hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
時間分解EPR法による高効率電界発光機構の解明

1.低分子・共役高分子の逆項間交差緩和低分子の有機色素(Rhodamine系、シアニン系、ポルフィリン・フタロシアニン類)化合物について、レーザー二段階励起時間分解EPR(TREPR)測定により逆項間交差緩和の量子収率を決定した。ポルフィリン・フタロシアニン類については、中心金属の効果について詳細に検討を進めた。また、有機共役高分子の均一溶液中あるいはFilm試料を用いてTREPR測定を進めたが、励起三重項状態に帰属される信号は観測されなかった。しかしながら、電荷分離状態に由来する過渡的信号が観測され、電荷輸送過程に関与するラジカル対に帰属された。一連の高分子フィルム試料の結果から、TREPR法が不均一系中の過渡種の同定と電子構造を明らかにする有力な手法であることが明らかにされた。2.レーザー二段階励起発光スペクトルレーザー二段階励起発光スペクトルとTREPRの同時測定から、極低温における励起状態間の緩和過程を明らかにすることにより、電荷再結合に伴い生成する発光状態のスピン状態を含めた解析が可能なシステムとして整備した。広い温度範囲で観測を進め、有機共役高分子の発光スペクトルの二段階励起に伴う発光強度変化を時間分解EPR測定の結果と対応させて解析を進めた。3.低分子発光材料の励起三重項状態PtおよびIrを含む錯体の励起三重項状態の性質を、多周波時間分解EPR測定により明らかにするために、34GHz(Qバンド)帯での測定を進めた。しかしながら、いずれの錯体化合物においてもスピン軌道相互作用が大きく、直接観測に成功していない。そこで、電子状態が類似していると期待されるラジカル種を発生させて、この種の電子構造についての解析を進めた。Xバンド(9GHz)の観測結果と併せて整理し、高効率EL発光に対する三重項リン光機構についての検討を進めた。本研究は、時間分解電子スピン共鳴(TREPR)法を用いて、有機電界発光(EL)素子の一重項蛍光の寄与(η_s)の統計的上限値(0.25)を超える無機錯体および有機共役高分子化合物を取り上げ、高効率発光機構を解明することを目的として行われた。平成16年度はこの目的を達成するために、以下の点について研究を進めた。(1)低分子発光材料の励起三重項状態励起三重項からのリン光がEL発光に関与していると考えられている代表的な化合物群について、励起状態の性質を明らかにするための研究を進めた。試料の合成が完了しているIr錯体の励起三重項状態からの発光スペクトルおよびこの状態の時間分解EPRスペクトルを観し、スピン-軌道(SOC)相互作用の寄与について検討した。(2)有機発光色素の逆項間交差緩和過程低分子の有機色素(Rhodamine系、シアニン系)化合物について、逆項間交差緩和の量子収率を決定するための予備的研究として、これらの種の霊亀三重項状態の時間分解EPR測定を行った。さらに、新規に備品として購入したエキシマー・レーザーを波長可変の色素レーザーと組み合わせ、レーザー二段階励起時間分解EPR測定が可能なシステムとして調整した。このことにより、数種の有機色素系の逆項間交差緩和過程の量子収率を決定するための、測定・解析を進めている。(3)有機共役高分子の時間分解EPRスペクトル有機共役高分子として代表的な共役高分子ポリフェニレンビニレンおよびポリチオフェンの光励起に伴い生成する励起状態の性質を明らかにするために、均一溶液およびキャスト・フィルム中での過渡的に生成する常磁性種の時問分解EPR測定を進めた。さらに、ドープ剤としてポルフィリン、フラーレンの添加効果について、発光スペクトル・EPR測定結果をもとに検討した。1.有機共役高分子の逆項間交差緩和

有機共役高分子についての15年度の結果を整理し、レーザー二段階励起時間分解EPR測定を進めた。過渡的なEPR信号強度の励起波長依存性から過渡種に最適の励起波長を決定し、典型的な数種の有機共役高分子逆項間交差緩和過程の量子収率を決定した。均一溶液系での結果を整理するとともに、フィルム状態の試料についての研究に展開するために、試料の作成・形状についての最適化を進めた。2.レーザー二段階励起発光スペクトル極低温での発光スペクトルを観測するために、分光蛍光測定装置を新たに購入し温度可変可能なクライオスタットを用いて、定常状態での発光測定が可能なシステムとしての整備を進めた。さらに、レーザー二段階励起法と組み合わせることにより、レーザー二段階励起発光スペクトル測定が広い温度範囲で観測可能となったので、有機共役高分子の発光スペクトルの二段階励起に伴う発光強度変化を時間分解EPR測定の結果と対応させて解析を進めた。3.低分子発光材料の励起三重項状態PtおよびIrを含む錯体の励起三重項状態の性質を、多周波時間分解EPR測定により明らかにするために、34GHz(Qバンド)帯での測定を進めた。しかしながら、いずれの錯体化合物においてもスピン軌道相互作用が大きく、直接観測に成功していない。そこで、電子状態が類似していると期待されるラジカル種を発生させて、この種の電子構造についての解析を進めた。Xバンド(9GHz)の観測結果と併せて整理し、高効率EL発光に対する三重項リン光機構についての検討を進めた。1.有機共役高分子の逆項間交差緩和有機共役高分子についての15・16年度の結果を整理し、凍結溶液系での時間分解EPR測定を進めた。理論的に予測された比較的高い効率での逆項間交差は確認されず、観測条件の最適化を検討した。特に、過渡的なEPR信号強度の励起波長依存性、観測温度、観測試料の状態などについて、典型的な数種の有機共役高分子系を対象として進めた。均一溶液系での結果を整理するとともに、キャスト法あるいはスピンコート法で作成した薄膜状態の試料についての研究に展開した。薄膜系では信号強度の低下のために、逆項間交差についての定量的解析まで完了していない。しかしながら、均一系(凍結溶液系)に比較して、定性的には、効率の改善が観測されたので、観測条件についてさらに検討を進めることが必要であると考えられる。2.レーザー二段階励起発光スペクトル極低温での定常状態での発光測定の結果を基に、レーザー二段階励起法と組み合わせたレーザー二段階励起発光スペクトル測定を広い温度範囲で観測した。この中で、有機共役高分子の発光スペクトルの二段階励起に伴う発光強度変化を時間分解EPR測定の結果と対応させて解析を進めた。また、観測対象として常磁性種も含まれることを考慮して、磁気光学効果を観測する試みも行った。今後、装置の改良を進めることにより、有機分子系を対象とした過渡的常磁性種の動的挙動を明らかにする新規手法となる可能性について確認した。3.低分子発光材料の励起三重項状態PtおよびIrを含む錯体の励起三重項状態の性質を、電子状態が類似していると期待されるラジカル種を発生させて、この種の電子構造についての解析を進めた。
低出力超音波パルスが新鮮骨折と難治性骨折の治癒に及ぼす作用についての生物学的検討

