ならびに「なぜそれを選ぶか」の食品選択に至る要因探索を、環境、生活習慣等背景因子を考慮に入れた上で解明し、不適切な食品選択になりやすいハイリスク要因低減のためのアプローチ法を提唱することを目的としている。本年度は最終年度として、これまでに収集した特に若年成人における調査票の解析を中心に行ってきた。その結果、主として学生を対象とした若年成人調査においては、男女や朝食・昼食・夕食かにおいて異なる共食、孤食の特徴の違いが明らかとなった。中でも、一人暮らしか、奨学金受給者か、月あたりの収入が多いか否かが、有意に孤食と関連しており、朝食孤食者においては野菜摂取が少ない、夕食孤食者においては食事時間が5分以内のquick eaterが多いことが明らかとなった。他方、中高年成人においては、自身の健康状態だけでなく、人のつながり等外部との接点や居住地区、居住環境が、若年成人以上に健康的な食品選択の可否につながることが示唆され、特に外部との接点を持たないことによる孤食や不健康な食品選択のリスクは男性で高くなることが明らかとなった。また並行して行っている量的調査については、定量的調査では十分に把握できない「なぜそれを選ぶのか」について、対象者の年齢構成や地域、背景を変えて、ワークショップを行ったり個別に聞き取り調査を実施、データの整理を進めてきた。研究そのものはおおむね順調な進行であったが、量的調査における解析、論文化にあたり、時間を要している。具体的には、若年成人調査データにおける解析から、男女や朝食・昼食・夕食かにおいて異なる共食、孤食の特徴の違いが明らかとなったが、その背景因子については多様であり、それぞれの生活習慣や生活行動の特性が影響を与えていることが強くうかがえることから、いくつかのサブグループに分けて検討を行ない考察を行なっていく必要が考えられた。他方、質的調査については、データ整理の為の人員確保ができず、おおむね方針通り進行はしているものの、少々遅れが生じている。上記、量的調査で明らかになったことへのさらなる洞察につながるよう、かつ提言につながるようなデータの整理を行なうとともに、報告の仕方について協力いただいた複数の大学の意向も踏まえ、参加者へ向けた不適切な食品選択になりやすいハイリスク要因低減のためのアプローチ法を提唱できるような媒体の作成や準備を進めて行く。
新規RORγ転写共役因子を標的とした去勢抵抗性前立腺癌免疫療法の開発

飛行時間質量分析計によりRORγの新たな転写共役因子としてDGCR14 (ESS2と改名)を同定したため、前立腺癌増悪との関連を調べるためin vitroの実験を中心に行った。ESS2は臓器による発現量が異なるため、前立腺癌におけるESS2細胞の発現を検討した。その結果、ESS2はアンドロゲン感受性前立腺がん細胞株であるLNCaPよりも、アンドロゲン非感受性の前立腺癌細胞株であるDU145およびPC3で高発現していた。またアンドロゲン除去状態で培養したLNCaP細胞でもESS2の発現が上昇していた。ESS2の蛋白精製施行したところ、ESS2は染色体構造維持に関するクロマチンリモデリング因子BAZ1やリン酸化酵素RSK2と相互作用することが分かった。スプライソソームに含まれる蛋白Sart-1とESS2を蛍光免疫染色したところ、ESS2はスプライソソームと共局在することが分かった。またLuciferase assayではESS2はAR+DHT投与下に活性化したESS2shRNAレンチウイルスをPC3細胞とDU145細胞に導入しESS2ノックダウン安定株を樹立し、ノックダウン効果をRT-PCRで確認した。その発現制御解析をおこなったところ、前立腺癌増悪因子であるWNT5Aや、ケモカイン関連遺伝子群が、マイクロアレイおよびRTqPCRにおいて変動が観察された。またアクチン、DAPIで二重染色したところESS2ノックダウンPC3細胞で突起が多く伸び細胞の形状を変化させることが分かった。