hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超高速衝突による任意材料破砕現象の解明

これまで宇宙機や天体などを構成する特定の材料および単純な形状においてのみ行われてきた超高速衝突による破砕に関して,現象の幅広いより詳しい解明,およびそれを用いたスペースデブリ環境の正確な将来予測のため,SPHコードおよび軌道計算コードを作成し,GPGPUによる並列計算を可能にした.特にエジェクタと呼ばれる2次デブリの爆発的増加が近年懸念されているが,これまで計算機で扱うことが困難であった現象の解明が,これにより今後さらに進んでいくことが期待される.また複雑な構造物についても数値計算による実験との比較が可能となり,破砕現象が衝突方向と構体の内部質量分布に大きく依存することが分かった.これまで宇宙機や天体などを構成する特定の材料においてのみ行われてきた超高速衝突による破砕現象のより詳しい解明,およびそれを用いたスペースデブリ環境の正確な将来予測のため,SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)コードおよび軌道計算コードを作成し,多数の粒子を扱えるようGPGPU(General-Purpose Computing on Graphics Processing Units)による並列計算を可能にした.特に,エジェクタと呼ばれる100μm程度の,超高速衝突により発生する2次デブリの指数関数的増加が近年懸念されているが,サイズが小さく個数が膨大なためこれまで計算機で扱うことが困難であった現象の解明が,これにより今後さらに進んでいくことが期待される.また複雑な構造物についても数値計算による実験との比較が可能となり,破砕現象がプロジェクタイルの衝突方向および速度と構体の内部質量分布に大きく依存することが分かった.これは,ファーストコンタクト直後の比較的早い段階で密度および質量が大きい物体に衝突したときに大規模なフラグメンテーションが発生し,生成されたダウンレンジエジェクタが拡散し他の構造物を破壊することに起因する.これらの現象は全てダウンレンジエジェクタおよびバックスキャッタードエジェクタ発生のカスケード現象によるものとモデル化することが可能であり,構造および構成材料のエジェクタモデルにより破片の分布を推定することができる.この成果をもとに,超高速衝突実験の準備を進めており,より詳細なパラメータ比較を行い,正確な宇宙環境の将来予測結果を出す予定である.これまで宇宙機や天体などを構成する特定の材料および単純な形状においてのみ行われてきた超高速衝突による破砕に関して,現象の幅広いより詳しい解明,およびそれを用いたスペースデブリ環境の正確な将来予測のため,SPHコードおよび軌道計算コードを作成し,GPGPUによる並列計算を可能にした.特にエジェクタと呼ばれる2次デブリの爆発的増加が近年懸念されているが,これまで計算機で扱うことが困難であった現象の解明が,これにより今後さらに進んでいくことが期待される.また複雑な構造物についても数値計算による実験との比較が可能となり,破砕現象が衝突方向と構体の内部質量分布に大きく依存することが分かった.超高速衝突によるフラグメンテーション現象の解明に向けた研究を継続中である.材料破壊プロセスのひずみ速度依存性の研究はMottやGradyによってリングやシェルなどの単純形状が膨張する場合の式のみ提案されているが,その方針を基に任意形状に物体が超高速衝突する際のフラグメンテーション理論を新しく構築し,破片のサイズ分布や速度分布を決定する式を導出することを目的とている.ただし人工衛星のような複雑な形状および構造に関しては解析式を提案することは困難なため,衛星に使用されている材質の大まかな分類や,構造の単純化といった近似を施すことで導出を試みたが,必要パラメータが多大であるためまずは数値計算(SPH : Smoothed Particle Hydrodynamics)コードにより現象の解明を行なっている.これまでは計算コストの問題からSmoothed Particle Hydrodynamicsコードは単純な形状の衝突のみシミュレーションされてきたが,高速化のためにGPGPU(General Purpose Graphic Processing Unit)による並列コンピューティングを導入し,コードを記述している.また,スペースデブリ環境の予測シミュレーションにおいてもGPGPUを導入することで高速化を図っている.さらに衝突実験を行うための模擬衛星を製作中であり,超高速衝突実験を行うことのできる施設の選定を行なっている.研究代表者の所属機関の異動により実験施設の使用が困難となり,実験主体の研究からシミュレーション主体の研究へ移りつつある.任意物体のフラグメンテーション現象をより詳細に行えるよう,単純な形状の場合の破片の分布式からより複雑な構造をしている物体の場合での分布の導出および検証や,スケーリングの可能性等の議論を行う.また,現在研究代表者が開発を続けているSPHコードに適切な材料モデルを組み込み,実験値との比較・検証を行う.また,開発したスペースデブリ環境予測モデルに,新しく構築したフラグメンテーションモデルを組み込み,これまでに行ってきた計算結果との比較を行う.モデル比較のためにIADC(Inter-Agency Space Debris Coordination Committee)から提供されているスペースデブリ環境の初期値を用いて,各国のモデルの計算結果との比較も行う.例えば九州大学の八坂哲雄特任教授および花田俊也准教授,また米国の破砕モデルおよび環境モデル(ORDEM,LEGEND)を開発しているNASAのJ.-C. Liou博士やPaula Krisko博士,ヨーロッパのモデル(MASTER)を開発しているESA/ESOCやBraunschweig大学のメンバー,および国内外の高速衝突現象を専門とする研究者のコミュティにおいて,フラグメンテーション理論および宇宙環境モデルに関する議論を行っていく.実験用消耗品費として250千円,ソフトウェアに150千円,国内調査研究旅費に50千円,国外調査研究旅費に150千円,国内成果発表旅費に50千円,国外成果発表旅費に360千円を想定している.