低出力超音波パルスが新鮮骨折と難治性骨折の治癒を促進する生物学的作用機序を見出し、臨床使用におけるエビデンスを提供した。本年度の目標は、骨折血腫細胞と偽関節細胞に対するLIPUSの生物学的作用を解明することであった。骨折血腫細胞培養系にLIPUSを作用させた実験(刺激後2, 4, 7, 14, 28日というtime pointで評価)において、次のような成果が得られた。2. Osteocalcin分泌量についてもLIPUS刺激によってcontrolに比べて上昇を認めた。3.細胞外基質石灰化能もLIPUS刺激によってcontrolに比べて上昇を認めた。5.骨芽細胞系細胞への分化において重要な転写因子、Runx2, osterixの遺伝子発現もLIPUS刺激によってcontrolに比べて上昇を認めた。6.細胞増殖にLIPUSが及ぼす作用を検討したがLIPUS刺激群とcontrolで有意差を認めなかった。つまり、骨折血腫細胞培養系においてLIPUSは、増殖においては影響を及ぼさないが、骨芽細胞系細胞への分化を促進するという新たな知見を見出すことが出来た。このことは、LIPUSの骨折治癒促進作用の新たなevidenceとなり、近年LIPUSの新たな保険適応となった新鮮骨折への積極的な臨床応用を支持する結果と考えられる。特記すべき点として、ヒトの実際の骨折部から得た細胞においてLIPUSへの応答を証明したことが挙げられる。続いて偽関節症例から得た偽関節細胞へのLIPUSの作用を以上と同様に検討中であるが、現時点では、骨折血腫細胞とは異なる応答パターンをとる傾向があるかと考えている。平成21年度の研究計画は下記の如くであった。(1)骨折血腫細胞と偽関節細胞のLIPUSに対する反応性の比較(2)骨折血腫の採取部位による、骨折血腫細胞のLIPUSに対する反応性の比較(1)に関しての成果であるが、偽関節細胞にLIPUSを作用させても骨折血腫細胞においてみられたような、明らかな骨芽細胞系細胞への分化促進効果は認められなかった。偽関節細胞と骨折血腫細胞は臨床上全く病態の異なる患者から採取したものであるため、やはりこの結果通りに偽関節細胞におけるLIPUSの直接作用は骨折血腫細胞におけるものよりも小さい可能性が高いと考察している。ただし細胞培養条件などを変更しての追試も今後予定している。(2)に関しての成果であるが、骨折血腫を鎖骨、脛骨、腓骨という異なる部位から、それぞれの骨折患者の手術時に採取した。これら採取部位の異なる細胞のLIPUSに対する反応性の比較を行ったが、部位による明らかな反応性の違いは無かった。この結果はすなわち、臨床使用においてもLIPUSは骨折部位にかかわらず作用するという裏付けになったと考えられる。実際の骨折患者を対象とするため身体のあらゆる部位から骨折血腫を採取することは実際困難であるが、継続検討していく予定としている。さらに、骨折血腫細胞培養系におけるBMP-7(Bone Morphogenetic Protein-7)とLIPUSの共作用についての検討を行った。BMP-7は強力な骨形成能を持つ蛋白質で、欧米においてはすでに難治性骨折治療などに臨床応用されている。LIPUSはBMP-7刺激を受けた骨折血腫細胞の骨芽細胞系細胞への分化を更に促進するという結果を得た。この結果から、臨床応用する場合、難治性骨折治療においてBMP-7とLIPUSを併用することでそれぞれ単独よりも優れた治療効果が期待されるという新しい知見が得られた。平成22年度の研究テーマは、「偽関節症例のタイプによる、偽関節細胞のLIPUSに対する反応性の比較」であった。まず前年度も報告したが、偽関節細胞培養系においては、骨折血腫細胞と同じ条件でLIPUSのみを作用させても明らかな骨分化促進作用は認められなかった。この結果は、やはり新鮮骨折で生じる骨折血腫細胞と、長期間骨癒合しない状況下に置かれていた偽関節細胞では、その細胞活性に違いがあるものと考察された。そのため、BMP-7 (Bone Morphogenetic Protein-7)存在下にある程度、偽関節細胞に分化誘導をかけてLIPUSの作用を検討した。LIPUSはBMP-7刺激を受けた偽関節細胞の骨芽細胞系細胞への分化を更に促進するという結果を得た。この結果から、臨床応用する場合、偽関節治療においてBMP-7とLIPUSを併用することでそれぞれ単独よりも優れた治療効果が期待されるという新しい知見が得られた。骨折が治癒しない偽関節にもいくつかの種類がある。代表的なものとして肥厚型偽関節、低形成型偽関節、骨欠損型偽関節、萎縮型偽関節がある。萎縮型偽関節は症例が少ないので本研究期間中に十分な検討が出来なかったが、肥厚型偽関節、低形成型偽関節、骨欠損型偽関節からは偽関節組織を得ることができ、その組織から分離した細胞を用いて、それぞれのLIPUSに対する反応性を比較した。上記培養条件下において、偽関節のタイプによるLIPUSに対する反応性の違いは認めなかった。この結果のみでLIPUSはどのタイプの偽関節にも同様に有効に作用すると結論づけることはできず、今後も症例数を増やす必要がある。ただし臨床使用において有益な一つの情報が得られたと考えている。
運動学習と視線の関係 -目の付け所を探る