2018年4月に東京大学から帝京大学へ異動したのだが、帝京大学の基礎研究室が全く稼働していなかったため研究室の整備から開始せざるを得なかったため、予定よりも実験が遅れている。引き続き樹立したPC3 ESSノックダウン細胞株およびDU145 ESS2ノックダウン細胞株のin vitroの実験を進めるとともに、ヌードマウスに移植しvivoでのESS2の効果をみる予定である。またヒト前立腺全摘除検体パラフィン切片よりRNAを抽出しESS2の発現、RORγの発現を調べる予定である。平成30年4月に東京大学から帝京大学に異動したため、マウス実験を行うにあたって動物実験講習の受け直しや、ラボの整備から開始したため大幅に遅れ、次年度よりマウス実験の費用にあてることになった。
成人双生児の認知処理速度のペア内差異からみた認知機能の超早期発見研究

認知症予防・治療には、明白な認知機能障害が生じる前に対策を実施する必要がある。本課題は早期に低下する認知機能に着目し疫学研究を実施した。双生児研究法により、遺伝・家庭環境要因を調整し変数間の関連が検討可能である。加え、表現型の分散が遺伝・環境要因からどの程度影響を受けているか検討可能である。抗酸化能力のある栄養素(ビタミンC、ビタミンE、αカロテン、βカロテン)と短期記憶の関連を、双生児研究法を用い検討した。抗酸化物質摂取量は短期記憶得点と有意な関連はなく、遺伝・家庭環境要因の調整後でも同様であった。ビタミンE摂取量と年齢の交互作用項は、遺伝・家庭環境要因調整後も短期記憶得点に対して有意であった。加え、ビタミンE摂取量が大きい群では短期記憶得点と年齢の負の関連度合が小さかった。脳体積と脳活動の分散に遺伝要因が占める割合(遺伝率)を双生児研究法を用い推定した。言語に関する脳活動は脳磁図により計測され、左前頭葉のlow-γ帯域の事象関連脱同期の遺伝率は約50%と推定された。脳体積はMRIにより計測され、総脳体積は90%、灰白質体積は91%、白質体積84%の遺伝率が推定された。先年度より乳製品摂取量が認知機能と関連が見られたので、その特徴的な栄養素であるカルシウムに着目した。地域在住60歳以上の米国人から収集されたデータを用い、血清カルシウム濃度と認知機能の関連を検討した。男性において血清カルシウム高値群は低値群と比較して、有意に認知機能得点が低かった。女性では有意な関連は認められなかった。本研究により、遺伝要因に関わらずビタミンE摂取が加齢による認知機能低下を緩和する可能性が示唆された。加え、男性において血清カルシウム濃度が認知機能低下の指標になる可能性が示された。認知機能と深く関連のある脳体積と脳活動に遺伝要因が影響していることが示された。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、認知症・軽度認知障害に先立つ認知機能低下に影響する要因を双生児研究法によって特定し、実効ある保健指導対策の確立に資することを目的とする。双生児研究法は、遺伝・家庭環境を共有する成人双生児を対象とすることにより、通常の方法では測定困難な素因(遺伝・家庭環境を含む)の影響を除去した上で、認知機能に影響する環境要因を特定することができる有力な研究方法である。特に、食事要因、食品摂取に影響する摂食・嚥下障害、認知機能と密接に関連がある精神要因に着目した。大阪大学大学院医学系研究科附属ツインリサーチセンターが実施する双生児検診に参加した地域在住の成人双生児ペア297ペアを対象とする横断研究を実施した。食事要因として乳製品摂取量、摂食・嚥下障害と短期記憶における関連を検討した。男性においてのみ乳製品摂取量が大きいものは有意に短期記憶が高得点であることが示され、その関連は遺伝・家庭環境要因を調整した後でも同様であった。摂食・嚥下障害を有する群は有さない群と比較して有意に短期記憶得点が低いことが示された。