高効率無線電力伝送を実現するインプラント医療機器位置推定方式

人体内に取り込める形状の超小型インプラント医療機器において高効率な無線電力伝送を実現急務な研究課題となっている。本研究は、インプラント機器位置とその方向を高精度に取得する技術の確立、インプラント機器への無線電力伝送システムの最適化及び評価を目的とする。本研究の結果として、開発法が10度以下での高精度な角度推定精度の達成が確認され、開発方向推定法を用いた無線電力伝送効率の計算機シミュレーションと実験による検証を実施し、効率の高い無線電力伝送の実現可能性を示した。本研究の目的は、通信機能を有しないインプラント医療機器の高精度な位置・方向推定技術、及び高効率な無線電力伝送システムの開発である。この目的に対して、本研究開発は平成27年度において「体内内部構造推定を利用したインプラント医療機器位置推定法の開発」に取り組んだ。まず、マイクロ波帯電波による体内内部構造推定に用いる数学モデルの確立をまず実施した。周波数帯としては無線電力伝送を実現可能なマイクロ波帯を想定し、生体から発生する散乱電界を電磁界解析の1手法であるFDTD(Finite Difference Time Domain)を用いて計測・モデル化を行った。その結果として、生体内中に存在する金属(インプラント機器)による散乱電界の定式化、及びそれに基づいた位置推定法を開発した。また、各時刻に推定した個々の位置情報を基にしたインプラント機器方向推定法を提案し、その特性評価においても理論解析や計算機シミュレーションにより評価を実施した。その結果、インプラント機器の方向を10度以下の精度で推定可能であることを確認した。当初の計画に掲げた事項はすべて実施済みであり、予定通りに来年度の研究に着手可能な状況であるため。本研究目的は「通信機能を有しないインプラント医療機器の高精度な位置・方向推定技術、及び高効率な無線電力伝送システムの開発」である。前年度には体内内部構造推定を利用したインプラント医療機器位置・方向推定法の開発を実施したが、当該年度においてはコイル形状の最適化や無線電力伝送の高効率化の観点での評価を実施した。コイル形状の最適化においては、コイルの大きさは周波数帯にも影響を受けるためインプラント医療機器に適用可能な大きさでのコイル形状を実現する周波数帯も模索した。無線電力伝送の効率には人体電気定数の周波数依存性から周波数帯の選択が重要であり、この点も詳細に検討を行った。これらの検討は日本成人男性を模擬した解剖学的人体数値モデルによるFinite Difference Time Domain (FDTD)シミュレーションによる数値解析により実施し、その結果として、インプラント通信で広く用いられるMedical Implant Communication Service (MICS) 400MHz帯で利用可能なコイル形状の開発を実現できた。本開発アンテナを用いた場合において、前年度に開発したインプラント機器の方向推定法を適用し、得られた角度推定誤差を給電方向のミスマッチとして与えることで無線電力伝送の効率に角度推定誤差の影響がどの程度あるのかを評価した。本研究での解析の結果として、高効率な無線電力伝送を実現するためには数度以内での高精度な角度推定精度が必要であることが確認された。次年度の実施内容として、前年度と本年度で実施した項目の実験的検証を予定している。当初の計画に掲げた事項は全て実施済みであり、予定通りに来年度の研究に着手可能な状況であるため。本研究はインプラント医療機器に対して無線電力伝送を実現することでインプラント医療機器のエネルギー問題の解決を目指す。人体内に埋め込まれたインプラント医療機器に対して、無線電力伝送を支えるインプラント機器の高精度な位置・方向推定方式を確立し、高度医療を可能とするインプラント医療機器への高効率な無線電力伝送を実現するシステム開発を本研究の目的とする。本研究目的の達成のために、インプラント医療機器位置・方向推定法の開発、インプラント医療機器に最適化した高効率無線電力伝送方式の開発、及び開発方式の理論解析、電磁界解析シミュレーションによる評価および実機実験による評価を行った。周波数帯としてはインプラント通信で広く用いられる400MHz帯を想定し、生体から発生する散乱電界を電磁界解析の1手法であるFinite Difference Time Domain (FDTD)法を用いて計測・モデル化を行った。その結果、生体内中に存在する金属(インプラント機器)による散乱電解の数式化を行い、それに基づいた位置推定法を開発した。さらには、400MHz帯で利用可能なコイル形状を検討し、開発したインプラント機器の方向推定法を適用することで、無線電力伝送の効率に角度推定誤差の影響がどの程度あるのかを評価した。その結果として、高効率な無線電力伝送を実現するためには10度以内での高精度な角度推定精度が必要であることが確認された。最後に、実験による検証においても開発方式の有効性を確認し、研究目的である無線電力伝送を支援可能な位置・方向推定方式の実現可能性を示すことができた。