物の操作を獲得するためには,学習や慣れが必要である.これまでは,試行錯誤により操作を覚える,あるいは繰り返し反復練習により熟練度を上げる方法だけで,システマテイックに教育する方法は提案されていない.さらに,高齢化社会を迎え,高齢者がたとえば,車の運転を行なうときに,それまでに獲得した操作にたいする感覚と,筋肉骨格系の衰えによる運動系の誤差が生じると危険な場面に遭遇したり,最悪の場合事故を起こすことになってしまう.安全性という観点からも,物の操作の獲得過程を明らかにすることは重要である.本研究では,「視線の移動が操作の習熟度と関連しているのではないか」という点に着目し,操作に必要な情報をどのように取得するかという,学習と視線の移動の関係を明らかにし,時空間パターンの中からどこの情報をどのような割合で操作に用いているのかを計算機上でのモデル化と行動実験を通して明らかにすることを目的としている.本研究では,複数の制御入力を用いて,最適な制御ができる位置を求めるモデルを強化学習を用いて作成した,強化学習を用いたため,どの位置を見るかは指示せず,最終的な運転結果ができるだけ将来にわたり良くなるような報酬を与えるだけで,学習を行うことができた.また,過去に示されている視野制限での運転方法と,学習によって獲得されたモデルでは,ほぼ同じ方策をとっていることもシミュレーションにより示して,本モデルの有効性を示した.また,行動実験において,視線計測を簡易なドライビングシミュレータを作成して行った.その結果,これまでに提案されているモデルが,幾何学的な情報に基づいて視線が決まっているものであったが,速度が速くなるにつれて視線の位置が遠くに変化することを新たに発見した.さらに,同じ速度であっても,習熟度によって視線が変化することも発見した.具体的には,習熟度が上がるにつれて視線が遠くの方にシフトし,その結果運転操作が滑らかになった.脳の中での学習と視線の移動の関係を明らかにし,時空間パターンの中からどこの情報をどのような割合で操作に用いているのかを計算機上でのモデル化と行動実験を通して明らかにすることを目的としている.視線方向や注視点の位置だけでなく,視界のどこの領域をどのような割合で見たときに正確で安定な動作を行うことができるか,どこの情報を用いて操作を覚えるのか,さらに,どのように情報を提示すると学習が速く行われるかといった,新しい教示方法やヒューマンインターフエースについてもシステムを提案する.本年度は,小脳-大脳基底核関連モデルの作成に関連して,制御対象と環境のモデルをシミュレーション用ワークステーションを用いて作成した.対象としては,自動車の運転環境を想定し,ドライバーのハンドル操作を,異なる複数の視線情報から強化学習を用いて獲得するモデルを構築した.この結果,異なる視線情報を組み合わせて運転するドライバーモデルが構築できた.さらに,行動実験の準備として,ドライバーの視線から得られる画像をコンピュータ上で作製し大画面のスクリーンに投影し,ハンドルとアクセルとブレーキにより操作可能な簡易なドライビングシミュレータを作製した.物の操作を獲得するためには,学習や慣れが必要である.これまでは,試行錯誤により操作を覚える,あるいは繰り返し反復練習により熟練度を上げる方法だけで,システマテイックに教育する方法は提案されていない.さらに,高齢化社会を迎え,高齢者がたとえば,車の運転を行なうときに,それまでに獲得した操作にたいする感覚と,筋肉骨格系の衰えによる運動系の誤差が生じると危険な場面に遭遇したり,最悪の場合事故を起こすことになってしまう.安全性という観点からも,物の操作の獲得過程を明らかにすることは重要である.本研究では,「視線の移動が操作の習熟度と関連しているのではないか」という点に着目し,操作に必要な情報をどのように取得するかという,学習と視線の移動の関係を明らかにし,時空間パターンの中からどこの情報をどのような割合で操作に用いているのかを計算機上でのモデル化と行動実験を通して明らかにすることを目的としている.本研究では,複数の制御入力を用いて,最適な制御ができる位置を求めるモデルを強化学習を用いて作成した,強化学習を用いたため,どの位置を見るかは指示せず,最終的な運転結果ができるだけ将来にわたり良くなるような報酬を与えるだけで,学習を行うことができた.また,過去に示されている視野制限での運転方法と,学習によって獲得されたモデルでは,ほぼ同じ方策をとっていることもシミュレーションにより示して,本モデルの有効性を示した.また,行動実験において,視線計測を簡易なドライビングシミュレータを作成して行った.その結果,これまでに提案されているモデルが,幾何学的な情報に基づいて視線が決まっているものであったが,速度が速くなるにつれて視線の位置が遠くに変化することを新たに発見した.さらに,同じ速度であっても,習熟度によって視線が変化することも発見した.具体的には,習熟度が上がるにつれて視線が遠くの方にシフトし,その結果運転操作が滑らかになった.
沈み込み帯・地震発生帯分岐断層の水理特性と岩石・流体相互作用の検証

プレート沈み込み地震発生帯で起こる物理化学過程や流体圧による断層面弱化,隆起・浸食・変形過程を理解するための重要な手掛かりとなる岩石の水理・弾性物性と流体の役割を明らかにすることが本研究の目的である.本研究は,巨大地震・津波断層である分岐断層深部の化石断層として知られる九州四万十帯の延岡衝上断層およびコスタリカ沖沈み込み地震発生帯浅部を主な研究対象として,露頭地質調査・掘削調査により沈み込み帯を構成する堆積物の岩相・構造解析,物理検層データの解析,岩石物性測定を行ない,本年度に博士論文としてまとめた.申請者本人が物性研究者として乗船をした国際深海海洋掘削(IODP)第344次航海の掘削コアを用い,コスタリカ・オサ半島沖中米海溝ウェッジ斜面下部に発達する広域不整合と地震波反射断面から示唆される構造の解釈を行った.掘削された堆積物試料の物性分布・微細組織・鉱物組成を調べ,埋没続成と流体反応により生成した3種類の沸石を同定し,それらの間隙率充填への効果を定量化することで堆積物の圧密固結プロセスを明らかにした.沸石が示唆する埋没続成温度により不整合における隆起・削剥過程が検証され,鉱物充填分を補正し統計学的処理を施した間隙率-深度曲線から堆積物の最高埋没深度を求め,不整合を境とした隆起・削剥・断層変位の最小値・最大値について解析を行った.これらのイベントが発生した年代(微化石)はココスリッジの沈み込み開始とほぼ整合的であり,海山群の沈み込みがもたらした前弧ウェッジの変形過程であることが検証された.海山などの凹凸が及ぼす前弧ウェッジの隆起・削剥・沈降・断層変位は,固結した深部の岩石を浅部に露出させ,上盤の固結化が地震発生帯の浅化に寄与すると考えられ,前弧ウェッジの地震発生様式を理解するためには,これら構成岩石の固結過程と沈み込むプレートの凹凸の効果を詳細に調べることが非常に重要である.27年度が最終年度であるため、記入しない。27年度が最終年度であるため、記入しない。プレート沈み込み帯の水理特性・流体の役割を明らかにすることは、地震発生帯で起こる物理化学過程や流体圧による断層面弱化を理解する重要な手がかりとなる。本研究は九州四万十帯・延岡衝上断層およびコスタリカ沖沈み込み帯堆積物を対象として天然の断層帯における強度変化・間隙率・透水率の発展式を再考する。平成26年度は、主に掘削コア試料を用いた間隙率・比抵抗・弾性波速度の測定および変形構造・組織観察を行なった。延岡衝上断層の上盤と下盤の破砕帯は、剪断集中帯が母岩に対し高い間隙率と低い地震波速度・比抵抗を示し、周囲の面状脆性岩が低い間隙率と高い地震波速度・比抵抗で特徴づけられる(Hamahashi et al. 2015; Published in Earth, Planets and Space)。断層密度と物性の間に相関関係が見出されたことから、剪断集中帯において歪弱化が起こり周囲の脆性岩で歪強化が起きていることが示唆された。前弧域深部に発達する断層帯では、このような脆性岩に囲まれた剪断集中帯が高間隙流体圧を形成し、その圧密固結過程は変形・歪の蓄積によるものであると考えられる。一方、コスタリカ沖の上盤プレートに発達する大規模不整合においても、同様に特徴的な圧密固結過程が見出された。IODP第344次航海で掘削された斜面では、シルト質粘土からなる斜面堆積物(Unit 1)は下部の粘土質シルト岩(Unit 2)よりも高い間隙率・低い地震波速度,比抵抗で特徴づけられる。Unit 1の主要な構成鉱物は層状珪酸塩・石英・斜長石・方解石・濁沸石・輝沸石であり、深さに応じて堆積による圧密を受けているが、Unit 2の鉱物組成はUnit 1と比べて方沸石・緑泥石が多く粘土が少なく、小さい粒子が大きい岩片粒子の間隙を埋める構造が観察された。今後、堆積・変形の効果を詳細に調べ、不整合の要因を検証する。プレート沈み込み地震発生帯で起こる物理化学過程や流体圧による断層面弱化,隆起・浸食・変形過程を理解するための重要な手掛かりとなる岩石の水理・弾性物性と流体の役割を明らかにすることが本研究の目的である.本研究は,巨大地震・津波断層である分岐断層深部の化石断層として知られる九州四万十帯の延岡衝上断層およびコスタリカ沖沈み込み地震発生帯浅部を主な研究対象として,露頭地質調査・掘削調査により沈み込み帯を構成する堆積物の岩相・構造解析,物理検層データの解析,岩石物性測定を行ない,本年度に博士論文としてまとめた.申請者本人が物性研究者として乗船をした国際深海海洋掘削(IODP)第344次航海の掘削コアを用い,コスタリカ・オサ半島沖中米海溝ウェッジ斜面下部に発達する広域不整合と地震波反射断面から示唆される構造の解釈を行った.掘削された堆積物試料の物性分布・微細組織・鉱物組成を調べ,埋没続成と流体反応により生成した3種類の沸石を同定し,それらの間隙率充填への効果を定量化することで堆積物の圧密固結プロセスを明らかにした.