その関連は遺伝・家庭環境要因の調整後でも同様の傾向が示されたが、統計学的有意差は認められなかった。精神要因の検討として、うつ症状と主観的記憶愁訴における関連を検討した。うつ症状が強いものは有意に主観的記憶愁訴が強いことが示され、その関連は遺伝・家庭環境要因を調整した後でも同様であった。乳製品摂取、摂食・嚥下障害、うつ症状の把握・改善は、遺伝・家庭環境に関わらず認知機能低下の早期発見・予防に効果的であることを示唆した。本研究の限界として対象者数が少ないこと、横断調査のため因果関係については言及できない点がある。統計解析可能な対象者数のデータが集まったため。加えて、本年度に原著論文2編を国際雑誌に受理・掲載され、2編の学会発表を実施したため。

地域在住60歳以上の米国人から収集されたデータを用い、血清カルシウム濃度と認知機能の関連を検討した。男性において血清カルシウム高値群は低値群と比較して、有意に認知機能得点が低かった。女性では有意な関連は認められなかった。本研究により、遺伝要因に関わらずビタミンE摂取が加齢による認知機能低下を緩和する可能性が示唆された。加え、男性において血清カルシウム濃度が認知機能低下の指標になる可能性が示された。認知機能と深く関連のある脳体積と脳活動に遺伝要因が影響していることが示された。本年度検討していない他の要因について認知機能との関連を検討していく。例えば、食事パターン、食品群、栄養素と認知機能の関連を検討していく。28年度が最終年度であるため、記入しない。
プラズマ熱・粒子負荷が対向壁へ及ぼす新しい効果

新しいプラズマ-表面相互作用として以下の研究を展開した:(1)磁場閉じ込め熱核融合炉における、ダイバータ板の深刻な熱負荷の低減のために、ITER(国際熱核融合実験炉)にて本命とされる窒素を含む重水素プラズマとタングステン(W)材料の相互作用を広い表面温度範囲に亙って調べた。700 900 K程度の温度範囲で窒化物の検出並びにナノウイスカー状の構造の形成を発見した。1300 1500Kの高温ではネオンの場合と同様に皺構造が確認された。一方、プラズマ中に、クライオポンプの機能低下をもたらすと危惧される、アンモニアの前駆体であるNDラジカルの発光を分光的に明らかにした。(これらの成果は国際誌Nuclear Fusionに掲載)(2)Wとヘリウム(He)との相互作用によりW材料表面に形成される繊維状ナノ構造(ファズ)の成長過程解明の鍵の一つとなる、ファズの結晶性と結晶粒面方位分布について電子線・X線の回折を駆使して、α-phase Wのそれらと比較することにより論じた。(3)TiC,カリウム(K)やThO2などがドープされたWにフェムト秒レーザー掃引照射により500 nmの溝ピッチを持つLIPSS(Laser Induced Periodic Surface Structure)を形成し、更にHeプラズマ弱照射による未成長のファズ形成を行った。ドープ材とHeのツェナーピン留め効果により、過大な表面拡散を抑止しつつ、アニールによるLIPSS構造の崩れを防止する傾向が見られた。これにより高温での高い表面熱放射特性保持の方向性が見出された。ダイバータプラズマの放射冷却用不純物として核融合炉で想定されている、ネオンと窒素がW材料表面に及ぼす効果として、両者に亙って皺構造の形成、後者は窒化物形成の温度範囲・温度特性同定とアンモニア前駆体の発光線の検出という成果をすでに得ている。ファズ形成物理機構は未だに未解明であるが、Wの結晶性と結晶粒面方位の分布について電子線・X線の回折から迫る見通しが得られた。高温W表面からの熱放射促進としてドープ材入りWへのLIPSS技術の活用の道筋を見出した。高温でのアニール効果の軽減により熱放射特性の保持の見通しが得られている。また、ELMに相当するプラズマ熱パルスに対するWの蒸発・射出素過程模擬のため、Wと類似の高融点金属でやや低融点であるタンタルの原子発光とイオン発光に関する分光基礎データが得られつつある。