平成28年度では当初計画に掲げたとおりインプラント医療機器に適した無線電力伝送方式の開発及び評価を実施する。28年度の実施項目としては「周波数やコイル形状の最適化」を目的とし、インプラント医療機器に適した無線電力伝送方式の開発を行う。無線電力伝送方式の最適化項目としては、周波数帯とコイル形状と方式について検討を予定している。コイルの大きさは周波数帯にも影響を受けるためインプラント医療機器に適用可能な大きさでのコイル形状を実現する周波数帯を模索する。無線電力伝送の効率には人体電気定数の周波数依存性から周波数帯の選択が重要であり、この点も詳細に検討する。また、無線電力伝送方式については磁界共鳴方式と電磁誘導方式の2方式を候補とし評価を行う。上記の検討は、FTDTシミュレーションとmatlabによる数値解析により実施する。研究実施計画に従い、無線電力伝送の「生体安全性の評価・検討」を行う。人体内部に存在するインプラント医療機器の無線電力伝送を行う際にはその安全性評価も重要な検討項目である。本研究では、研究協力者の協力を受けながら、外部からの入社電磁界による単位質量あたりの吸収電力(SAR)や誘導電界の解析を行い、安全基準値を満たしているかの検証を行う。本検討はFDTDによる電磁界解析を主にしてシミュレーションによる実施を予定している。さらには、これまでに検討してきた項目の実験による評価も実施を予定している。実験による評価を行うために実験評価系の開発を行い、実験環境としては人体の生体組織を模擬した人体ファントムによる実験を基礎とする予定である。実機実験と計算機シミュレーションによる結果に大きな相違があった場合には、計算機シミュレーションの内容を再度確認し、その原因追求も行う予定である。実験の結果を踏まえて、実際でのインプラント医療機器を想定した場合の無線電力伝送の実現可能性を検討する。無線通信方式計算機ワークステーションの調達が予定より安価に行えたため。物品調達が予定より安い価格で調達ができたため。本年度もワークステーションの購入を予定しており、その物品費として計上する予定である。次年度は実験で必要となる機器(アンプ等)の調達を計画しており、そこに計上する予定である。
細胞膜に作用する抗癌抗生物質の探索と構造活性相関の研究

がんの化学療法は,がんの治療に重要な役割りわ荷っているが,薬剤耐性細胞の出現,心毒性および骨髓抑制の軽減など解決を迫られている問題も少なくない.また,肝臓,膵臓,大腸がんなどは,化学療法剤に反応し難く治療が困難である.このような背景から新しい抗癌抗生物質の開発を目的として,本研究班を組織したが,耐性細胞に有効な新アンスラサイクリン誘導体などを発見したので報告する.1)新アンスラサイクン抗生物質のモルフォリン誘導体MX_2,MX_4とMX_5の抗癌効果を検討し,とくにMX_2について各種人癌細胞に対する作用を調べた.その結果, B_<16>,Colon 38,M5076細胞,ヒト胃癌,乳癌,肺癌に対し有効であった.2)ネオカルチノスタチンの発色団の構造を決定した.(大岳,瀬戸,鶴尾)3)MX_2の耐性細胞に対する効力は, MX_2がPー糖蛋白質によって排出されないためであること明らかにした. (鶴尾)4)アスカマイシ関連誘導体5′ープロリルスルファモイルー2′ーデオキシー5ーフルオロウリジンを合成し,その抗癌作用を検討しるとともに,アスカマイシンの作用機序を明らかにし細胞表層酵素系に対する作用を追及した. (浦本,長田) 5)ピバロイルサフラマイシンY_3とnーカピロイルサフラマイシンY_3を合成し,各種癌細胞に対する制癌効果を調べるともに肺転移抑制効果を追及した. (三上)6)バクトボリンのLーアラニン残基に各種アミノ酸を附加してペプチド鎖を伸長し, L1210白血病細胞に対する効果を調べた. (前田)7)スタボマイシンの11,15ージアシル誘導体について制癌活性を調べた結果著しい増強作用が認められ毒性軽減とブレオマイシンとの協奏効果が認められた.スタボマイシンは,細胞膜損壌作用があり膜に穴が生ずるとともに,グルコースおよび260nm吸光物質の漏出が認められた.がんの化学療法は,がんの治療に重要な役割りわ荷っているが,薬剤耐性細胞の出現,心毒性および骨髓抑制の軽減など解決を迫られている問題も少なくない.また,肝臓,膵臓,大腸がんなどは,化学療法剤に反応し難く治療が困難である.このような背景から新しい抗癌抗生物質の開発を目的として,本研究班を組織したが,耐性細胞に有効な新アンスラサイクリン誘導体などを発見したので報告する.1)新アンスラサイクン抗生物質のモルフォリン誘導体MX_2,MX_4とMX_5の抗癌効果を検討し,とくにMX_2について各種人癌細胞に対する作用を調べた.その結果, B_<16>,Colon 38,M5076細胞,ヒト胃癌,乳癌,肺癌に対し有効であった.2)ネオカルチノスタチンの発色団の構造を決定した.