沸石が示唆する埋没続成温度により不整合における隆起・削剥過程が検証され,鉱物充填分を補正し統計学的処理を施した間隙率-深度曲線から堆積物の最高埋没深度を求め,不整合を境とした隆起・削剥・断層変位の最小値・最大値について解析を行った.これらのイベントが発生した年代(微化石)はココスリッジの沈み込み開始とほぼ整合的であり,海山群の沈み込みがもたらした前弧ウェッジの変形過程であることが検証された.海山などの凹凸が及ぼす前弧ウェッジの隆起・削剥・沈降・断層変位は,固結した深部の岩石を浅部に露出させ,上盤の固結化が地震発生帯の浅化に寄与すると考えられ,前弧ウェッジの地震発生様式を理解するためには,これら構成岩石の固結過程と沈み込むプレートの凹凸の効果を詳細に調べることが非常に重要である.平成26年度は、延岡衝上断層およびコスタリカ沖沈み込み帯堆積物の掘削コア試料を用いた間隙率・比抵抗・地震波速度の測定およびクラックの形状測定により変形破壊に伴う構造・組織観察を行なった。年度計画であった延岡衝上断層の物理検層データの間隙率・比抵抗値・地震波速度の大小関係の検証、深度ごとのコア試料の母岩・断層岩・鉱物脈の間隙率・比抵抗・地震波速度の測定、および偏光顕微鏡・走査型電子顕微鏡を用いた内部組織および互いの境界面の微細構造観察は計画通りに進行した。また、コスタリカ沖地震発生帯・オサ半島周辺における上盤プレート中に発達する大規模断層・不整合の物性境界およびデコルマ帯の形成過程を明らかにするために、IODP第344次航海で掘削されたSite 1380における斜面堆積物底部の不整合面に着目し、比抵抗の測定、陸源堆積物の偏光顕微鏡・走査型電子顕微鏡観察、エネルギー分散型X線分析、回折X線分析、蛍光X線分析を行なった。斜面堆積物とその下部の上盤構成物質の間の明瞭な物性コントラストが見出され、物性変化が堆積物の粒径・微細組織・化学組成の差異に対応していることが示された。堆積環境・変形構造・化学反応・岩石物性の間に、物性境界の形成要因を示す重要な関係が存在することが明らかになった。沈み込み帯深部と浅部の物性・構造を比較検討するために、延岡衝上断層とコスタリカ・オサ半島沖沈み込み帯、さらに南海トラフ・日本海溝・バルバドスリッジ・コスタリカニコヤ半島沖・台湾・ニュージーランドなどとの比較研究を前進させ、今後の研究の重要な仮説構築・着想の手がかりを得ることができた。27年度が最終年度であるため、記入しない。プレート沈み込み地震発生帯における水理特性と流体の役割を検証するために、今後延岡衝上断層およびコスタリカ沖沈み込み帯堆積物の透水率測定、詳細な微細組織と化学組成分析、温度圧力測定、定量化した歪と総合した数値解析を行う。1物理検層・試料測定データの間隙率と比抵抗値が示唆する透水率の大小関係を確かめるために、延岡衝上断層の破砕帯における深度ごとの母岩・断層岩・鉱物脈の透水率・間隙率・比抵抗を、掘削コア試料を用いて封圧下(80MPa)で測定する。その上で、内部組織および互いの境界面の微細構造観察を偏光顕微鏡・走査型電子顕微鏡を用いて行なう。2深度ごとの母岩・断層岩・鉱物脈における元素組成分析・同位体分析を電子線マイクロアナライザおよびICP質量分析計によって行い、元素移動量・流体移動量の定量化、岩石水相互作用の度合いを比較する。偏光顕微鏡・走査型電子顕微鏡(SEM)観察・エネルギー分散型X線分析(EDS)、回折X線分析、蛍光X線分析を用いて構成鉱物・元素組成を検証する。3上記1で求めた透水率から、有効応力を仮定して変形時の断層岩・堆積物の流体圧変化を数値計算により導出する。
低分子ヘパリンによる実験的虚血再潅流後急性腎不全における治療効果と作用機序の検討

左腎臓摘出したウイスターラットの右腎動静脈に40分間の虚血再灌流を施行しモデルを作成し,sham-operation(虚血再還流未施行)、生理食塩水投与、低分子ヘパリン(300U/kg)投与、ヘパリン(300U/kg)投与、白血球枯渇モデル(活性化白血球の関与を明確にするため実験2日前にナイトロジェンマスタードを静脈注射施行)ラット群に分けた。各薬剤は再灌流30分前に静脈内投与した。腎機能の指標として測定した血清BUN、クレアチニンは再灌流後24時間でピークを示した(生理食塩水投与群)。そこでこの時点での各群の評価を行った。生理食塩水群に比べ、低分子ヘパリン及び白血球枯渇モデル群では有意に低値を示したが、ヘパリン群では有意な変化を認めなかった。凝固機能をFDPで評価したが、再灌流24時間後にshamと比べ生理食塩水群では有意な上昇を認めた。これを低分子ヘパリン、ヘパリン及び白血球枯渇モデルでは有意に抑制した。再灌流24時間後の組織学的検索では生理食塩水群では、shamに比べ、outermgdullaの広範な尿細管壊死、血管内鬱血及び白血球の集積が認められた。低分子ヘパリン及び白血球枯渇モデルでは、有意にこれを改善したが、ヘパリンではこれを認めなかった。以上よりこのモデルでは白血球の活性化が重要な役割を担っており、また低分子ヘパリンはこの腎障害を有意に改善するが、これは低分子ヘパリンの持つ抗凝固作用に依存するのではないことが明らかとなった。生理食塩水群で悪化した腎血管透過性、腎組織血流、腎組織MPOactivity、TNF-α及びインターロイキン-8は低分子ヘパリン及び白血球枯渇モデルでは、有意にこれを改善したが、ヘパリンではこれを認めなかった。腎組織6-keto-PGF1αは生理食塩水群に比べ、低分子ヘパリン群では有意に高値であった。以上より低分子ヘパリンはPG12産生を元進し、サイトカイン産生の抑制を介して白血球の活性化を抑制し、その結果腎組織血流を増加させ、この腎障害を軽減する可能性が明らかとなった。
自発神経活動の脱同期による樹状突起の接続特異性決定機構