熱パルス模擬のため放電陰極に加える負パルス印加のための絶縁破壊対策を強化した陰極作製も完了している。(A)各種のドープ材(TiC, K, ThO2)を持つW材料にLIPSSを施し、Heプラズマ弱照射と併用して、表面拡散を抑制しつつ高温での熱放射率を高く維持し、耐アニール特性の向上を図る。(B) Heプラズマ照射による単結晶W表面に成長するファズの結晶粒の面方位分布をX線回折によりファズ全体に亙ってグローバルに明らかにし、ファズ成長物理機構解明のヒントにする。(C)ELM模擬の熱パルスにより融点迄の昇温で実績のあるWより更に表面溶融効果の大きい、タンタル箔(1020μm)の表面溶融並びに原子とクラスターの放出素過程、近傍プラズマの冷却等、べーパー・シールディングと総称されている現象の素過程を明らかにすべく、干渉フィルターと平成30年度に導入した高性能デジカメの高速(1000fps)動画機能を用いて明らかにする。新しいプラズマー表面相互作用過程として、以下の研究を展開している:(1)磁場閉じ込め熱核融合炉におけるダイバータの深刻な熱負荷低減のために、種々のガスの導入による周辺プラズマ放射冷却の可能性が検討されている。その一つがNeである。NeプラズマとW材料の相互作用を広い表面温度に亙って系統的に調べた。W表面内のNeのピン止め効果により表面層を硬化し、熱収縮応力が座屈を生み出し皺構造形成に至る座屈モデルを提案した(国際誌Nuclear Fusion誌に掲載)。(2)炭化チタン(TiC)等の高融点ドープ材をW中に分散することによりWの機械特性を改善する試みが行われている(TFGR-W)。これらのW材料に対してHeプラズマ誘起のナノ構造であるfuzzが高温で消失するアニール現象に焦点をあてた。これはfuzzの産業応用のみならず、核融合炉における熱パルスに対する応答にも影響する。ドープ無しのPM-Wの場合、fuzzは1300°C・1時間のアニールにより完全消失したのに対して、ドープされたWではドーパントがピン止め効果をもたらし、この消滅を阻む事が実験的に明らかになった。本成果はSurfaces & Interfaces誌に公表された。さらに各種ドープW表面にフェムト秒レーザーにより周期的表面構造(LIPSS)を形成して、fuzzを成長させるという斬新な試みへと研究が展開しつつある。(3)最近、冷却用放射体として窒素が注目されている。重水素・窒素混合プラズマを生成し、W表面との相互作用を実験的に調べた。照射表面は青と茶の色合いを呈する。表面形態や化合物形成等の同定のために多様な表面解析が求められ、現在進行中である。既に、ウイスカー状のナノ構造形成が認められ、窒化化合物との関連でX線回折やラマン散乱等の表面解析を進めつつある。この経過は6月に開催される、核融合連合講演会で発表の予定である。

核融合原型炉における、プラズマ粒子・熱処理としてダイバータの果たす役割は大きい。ダイバータ・アーマー固体材料としてはタングステン(W)材料が本命であるが、プラズマ粒子・熱負荷について徹底的な調査が必要である。従来にない新しいプラズマーW壁相互作用を明らかにするすることが学術的に重要である。当初、(A)放射冷却体として重要な希ガスがW表面にもたらす微細皺構造形成物理過程の調査、(B)高融点炭化物ドープのW材料のfuzzやレーザーマーキングのアニール修復過程、(C)パルス熱負荷に伴うプラズマ運動量流入がもたらす力学的効果。以上三面から研究を展開している。(A)についてはNeガスに伴う皺構造形成形成機構を座屈モデルで説明し、Nuclear Fusion誌に公表するまでに至った。更に、重水素を含む窒素ガスについてはW表面にウイスカー状のナノ構造が初めて発見され、窒化物形成との関連で調べられつつあり、来る平成30年6月に開催される核融合連合講演会で発表の予定である。