(大岳,瀬戸,鶴尾)3)MX_2の耐性細胞に対する効力は, MX_2がPー糖蛋白質によって排出されないためであること明らかにした. (鶴尾)4)アスカマイシ関連誘導体5′ープロリルスルファモイルー2′ーデオキシー5ーフルオロウリジンを合成し,その抗癌作用を検討しるとともに,アスカマイシンの作用機序を明らかにし細胞表層酵素系に対する作用を追及した. (浦本,長田) 5)ピバロイルサフラマイシンY_3とnーカピロイルサフラマイシンY_3を合成し,各種癌細胞に対する制癌効果を調べるともに肺転移抑制効果を追及した. (三上)6)バクトボリンのLーアラニン残基に各種アミノ酸を附加してペプチド鎖を伸長し, L1210白血病細胞に対する効果を調べた. (前田)7)スタボマイシンの11,15ージアシル誘導体について制癌活性を調べた結果著しい増強作用が認められ毒性軽減とブレオマイシンとの協奏効果が認められた.スタボマイシンは,細胞膜損壌作用があり膜に穴が生ずるとともに,グルコースおよび260nm吸光物質の漏出が認められた.
リモートセンシングと光乱数パターンを併用した屋根積雪害予測情報システムの開発

日本海側の積雪地域では,屋根の雪下ろしは避けられない作業となっている.特に,昨今は高齢化が進み屋根の雪下ろしが困難になっている家庭が増えているのが現状である.そこで,積雪による家屋倒壊への警告や,種々の雪害対策への対応を迅速に行い被害を最小限に留める手立てが必要となる.現在,積雪地域の積雪深は, Amedasデータとして市町村内の1数箇所で観測しているだけである.従って,観測地域全体での積雪量の目安にはなるが,各家屋毎の屋根の積雪状態は情報として得る手段が無いのが現状である.そこで,行政側や関係機関への詳細な積雪状況データを提供することは,計測対象領域の危険度を把握する積雪深ハザードマップとして有効な情報と考えられる.以上のような背景に基づいて研究を進めてきた.本研究では米沢市内の屋根の積雪を対象に,積雪深の計測を行い積雪害危険箇所の抽出を試みた.実際の計測対象領域は,一般家屋の屋根の積雪深を高空間分解能で降雪日と同期させて,約2ケ月間に数十回の計測を行った.実際には, 2つの方法で計測実験を行った. 1の方法は限定した計測対象領域からランダムドットパターンを用いてリモートセンシングデータとして計測を行った.2の方法は,ステレオ画像からパターンマッチングを基本に対応点を見つけ3次元情報としての積雪深を求めた.両方共,無雪時期にも同様の方法で計測対象領域の積雪深を計測しておき,積雪時に計測した結果との差分を取ることで積雪深データを求めた.その際レーザー距離計で測定したデータを用いて積雪深の検証を行い,ハザードマップ構築への有効性を確かめた.今回の積雪深計測データの一部には,積雪表面の状態により欠測部分が存在し,さらなる方法等の検討が必要となった.また,良好な結果を得た積雪面については,さらに対象面積を拡大して検討を進めて,有用な積雪深ハザードマップとして関係機関に提供できるように今後も研究を進めて行きたい.日本海側の積雪地域では,屋根の雪下ろしは避けられない作業となっている.特に,昨今は高齢化が進み屋根の雪下ろしが困難になっている家庭が増えているのが現状である.そこで,積雪による家屋倒壊への警告や,種々の雪害対策への対応を迅速に行い被害を最小限に留める手立てが必要となる.現在,積雪地域の積雪深は, Amedasデータとして市町村内の1数箇所で観測しているだけである.従って,観測地域全体での積雪量の目安にはなるが,各家屋毎の屋根の積雪状態は情報として得る手段が無いのが現状である.そこで,行政側や関係機関への詳細な積雪状況データを提供することは,計測対象領域の危険度を把握する積雪深ハザードマップとして有効な情報と考えられる.以上のような背景に基づいて研究を進めてきた.本研究では米沢市内の屋根の積雪を対象に,積雪深の計測を行い積雪害危険箇所の抽出を試みた.実際の計測対象領域は,一般家屋の屋根の積雪深を高空間分解能で降雪日と同期させて,約2ケ月間に数十回の計測を行った.実際には, 2つの方法で計測実験を行った. 1の方法は限定した計測対象領域からランダムドットパターンを用いてリモートセンシングデータとして計測を行った.2の方法は,ステレオ画像からパターンマッチングを基本に対応点を見つけ3次元情報としての積雪深を求めた.両方共,無雪時期にも同様の方法で計測対象領域の積雪深を計測しておき,積雪時に計測した結果との差分を取ることで積雪深データを求めた.その際レーザー距離計で測定したデータを用いて積雪深の検証を行い,ハザードマップ構築への有効性を確かめた.今回の積雪深計測データの一部には,積雪表面の状態により欠測部分が存在し,さらなる方法等の検討が必要となった.また,良好な結果を得た積雪面については,さらに対象面積を拡大して検討を進めて,有用な積雪深ハザードマップとして関係機関に提供できるように今後も研究を進めて行きたい.