本研究では、神経活動依存的な刈り込みを介して回路形成を行う僧帽細胞をモデルとして、自発神経活動パターンの脱同期が神経回路の特異性を決定するカギとなる因子であるかどうかを明らかにすることを目的としている。本年度は以下に2点について明らかにした。(1)鼻孔閉塞により刺激依存的な嗅神経細胞の神経活動を遮断した条件下において、僧帽細胞の後シナプス構造は形成される。また、Kir2.1を僧帽細胞に過剰発現させて神経活動を抑制した条件下でも僧帽細胞の後シナプス構造は形成される。これらのことから僧帽細胞はまず神経活動非依存的にシナプスを形成した後に、神経活動依存的に樹状突起刈り込みを行うことがわかった。この結果は僧帽細胞の発達が神経活動に依存的しない過程と神経活動依存的な過程の2ステップで起こることを示唆している。(2)僧帽細胞の樹状突起刈り込みはグルタミン酸作動性の興奮性シナプス伝達によるものであることが明らかとなっていた。また、本年度以前の結果から、嗅神経細胞からのグルタミン酸伝達は必要ないことが分かっていたが、依然としてグルタミン酸の由来は不明であった。僧帽・房飾細胞特異的にテタヌス毒素を発現するマウスを解析したところ、僧帽細胞の樹状突起刈り込みが抑制されたことから、これらの細胞間でのグルタミン酸を介した興奮性シナプス伝達が樹状突起の刈り込みに必要であることが明らかとなった。樹状突起の接続特異性を決める細胞内シグナル分子については僧帽細胞にCRISPR/Cas9ベクターや候補遺伝子の導入を行うことにより、樹状突起刈り込みに関与する分子をいくつか特定することができた。引き続きこれらの細胞内シグナルカスケードおよび、神経活動との関連性を明らかにしていく。また、依然として複数の樹状突起から「勝ち」「負け」を決定し、1本の主樹状突起を形成する機構は不明であり今後の解決されるべき課題である。本研究では発達期において固有の自発神経活動のパターン変化を示す嗅覚僧帽細胞をモデルとして、自発神経活動パターンの脱同期が神経回路の特異性を決定するカギとなる因子であるかどうかを明らかにすることを目的としている。そのために本年度は、自発神経活動パターンの脱同期に関与すると考えられる抑制性回路の発達機構を明らかにするとともに抑制性回路の薬理学的操作、遺伝学的操作、および光遺伝学的操作によるパターン自体の操作手法の確立を計画していた。薬理学操作についてはGABA-A受容体のアンタゴニストでは自発神経活動のパターンは変わるものの、GABA-B受容体やドパミン受容体に対するアンタゴニストによってパターンの変化は見られず、少なくともこれらの神経伝達機構は自発神経活動の脱同期に関与していないことが明らかとなった。また、遺伝学的操作についてはGABA産生を減弱させたGAD67(+/-)マウスの解析を行い、わずかではあるが刈り込みに異常が生じることがわかった。また、チャネルロドプシンを発現するマウスや光刺激を行う実験系を整えることができたため、当初次年度の計画として挙げていた光刺激によるパターン操作および刈り込みに対する影響を繰り上げて行うこととした。概ね実験系としては確立したものの、新生仔脳におけるChR2の有効性について検討が必要である。また、樹状突起の接続特異性を決める細胞内シグナル分子についてはし僧帽細胞にCRISPR/Cas9ベクターや候補遺伝子の導入を行うことにより、樹状突起刈り込みに関与する遺伝子をいくつか特定することができた。細胞内シグナル分子についてはいくつかの細胞骨格制御にかかわる遺伝子を同定できたものの、当初の予定と実験の順序を組み替え光刺激実験に注力したため、抑制性回路の発達機構についてはいくつかの条件検討を除き目立った進展がなかった。

また、依然として複数の樹状突起から「勝ち」「負け」を決定し、1本の主樹状突起を形成する機構は不明であり今後の解決されるべき課題である。引き続き、棚上げになっていた抑制性回路の発達機構について研究を進めるとともに、サブタイプ特異的に神経伝達を抑制したマウスを用いて樹状突起刈り込みの解析を行う予定である。樹状突起の接続特異性を決める細胞内シグナル分子の候補については、神経活動との関係性および細胞骨格系の制御メカニズムとの関連性を明らかにする。
アトピー性皮膚炎におけるT細胞の役割(TCRトランスジェニックNCマウスモデル)

当研究では外来抗原に対して、高IgE産生し、アトピー性皮膚炎のモデルマウスとしてNC/ngaマウスを用いて、T細胞の役割を明らかにする。モデル抗原としては卵白アルブミン(OVA)を用い、T細胞の動態を追うために、OVA特異的H-2b拘束性T細胞受容体トランスジェニックマウスを導入する。OT-I(H-2bxnc, NCバックグランド)OT-II(H-2bxnc, NC)ドOT-II(H-2b、C57BL/6)、OT-I(H-2b, NCバック)、OT-II(H-2b, NC),OT-I(H-2b、C57BL/6)と比較検討した。また同時に、TCRトランスジーン(-)で、NCバックグランドで、H-2(NC),(bxnc),および、(b)が得られ、NCマウスのH-2ハプロタイプの関与を調べる。各々のマウスにおけるIgE産生とT細胞の抗原特異的反応をアッセイした。T細胞の胸腺での選択はH-2b時のポジティヴ選択およびH-2bxnc時のポジティヴおよび不完全(OT-I)ほぼ完全(OT-II)のネガティヴ選択はNCバックグランドであってもC57BL/6と同様であった。T細胞のin vitro抗原特異的反応ではバックグランドによる明らかな差異はなかった。In vivoにおけるOVA感作によるIgE産生はTCRトランスジェニックでない時、NCで高いが、TCRトランスジェニックになると、意外にもC57b1-6において、NCバックグランドよりも高かった。加えて、OH-I(H-2bxnc, NC)において、皮膚炎の自然発症がある頻度みられた。上記の結果より,OVAあるいは用いたトランスジェニックTCRに特異的な現象である可能性は否定できないが、NCのバックグランドであっても、T細胞の特異性によってIgE産生が調整されることが見いだされた。当研究では外来抗原に対して、高IgE産生し、アトピー性皮膚炎のモデルマウスとして用いられる系統のNC/ngaマウスを用いて、免疫応答から、IgE産生にいたる経路を明らかにする。モデル抗原としては卵白アルブミン(OVA)を用いて、T細胞の動態を追うために、OVA特異的H-2b拘束性T細胞受容体トランスジェニックマウスを導入する。まず、NCマウスのH-2アロタイプを数種の抗H-2抗体で検索したところH-2bでもdでもなくユニークなものと推測された。そこで、NCマウスの皮膚をC57BL/6マウスに皮膚移植により免疫し、NCマウスの白血球を認識し、H-2bは認識しない抗血清を得た。逆の認識する抗体としては、5F-1抗体を用いた。NCマウスにMHC class II拘束性のOT-IIとMHC class I拘束性のOT-Iマウスを掛け合わせ、TCRトランスジーン陽性のマウスを選びNCマウスにバッククロスし、TCRトランスジーン陽性でH-2(bxNC)のマウスを上記抗体で選び、バッククロスを8回繰り返した。現在、8代後のマウス間でかけ合わせてpupsを得ている。それによってOT-II(H-2b,NCバックグラウンド)、OT-I(H-2b,NCバックグランド)が得られ、OT-II(H-2b、C57BL/6バックグランド)、OT-I(H-2b、C57BL/6バックグランド)と比較検討する。また同時に、トランスジーン(-)で、NCバックグラウンドで、H-2(NC),(bxNC),および、(b)が得られ、NCマウスのH-