(B)については新たにLIPSSを導入し、ドープW表面にこれを形成することに成功した。fuzzとの共存性、アニール修復を調査する基盤ができた。(C)に関しては、筑波大学にて11月に開催されたPMIF2017において口頭発表すると共に、Plasma Conference 2017において北大の佐々木浩一教授の溶融錫陰極を用いたマグネトロンスパッタリングにおける錫の飛散を運動量注入に加えてテーラーコーンとの関連で議論できた。更に、負パルス印加に伴う放電陰極における異常放電抑制のための絶縁強化した陰極を製作中である。新しいプラズマ-表面相互作用として以下の研究を展開した:(1)磁場閉じ込め熱核融合炉における、ダイバータ板の深刻な熱負荷の低減のために、ITER(国際熱核融合実験炉)にて本命とされる窒素を含む重水素プラズマとタングステン(W)材料の相互作用を広い表面温度範囲に亙って調べた。700 900 K程度の温度範囲で窒化物の検出並びにナノウイスカー状の構造の形成を発見した。1300 1500Kの高温ではネオンの場合と同様に皺構造が確認された。一方、プラズマ中に、クライオポンプの機能低下をもたらすと危惧される、アンモニアの前駆体であるNDラジカルの発光を分光的に明らかにした。(これらの成果は国際誌Nuclear Fusionに掲載)(2)Wとヘリウム(He)との相互作用によりW材料表面に形成される繊維状ナノ構造(ファズ)の成長過程解明の鍵の一つとなる、ファズの結晶性と結晶粒面方位分布について電子線・X線の回折を駆使して、α-phase Wのそれらと比較することにより論じた。(3)TiC,カリウム(K)やThO2などがドープされたWにフェムト秒レーザー掃引照射により500 nmの溝ピッチを持つLIPSS(Laser Induced Periodic Surface Structure)を形成し、更にHeプラズマ弱照射による未成長のファズ形成を行った。ドープ材とHeのツェナーピン留め効果により、過大な表面拡散を抑止しつつ、アニールによるLIPSS構造の崩れを防止する傾向が見られた。これにより高温での高い表面熱放射特性保持の方向性が見出された。
サイナスリフトに有効なテトラポッド形状人工骨の開発

本研究では、吸収置換性の良いα-リン酸三カルシウム(α-TCP)を主成分とするテトラポッド形状人工骨に生理活性物質であるbFGFを搭載することで効率的な骨形成を図り、骨欠損に対する治療法を確立することを目的としている。本年度は、テトラポッド形状人工骨を用いた三次元培養とテトラポッド形状人工骨への効率的なbFGFの導入の検討を行った。まず、ライナーフロー型の三次元培養装置を使用し、カラムにはテトラポッド形状人工骨を密充填し、Osteogenic mediuにてマウス由来の骨芽細胞様細胞であるMC3T3-E1細胞を3週間培養し(3日に1回Mediu change)、ALP染色したところテトラポッド形状人工骨の集合体上に骨芽細胞分化マーカー陽性細胞が確認できた。さらに、モニタリングの結果からグルコースの消費量が上昇することが確認できた。このことからテトラポッド形状人工骨の集積体は三次元培養に適しており、三次元担体として有用であることが示唆された。つぎに、テトラポッド形状人工骨の表面を二糖類であるトレハロースで浸漬した後、bFGFを添加し、MC3T3-E1細胞を共培養したところ、表面処理しないものと比較して、細胞増殖・細胞分化ともに促進することが確認できた。テトラポッド形状人工骨の表面をトレハロースで表面処理することでbFGFの放出促進効果をもたらすことが示唆された。現在、ビーグル犬における骨欠損モデルにテトラポッド形状を移植する方法を検討している。大動物移植試験における安全性と有効性を確認することで、テトラポッド形状人工骨は理想的な骨再生治療法として期待できる。