核様体タンパク質結合部位解析に基づく染色体多様化機構の解明

ChIP-seq解析および比較ゲノム解析により3株の大腸菌においてH-NSの結合位置を高精度に決定した。その結果、3株の共有ゲノム領域におけるH-NSの結合は高度に維持されており、ゲノム配列の多様化がH-NS結合位置には影響を与えない事が明らかとなった。また、大腸菌46株の比較ゲノム解析により、配列多様化が極端に進んだ領域には高頻度にH-NSが結合する傾向があり、その領域には哺乳類腸内環境において重要な遺伝子が存在する事がわかった。H-NSは単に遺伝子の発現抑制のみならず,遺伝子の変異蓄積を許容することによる大腸菌ゲノムの多様化さらには生息環境への適応をもたらしている事を示唆している。本研究は,細菌に広く分布・保存され,グローバルな転写制御のみならず,外来性遺伝子群の制御,さらにはゲノム進化に深く関わる核様体タンパク質に焦点を絞り,核様体タンパク質の結合部位を,高速シークエンサーIllumina GAIIxを用いたChIP-seq解析により,様々な細菌種にわたりゲノムワイドに比較解析することを第一の目的としている.また,細菌における核様体タンパク質とゲノムの関わり,進化過程を明らかにし,細菌ゲノム機能の変化・多様化の機構について,新たな概念の提案を行う事を最終目標に据えている.H23年度は,すでにゲノム完成配列が公開されている,実験株K-12(subgroup A),ヒト腸内常在菌SE11株(subgroup B1),SE15株(subgroup B2)の大腸菌3株において,ChIP-seq解析および比較ゲノム解析によりH-NSの結合位置を高精度に決定した.その結果,3株のゲノム配列間で良く保存されている共有ゲノム領域におけるH-NSの結合は,しばしばその領域の配列多様性が大きいにも関わらず高度に維持されており,ゲノム配列の多様化がH-NS結合位置に対して影響を与えない事が明らかとなった.また,大腸菌ゲノムで多様化が極端に進んだ領域には高頻度にH-NSが結合する傾向があり,その領域にはホストである哺乳類腸内環境において重要な役割を果たしている遺伝子が存在する事がわかった.これらの結果から,H-NSは単に遺伝子の発現抑制のみならず,遺伝子の変異蓄積を許容することによる大腸菌ゲノムの多様化さらには生息環境への適応をもたらしている事を示唆している.ChIP-seq解析および比較ゲノム解析により3株の大腸菌においてH-NSの結合位置を高精度に決定した。本研究は、細菌に広く分布・保存され、グローバルな転写制御のみならず、外来性遺伝子群の制御、さらにはゲノム進化に深く関わる核様体タンパク質に焦点を絞り、核様体タンパク質の結合部位を、高速シークエンサーIllumina GAIIxを用いたChIP-seq解析により、様々な細菌種にわたりゲノムワイドに比較解析することを第一の目的としている。また、細菌における核様体タンパク質とゲノムの関わり、進化過程を明らかにし、細菌ゲノム機能の変化・多様化の機構について、新たな概念の提案を行う事を最終目標に据えている。研究期間にわたり、すでにゲノム完成配列が公開されている大腸菌実験株K-12(subgroup A),ヒト腸内常在菌SE11株(subgroup B1)、SE15株(subgroup B2)の大腸菌3株において、ChIP-seq解析および比較ゲノム解析によりH-NSの結合位置を高精度に決定した。その結果、3株のゲノム配列間で良く保存されている共有ゲノム領域におけるH-NSの結合は、しばしばその領域の配列多様性が大きいにも関わらず高度に維持されており、ゲノム配列の多様化がH-NS結合位置に対して影響を与えない事が明らかとなった。また、すでにゲノム全配列が公開されている大腸菌46株の比較ゲノム解析により、大腸菌ゲノムで多様化が極端に進んだ領域には高頻度にH-NSが結合する傾向があり、その領域にはホストである哺乳類腸内環境において重要な役割を果たしている遺伝子が存在する事がわかった。また、H-NSの結合領域は、遺伝子領域、遺伝子間領域の区別無く、ニュートラルな進化が起きている事も明らかになった。これらの結果から,H-NSは単に遺伝子の発現抑制のみならず,遺伝子の変異蓄積を許容することによる大腸菌ゲノムの多様化さらには生息環境への適応をもたらしている事を示唆している。本研究は,細菌に広く分布・保存され,グローバルな転写制御のみならず,外来性遺伝子群の制御,さらにはゲノム進化に深く関わる核様体タンパク質に焦点を絞り,核様体タンパク質の結合部位を,高速シークエンサーIllumina GAIIxを用いたChIP-seq解析により,様々な細菌種にわたりゲノムワイドに比較解析することを第一の目的としている.また,細菌における核様体タンパク質とゲノムの関わり,進化過程を明らかにし,細菌ゲノム機能の変化・多様化の機構について,新たな概念の提案を行う事を最終目標に据えている.H24年度はH23年度に引き続き,すでにゲノム完成配列が公開されている,実験株K-12(subgroup A),ヒト腸内常在菌SE11株(subgroup B1), SE15株(subgroup B2)の大腸菌3株において,ChIP-seq解析および比較ゲノム解析によりH-NSの結合位置を高精度に決定した.