2ハプロタイプの関与を調べる。各々のマウスにおけるIgE産生とT細胞の抗原特異的反応をアッセイする。当研究では外来抗原に対して、高IgE産生し、アトピー性皮膚炎のモデルマウスとしてNC/ngaマウスを用いて、T細胞の役割を明らかにする。モデル抗原としては卵白アルブミン(OVA)を用い、T細胞の動態を追うために、OVA特異的H-2b拘束性T細胞受容体トランスジェニックマウスを導入する。前年度にNCマウスのH-2アロタイプはH-2bでもdでもなくユニークであったため、NCマウスに対する抗血清を作成した逆の認識をする抗体としては、5F-1抗体を用いた。NCマウスにMHC class II拘束性のOT-IIとMHC class I拘束性のOT-Iマウスを掛け合わせ、TCRトランスジーン陽性のマウスを選びNCマウスにバッククロスし、TCRトランスジーン陽性でH-2(bxNC)のマウスを上記抗体で選び、バッククロスを繰り返した。OT-II(H-2b, NCバックグラウンド)、OT-I(H-2b, NCバックグランド)が得られ、OT-II(H-2b、C57BL/6バックグランド)、OT-I(H-2b、C57BL/6バックグランド)と比較検討した。また同時に、トランスジーン(-)で、NCバックグラウンドで、H-2(NC), (bxNC),および、(b)が得られ、NCマウスのH-2ハプロタイプの関与を調べる。各々のマウスにおけるIgE産生とT細胞の抗原特異的反応をアッセイした。T細胞の胸腺での選択はNCバックグランドであってもC57BL/6と同様に行われた。T細胞の抗原特異的反応ではバックグランドによる明らかな差異はなく、in vivoにおけるIgE産生はTCRトランスジェニックでない時、NCで高いが、TCRトランスジェニックになると、意外にもC57bl/6において、NCバックグランドよりも高かった。したがって、NC(H-2b)においてはある種のT細胞とIgE産生が障害されていることが明らかになった。
熱・熱外中性子捕捉反応を利用した深在性放射線抵抗性腫瘍の治療に関する基礎研究

(1)熱中性子、熱外・高速中性子のRBEを腫瘍細胞(SCCVII)の生存率曲線の直線部分の比でみると、どちらのビームも約2.0の値を示した。10%生存率で比べると4-5の値となった。熱中性子線照射の細胞生存率曲線には肩が無かったが、熱外・高速中性子線のそれには小さいながらも肩が認められた。(2)水ファントム中の生物効果の深度分布から、腫瘍硼素濃度を30ppm、正常組織のそれを10ppmと仮定した場合、熱外・高速中性子ビームを照射した場合の治療可能深度は6.5cmと推定された。(3)BSHを含む倍地に細胞を浮遊させ、エレクトロポレーションを行うと、洗浄してもBNCT効果(殺細胞効果)は低下せず、10ppm(B-10)では硼酸の等濃度における未洗浄でのBNCT効果に等しかった。BSHは細胞との単純な接触では極めて不十分な細胞内集積しか示さないが、エレクトロポレーションによって効果的なレベルの細胞内集積が得られたることが判った。(4)肝細胞に対する熱中性子および硼素中性子捕捉療法(BNCT)の効果をマイクロヌクレウス法で調べた。熱中性子のRBEは1.65、BPAおよびBSHのCBEは各々5.98,2.27であった。この硼素化合物による効果の相違は硼素化合物の細胞内局在の相違の反映と考えられる。(5)熱中性子によるHPRT突然変異頻度はγ線の2.5倍、硼素濃度10-20ppmの範囲では、4.2-4.5倍であった。(6)温熱のBNCT効果に及ぼす影響をみると、温熱増感率は硼素濃度の上昇(0-30ppm)と共に減少(2.65-1.0)した。(7)改造後設備の熱・熱外・高速中性子のフラックスのAu、Inによる測定では、熱外中性子のフラックスが予想より小さかった。
安全安心な利用をめざした駅周辺広場を実現するための空間設計手法の探求

本研究の目的は、利用者にとってより安全安心な公共空間、特に駅周辺広場を実現するために、空間計画する際の指標を見出すことにある。各広場において、広さの違いによらず、立ち止まり行動の多発エリアが存在する。立ち止まり行動の発生要因は、外的要因である空間構成要素(その空間に設置されたもの:案内板、ベンチ、時計台、モニュメント等)と利用者個人の内的要因(スマートフォン、キャリーバックの使用等)に大別できる。立ち止まり行動の多発エリアでは、外的要因に内的要因が絡む場合が多い。例えば、サイン案内の前で位置確認をするために立ち止まる者と、歩きながらのスマートフォンの使用によって、周囲速度より低速で歩く者との衝突が挙げられる。その結果、公共空間の利用における活動の阻害や急な立ち止まり行動が招く衝突により、子ども連れや高齢者にとって危険な状況が見られる。これまでに、第三者的視点で駅周辺広場を利用する人が停留・滞留する位置について分析してきた。今年度は、駅周辺広場の空間要素や停留・滞留者が歩行者に与える影響を明らかにするために、アイトラッカーを用いて歩行者の注視対象物を抽出し、分析を行った。調査対象とした大阪駅の「時空の広場」では、被験者の歩行速度および注視時間の割合は、利用者密度に関わらず被験者内でほぼ一定であったが、注視対象物を〈水平要素〉〈人〉〈建物要素〉〈上下移動〉〈設備〉〈垂直要素〉に分類して分析したところ、〈水平要素〉、〈人〉、〈建物要素〉に対する注視頻度には、人口密度の影響が見られた。アイトラッキング(視線計測)装置を用いた調査を大阪、名古屋、東京で行った。大阪での調査データについて分析を行い、注視フィルタの有効性について検討した。今後は、調査対象地を増やすこととデータ数を増やすことで、より安定した結果が見込まれる。その上で、データ分析・統計学が専門分野である研究分担者と密に連携し、調査で得たデータをもとに詳細な分析を行っていく予定である。今年度は、観察調査を主として研究を遂行したため、次年度へ繰越す研究費が発生した。
中学校英語科における文字と音のつながりの理解を深める学習材の開発