その結果,3株のゲノム配列間で良く保存されている共有ゲノム領域におけるH-NSの結合は,しばしばその領域の配列多様性が大きいにも関わらず高度に維持されており,ゲノム配列の多様化がH-NS結合位置に対して影響を与えない事が明らかとなった.また,大腸菌ゲノムで多様化が極端に進んだ領域には高頻度にH-NSが結合する傾向があり,その領域にはホストである哺乳類腸内環境において重要な役割を果たしている遺伝子が存在する事がわかった.これらの結果はH-NSが遺伝子の変異蓄積を許容することによる大腸菌ゲノムの多様化さらには生息環境への適応をもたらしている事を示唆している.また,すでに公開されている大腸菌41株の完全ゲノム配列を徹底的に比較ゲノム解析し,3株のChIP-seq解析から得られたH-NS binding siteが,これら大腸菌のcommon領域において普遍的である事を明らかにした.平成25年度が最終年度であるため、記入しない。本課題はH23年度に追加採択を受けた課題であるため,H23年11月からの実験開始となった,そのため,菌株の準備,調整,ChIP-seqにおいて開始時点の遅れがあった.一方で,ChIP-seq解析パイプライン,比較ゲノム解析などバイオインフォマティクスに関しては,H23年度当初から継続して実施していたため,順調に進展している.25年度が最終年度であるため、記入しない。平成25年度が最終年度であるため、記入しない。ChIP-seq解析(実験)を進めている共同研究者に対して,大腸菌H-NS研究で実績のある研究協力者と密に連絡をとる事を指示し,実験方法における指導を仰ぐ事で大腸菌以外のH-NS ChIP-seq解析(実験)を今年度の早い段階で実施する.
カーボンナノチューブによる熱電変換の学理深化と性能向上

本研究では, (1) 1mV/Kの巨大ゼーベック係数の実現,(2)大気中で安定なn型CNTの実現,(3) 1W/mKの低熱伝導率の実現を果たし,CNTの熱電性能を実用レベルまで高めることを目的とする。さらに,(1)-(3)の研究を通して,(4) CNT熱電物性の学理を深化させ,精密科学に基づくCNT熱電技術の基盤構築を目指す。課題(1)においては、熱電線形応答理論によってCNTの巨大ゼーベックの実現可能性を理論的に示した。理論結果に基づき、半導体性CNT膜の調製条件を詳細に検討し、転写法にて再現性よく熱電輸送を評価できるようになり、巨大なゼーベック係数を見出した。また定電位クロノアンペロメトリー法を超分子ドーピングに導入し、ドーピングプロセスの定量化ならびにホストドーパントの性能評価を達成した。課題(2)と課題(3)については、CNTシートの熱電変換効率の向上を目指して、CNTの化学修飾によるパワーファクターへの影響を理論的に調査し、さらに、化学修飾による熱伝導率低減と独自の半導体性CNT抽出技術によるゼーベック係数向上に取り組む。これらの実験を自立膜で行うのが特長で、より実用に近い材料における学理の確立を目指す。それぞれの熱電パラメータは密接に連動して変調するため、熱電変換効率の評価まで行った。また、独自に見出した大気下安定n型CNTの安定化メカニズムの解明も行った。課題(4)については、CNTの電子状態を1次元ディラック電子によって記述することで、CNTの両極性熱電効果とCNT薄膜のモルフォロジー効果を線形応答理論によって理論的に調査した。こんも理論結果に基づき、実験では系統的に電子構造の異なる単層CNTを用意し、各々の電気伝導率とゼーベック係数のフェルミレベル依存性を実験的に検証した。課題(1)のゼーベック係数1mV/Kに対し、高品質な半導体性カーボンナノチューブ膜の調製により、空気酸化ドープ条件にて0.2mV/Kから0.7mV/Kまでのゼーベック係数を見出した。課題(2)に対しては、クラウンエーテルを用いたn型ドーピングの定量化を定電位クロノアンペロメトリーにより実現し、環拡張クラウンエーテルを用いることで安定性とドーピング効率の改善を見出した。課題(3)に対しては、CNTシートの化学修飾においては、ベンゼンジアゾニウム塩による化学修飾を行い、修飾度を増加させると熱伝導度を低減できることを見出した。一方でゼーベック係数が低下することからZTはほぼ変化がないという興味深い挙動を得た。一方、フラビン誘導体による半導体性CNTの抽出においては従来の手法より抽出剤の除去が容易で、電気伝導を落とすことなくゼーベック係数の向上が得られ、ZTも大幅に向上させることに成功した。課題(4)については、高純度単一カイラリティ半導体型単層カーボンナノチューブに対して、金属型ナノチューブを混合させていき、電気伝導率と熱起電力との関係を実験的に明らかにした。金属型の含有量を系統的に変化させることで緩和時間を変化するという理論予測と良い一致が見られることを明らかにした。CNTシートの化学修飾においては、電気伝導度が大幅に増加していたことから、ホールドープの影響が考えられる。DMBIによる電子ドープで電気伝導度を制御しゼーベック係数を向上させることでZT値も向上させられると期待できる。また、半導体性抽出においても抽出剤フリーの半導体CNTシートを作製し、ドープレベルの制御により更なるZT向上に挑戦する。同時にn型安定化メカニズムの解明にも取り組む。見出した巨大なゼーベック係数は原料ソースに大きく依存することが分かっており、引き続き起源の解明に取り組む。n型ドーピングについては、高価なクラウンエーテルを用いていることから、今後、性能は据え置き、価格を1/10以下に低減する手法の開発を目指す。高純度半導体型単層カーボンナノチューブおよび金属型単層カーボンナノチューブが不純物として含まれる状況における電気伝導率と熱起電力との関係は、Constant-τ近似の範囲で定性的に説明できることが明らかとなった。さらに、熱起電力の温度依存性には、顕著なフェルミレベル依存性が見られることを理論的に予想することに成功したので、2019年度は特にフェルミレベルと温度依存性の関係解明に重点をおいて研究を推進し、一次元半導体ネットワーク系における熱電物性の学理の深化を行う。

また、独自に見出した大気下安定n型CNTの安定化メカニズムの解明も行った。課題(4)については、CNTの電子状態を1次元ディラック電子によって記述することで、CNTの両極性熱電効果とCNT薄膜のモルフォロジー効果を線形応答理論によって理論的に調査した。こんも理論結果に基づき、実験では系統的に電子構造の異なる単層CNTを用意し、各々の電気伝導率とゼーベック係数のフェルミレベル依存性を実験的に検証した。課題(1)のゼーベック係数1mV/Kに対し、高品質な半導体性カーボンナノチューブ膜の調製により、空気酸化ドープ条件にて0.2mV/Kから0.7mV/Kまでのゼーベック係数を見出した。課題(2)に対しては、クラウンエーテルを用いたn型ドーピングの定量化を定電位クロノアンペロメトリーにより実現し、環拡張クラウンエーテルを用いることで安定性とドーピング効率の改善を見出した。課題(3)に対しては、CNTシートの化学修飾においては、ベンゼンジアゾニウム塩による化学修飾を行い、修飾度を増加させると熱伝導度を低減できることを見出した。一方でゼーベック係数が低下することからZTはほぼ変化がないという興味深い挙動を得た。一方、フラビン誘導体による半導体性CNTの抽出においては従来の手法より抽出剤の除去が容易で、電気伝導を落とすことなくゼーベック係数の向上が得られ、ZTも大幅に向上させることに成功した。課題(4)については、高純度単一カイラリティ半導体型単層カーボンナノチューブに対して、金属型ナノチューブを混合させていき、電気伝導率と熱起電力との関係を実験的に明らかにした。金属型の含有量を系統的に変化させることで緩和時間を変化するという理論予測と良い一致が見られることを明らかにした。CNTシートの化学修飾においては、電気伝導度が大幅に増加していたことから、ホールドープの影響が考えられる。DMBIによる電子ドープで電気伝導度を制御しゼーベック係数を向上させることでZT値も向上させられると期待できる。また、半導体性抽出においても抽出剤フリーの半導体CNTシートを作製し、ドープレベルの制御により更なるZT向上に挑戦する。同時にn型安定化メカニズムの解明にも取り組む。見出した巨大なゼーベック係数は原料ソースに大きく依存することが分かっており、引き続き起源の解明に取り組む。n型ドーピングについては、高価なクラウンエーテルを用いていることから、今後、性能は据え置き、価格を1/10以下に低減する手法の開発を目指す。高純度半導体型単層カーボンナノチューブおよび金属型単層カーボンナノチューブが不純物として含まれる状況における電気伝導率と熱起電力との関係は、Constant-τ近似の範囲で定性的に説明できることが明らかとなった。さらに、熱起電力の温度依存性には、顕著なフェルミレベル依存性が見られることを理論的に予想することに成功したので、2019年度は特にフェルミレベルと温度依存性の関係解明に重点をおいて研究を推進し、一次元半導体ネットワーク系における熱電物性の学理の深化を行う。