フォニックス指導について,松村ほか(2011)が「英語科における効果的なフォニックス指導の在り方」について,継続したフォニックス指導の効果を検証した。その結果,基本的な文字と音のつながりに特化したフォニックス指導が文字と音のつながりの理解を深めることができることが明らかになった。しかし,一方でフォニックス指導を継続しなければ,英文内にある未習語に対して既習のフォニックスの知識を活用できない生徒も見受けられた。そこで本研究では,リーパー(2008)の「Rhymingとは,単語の終わりの音(例: king/sing/ring)に注目させた理論である。また,終わりの音が韻を踏んでおり,リズムよく音読することが出来るものとなっている。アメリカでは,ヒスパニック系の移民の増加により,幼児期における英語指導の改革が進められている。」という視点を導入して,英文内に同じフォニックスの要素(例Mike likes bikes very much.)を,韻を踏む形にフォニックス学習材を作成することとした。研究方法は次の手順を踏んだ。授業のウォームアップ時にRhymingの要素を含むフォニックス学習材の音読練習をさせる。学習材については,既習のフォニックスの知識を活用することとする。音読練習をさせながら,音と文字のつながりを意識させるために,共通の綴りと音になっているものを把握させて再度音読させる。その次の授業では,前時の復習として前時に取り上げた英文の音読から行ったのち,新しい文を導入する。最後に, ALTに協力を依頼して,未習語を含む英文の音読テストを行うとともに,アンケートを実施する。アンケートでは,該当語をどのように読んだのかをカタカナで記入させるだけでなく,なぜそう読んだのかについて記述させる。研究結果として,フォニックス学習材を用いると英文からフォニックスの要素を見つけ出そうと考えて音読することで,単純に単語を提示する場合よりもフォニックスに関する知識が定着すること,様々な文章を読むので学習意欲を高い状態に維持することができることが明らかとなった。一方で生徒の実態や発達段階に応じて,フォニックス学習材を活用することが重要であることも分かった。
アンチセンスオリゴDNAを用いた子宮頸癌・体癌の遺伝子治療の開発

我々の分析した子宮頸癌の91.5%にHPVゲノムが検出されことより、HPVE6/E7の発現の抑制により、頸癌細胞の増殖を抑制し得ると考えられた。そこで、Antisense oligoDNA (AS)を手段として考案した。ヌクレアーゼ耐性のホスホロチオエ-ト型ASで、HPV16により不死化されたPHK16細胞の増殖はE6/E7蛋白発現抑制を介し、顕著に抑制された。頸癌細胞株C4IIの増殖も抑制されたが、SiHa細胞のそれは影響を受けなかった。ASの細胞内動態或いは標的遺伝子との結合力の差異により、細胞により効果が一定でないと推測されたため、高機能化のためソラーレン結合型AS (PS-AS)を作成した。PS-ASはSiHa細胞に対しても著しい抑制効果を示し、80倍以上の高機能化が得られた。しかしながら、正常ケラチノサイトの増殖はPS-ASに影響されなかったもののHPV陰性C33aで増殖抑制が観られた。今後PS-AS毒性に対する防御或いは、より毒性の低い高機能型ASの開発が必要と考えられた。本年度は以下の研究実績を得ることができた。1.HPV16型E7/E6の翻訳開始領域に相補的な15塩基のアンチセンスオリゴDNAを作成しホスホロチオエート型に修飾した。その増殖抑制効果を、(1)HPV16フルゲノムで永代増殖能を獲得したPHK16細胞、(2)HPV16型の組み込まれた子宮頚癌Siha細胞、(3)HPV16型の組み込みのないC33a子宮頚癌細胞を用いて検討した。PHK16細胞ではE7蛋白の発現抑制を伴う細胞増殖抑制が顕著であった。しかしHPV16型(+)SiHa細胞では部分的な細胞増殖抑制がみとめられたにもかかわらず、HPV16型E7蛋白の発現抑制は全く観察されなかった。ASはHPV16型(-)のC33a細胞に対し全く増殖を抑制しなかったため、ASによるSiHa細胞増殖抑制効果も塩基配列に依存した特異的効果と推測された。2.PHK16及びSiHaの細胞間でのAS効果発現の相違の機構を探るためASの細胞内取り込みを解析した。両細胞ともにAS添加1時間で有意の取り込みを示し6時間でピークに達した。さらにASの細胞内取り込みは24時間、48時間後でも良好で、AS細胞内取り込み率の相違がAS効果発現の相違には関与しないことが判明した。3.AS機能を亢進させるためASをソラーレン結合型に修飾し、紫外線照射後のAS効果を解析した。ソラーレン結合によりAS濃度を1/10-1/20に減少することが可能であった。さらにホスホロチオエート型では部分的な増殖抑制効果しか示されなかったSiHa細胞で完全な増殖抑制が観察された。HPV16型或いは18型E6/E7遺伝子領域を保存する様々な子宮頚癌細胞でアンチセンス(AS)オリゴDNAによる細胞増殖抑制効果を調べた。HPV16型陽性SiHa細胞、PHK16細胞(HPV16型フルゲノム導入により永代増殖能を獲得したケトケラチノサイト)、HPV18型陽性C4II細胞及びHPV陰性C33a細胞を用いた。AS無添加或いはナンセンスコントロールでは顕著な細胞数の増加が示されたのに対しAS添加PHK16及びC4II細胞では、経時的な細胞数を増加及び^3H・チミジン取り込みの有意な抑制が観察された。ASの標的遺伝子発現(E7)を免疫沈降法で解析した結果、無処理コントロールに比し、20・24時間後のE7蛋白合成を有意に抑制されていた。このためASは標的遺伝子発現の抑制を介して細胞増殖の抑制を起していることが示唆された。同時に著しい細胞形態変化も観察された。一方ASはHPV陰性C33a細胞の増殖には何ら抑制的に作用しなかったため、これらの変化はASの塩基配列に依存した特異的効果と解釈された。しかし、HPV16型陽性SiHa細胞の増殖は、ASにより何ら影響を受けなかった。以上からASによる抑制効果は、子宮頚癌細胞のタイプにより変動し、一定ではないことが示唆された。ASの細胞内動態或いは標的遺伝子との結合性が、AS効果の非普通性の原因と推測された。

このためソラーレン結合型AS(PS-AS)を作成し高機能化を企てた。ソラーレンは特定波長の紫外線の下で、DNA・RNAに強固な架橋を形成する。PS-ASは低濃度から抑制効果を示し、ホスホロチオエ-ト型に比し、80倍以上の高機能が付与された。PS-ASはSiHa細胞の増殖を完全に抑制した。細胞形態も顕著に変化した。一方、正常ヒトケラチノサイトの増殖はPS・ASにより全く影響をうけず、無処理群と同様の細胞増殖が示された。以上の結果は、PS-ASを用いた子宮頚癌治療への道を拓くものと思われた。我々の分析した子宮頚癌の91.5%にHPVゲノムが検出されたことより、HPVE6/E7の発現の抑制により、頚癌細胞の増殖を抑制し得ると考えられた。そこで、Antisense oligoDNA(AS)を手段として考案した。ヌクレアーゼ耐性のホスホロチオエ-ト型ASで、HPV16により不死化されたPHK16細胞の増殖はE6/E7蛋白発現抑制を介し、顕著に抑制された。頚癌細胞株C4IIの増殖も抑制されたが、SiHa細胞のそれは影響を受けなかった。ASの細胞内動態或いは標的遺伝子との結合力の差異により、細胞により効果が一定でないと推測されたため、高機能化のためソラーレン結合型AS(PS-AS)を作成した。PS-ASはSiHa細胞に対しても著しい抑制効果を示し、80倍以上の高機能化が得られた。しかしながら、正常ケラチノサイトの増殖はPS-ASに影響されなかったもののHPV陰性C33aで増殖抑制が観られた。今後PS-AS毒性に対する防御或いは、より毒性の低い高機能型ASの開発が必要と考えられた。
原子力人材育成のための放射線教育用教材の開発

福井県は日本有数の原子力発電所の立地県であり、多くの卒業生が原子力発電に関する業務に携わっている。しかし、福島原子力発電所の事故によって、原子力関連分野に対する印象は著しく悪化し、本校においても原子力関連技術を志す学生の割合が低下する傾向にある。特に、脱原発という言葉が一人歩きすることによって、ただ単に原子力発電所を止めれば問題が解決すると誤解している学生も散見される。しかし、老朽化した発電所の廃炉技術や放射性廃棄物処理等に関する技術の確立は、将来的に必要不可欠なものである。今後のエネルギー政策の変化に関係なく、原子力関連分野に進む人材の減少は避けなければならず、放射線教育の重要性は益々高まっている。そこで、本研究では、単なる放射線の理解だけではなく、放射線の遮蔽や安全性の評価、定量的な放射線測定等、原子力関連分野で克服すべき技術的な問題を学生が体験的に理解可能な実験教材を開発し、原子力人材育成につながる学生実験についての研究を行った。実験教材は高専4年生および5年生程度を対象として開発し、4週間/クールで行われている学生実験で用いながら改良を行った。自然放射線の線量計測では、学生が自然放射線量を計測する際の基準となるデータを収集し、測定機器による精度差やセンサーの違いによる誤差との関連性を調べた。次に、放射線量の距離依存性の測定を安全に且つ正確に行える実験装置の開発を行った。放射線を定量的に測定し、その影響を考察するには、従来、高価な実験装置が必要であったが、市販品の放射線測定機と、自作した放射線の遮蔽実験が行える機能を付加した放射線強度の距離依存性実験装置を組み合わせることで、小規模な学校であっても放射線の定量的評価実験が可能な教材を制作することができた。
歯髄を細胞ソースとした末梢神経再生

親知らずの歯髄を末梢神経再生に役立てることを研究目標とした。ラットの歯から歯髄を採取し、歯髄細胞をチューブ内に注入して人工神経を作成した。そして、ラットの顔面神経欠損に同人工神経を移植した。同人工神経は、ラット顔面神経欠損を機能的、電気生理学的に再生させた。次に、ミニブタの歯の抜歯を行い、ミニブタ歯髄細胞を組み込んだ人工神経を作成した。そして、同ミニブタの顔面神経欠損に人工神経移植を行った。術後4ヶ月の評価におい、人工神経は神経断端を架橋しているものの、チューブ内に再生神経は確認できなかった。チューブの形態、歯髄細胞の移植数が影響しているものと考えられ、条件のさらなる検討が必要である。【研究目的】顔面神経欠損には自家神経移植が主になされているが、それに代わる治療法としてチューブによる神経誘導管の開発・臨床応用が進んでいる。しかしチューブ単独では長い神経欠損の再生は制限され、チューブにSchwann細胞や神経前駆細胞などを組み込んだ人工神経がその打開策であると考えられている。しかし、脳などの神経組織からそれらの細胞を採取し利用することは外科的侵襲の大きさなどから困難であることが予想される。そこで本研究では、歯髄に着目し、ミニブタ歯髄細胞を組み込んだ神経誘導管によりミニブタ顔面神経を再生させることを目的とした。【結果および考察】プロポフォールを用いた静脈鎮静下に、ミニブタの下顎切歯の抜歯を行い、切歯から歯髄の採取を行った。次に歯髄組織をミンチ状にし、Collagenase (Serva) 10PZ-U/mlおよびDispase (Godo-syusei) 10000PU/ml処理を行い、ミニブタ歯髄細胞混濁液を作成した。ミニブタ歯髄細胞(300,000個)をType Iコラーゲンゲルに混和、30 mmのシリコンチューブ(内径3 mm、外径5mm)内に注入しミニブタ歯髄細胞を組み込んだハイブリッド型の神経誘導管を作成した。そして、同ミニブタにセボフルレンによる全身麻酔を行い、顔面神経下顎縁枝欠損の作成および同神経誘導管移植を行った。下顎後部から顎下部切開を行い、顔面神経下顎縁枝を露出させた。30 mmの顔面神経下顎縁枝欠損を作成し、両断担に7-0ナイロン糸を用いて2糸ずつマットレス縫合を行い神経誘導管を移植した。術後15週の評価において、神経誘導管は瘢痕組織に覆われ、神経断端を架橋しているものの、チューブ内に再生神経は確認できなかった。チューブの形態、内径、移植した歯髄細胞数が影響しているものと考えられ、条件のさらなる検討が必要がある。現在、顔面神経欠損には自家神経移植が主になされている。本研究では、歯の中の歯髄に着目し、歯髄細胞を組み込んだ神経誘導管により低侵襲に顔面神経を再生させることを目的とした。1)ミニブタにおける歯髄を用いた顔面神経再生静脈鎮静および局所麻酔下に、ミニブタの下顎切歯の抜歯を行い、歯髄の採取を行った。次に歯髄組織に酵素処理を行い、歯髄細胞混濁液を作成した。ミニブタ歯髄細胞をType Iコラーゲンゲルに混和、25 mmのシリコンチューブ(内径2 mm)内に注入しミニブタ歯髄細胞を組み込んだハイブリッド型神経誘導管を作成した。そして、同ミニブタに全身麻酔を行い、顔面神経下顎縁枝欠損の作成および同神経欠損に誘導管移植を行った。術後4ヶ月の評価において、神経誘導管は瘢痕組織に覆われ、神経断端を架橋しているものの、チューブ内に再生神経は確認できなかった。チューブの形態、内径、歯髄細胞の移植数が影響しているものと考えられ、条件のさらなる検討が必要がある。2)ラットにおける歯髄を用いた顔面神経再生ラットの上顎切歯から歯髄を採取し、酵素処理にて歯髄細胞(以下、DPCs)を得た。DPCsをType Iコラーゲンゲルと混合した後、10mmのシリコンチューブ内に注入してハイブリッド型神経誘導管を作成した。次に、ラットの顔面神経頬筋枝および下顎縁枝に7mmの神経欠損を作り、片側髭運動麻痺を作成後、頬筋枝神経欠損にDPCsを組み込んだ神経誘導管を顕微鏡下に移植した。顔面神経麻痺スコアを用いた機能回復の評価を行うと、DPCs移植群は、移植11週目より自家神経移植群と有意差を認めず、自家神経移植群と同等な機能回復を認めた。再生神経と感覚毛筋における複合筋活動電位(CMAP)測定では、DPCs移植群は自家神経移植群とは有意差を認めず、現在の臨床で行われている自家神経移植に匹敵する電気生理学的な回復を示した。