冷却・復温による血中遊離ヘモグロビン減少の機序解明とその成果の臨床応用

本研究計画は、低体温・復温により血中遊離ヘモグロビンの減少(増加抑制)が起きる仕組みを解明し、臨床への応用を検討する研究である。平成30年度は、高度低体温を用いる胸部大動脈瘤手術および脳低体温療法症例の冷却前、復温終了後の血漿サンプルを用いて、ブルダウンアッセイ(タグ付き蛋白質を用いた蛋白質相互作用解析)などによりヘモグロビンとの蛋白質相互作用を有する蛋白質の同定を目標とした。ビオチン化ヘモグロビン溶液と血漿サンプルとのプルダウンアッセイで得たelution液をiTRAQ試薬でラベルした後、質量分析(nano-LC MALDI TOF/TOF MS/MS)にて網羅的に解析した。ProteinPilotsoftwareを用いた解析により信頼性95%以上で同定できたタンパク質は、以下の8蛋白質であった。この中でヘモグロビンとの結合能が確認されている蛋白質は、haptoglobin-related protein (HPR)のみであった。現在、プルダウンアッセイのelution液を用いてwestern blottingを行い、冷却・復温による変化を解析している。試薬やキット製品を国外から取り寄せるため時間がかかり、解析のとりかかりが遅れた。また全く未知の分野の解析のため、ワンステップ進むごとに研究分担者の松本教授と協議を重ねて解析結果の妥当性を判断し次の解析法を決定したため時間を要した。今年度の計画では、培養細胞による基礎的検討を行う予定であるが、その前に上記リストにある他の蛋白質についてもヘモグロビンとの蛋白質相互作用を検討し、有力蛋白質については免疫沈降法にてヘモグロビンとの相互作用を確認したい。初年度は、血中遊離ヘモグロビンの消去システムを活性化させるpathwayを解析するため、高度低体温を用いる胸部大動脈瘤手術および脳低体温療法症例の冷却前、復温終了後の血漿サンプルを用いて、1)ブルダウンアッセイ(タグ付き蛋白質を用いた蛋白質相互作用解析)、2)共免疫沈降法(Co-immunoprecipitation; Co-P),3)遊離ヘモグロビンのpseudoperoxidase (POX)活性測定にて解析する計画である。3)のpesudoperoxidase活性測定は測定機器を購入する必要があるが、経費不足で購入を断念した(110万円)。1)のプルダウンアッセイではlyophilized powderよりヘモグロビン溶液を作成し、ビオチン化キット製品を用いてビオチン化溶液を作成した。HABA assayにてビオチン/ヘモグロビン比を測定すると約6.4であり妥当と判断した。次に脳低体温療法症例の冷却前と復温後の血漿サンプルを用いてプルダウンアッセイキットを用いて解析し、elution液を電気泳動にかけ、明瞭なバンドを質量分析したところ、ハプトグロビンであった。ほかの薄いバンドも同様に質量分析を行ったが、量が少ないためか蛋白質を同定できなかった。なお、2)の共免疫沈降はマンパワー不足で実施できなかった。今後は、ヘモグロビンと相互作用を有する蛋白質をすべて同定する目的で、プルダウンアッセイで得たelution液をiTRAQ試薬でラベルした後、質量分析(nano-LC MALDI TOF/TOF MS/MS)にて網羅的に解析する予定である。試薬やキット製品を国外から取り寄せるのに時間がかかり、解析のとりかかりが遅れた。また全く未知の分野の解析のため、慎重にワンステップ進むごとに解析結果の妥当性を判断したため時間がかかかった。今後は、ヘモグロビンとの相互作用を示す蛋白質溶液をプロテオミクスにて網羅的に解析する予定である。その後、計画に従い、培養細胞による基礎的検討を行う予定である。国外からの、試薬やキットの納入に時間がかかり、翌年度へ繰り越すこととなった。

遅れていたキットの入荷を待って、研究を進める予定である。前倒し支払い請求して予定していた解析が研究の遅れにより今年度へ持ち越しとなったため、その分の金額が次年度使用額となった。今年度は前年度分を含めて研究を進める予定である。
HTLV-Iによる発がん機構に関する研究

1.ATL患者末梢血単核球から樹立されSCIDマウスで造腫瘍性のあるIL-2依存性白血病細胞株ED-40515(+)とED-40515(+)と同じ患者から樹立されSCIDマウスで造腫瘍性のないIL-2依存性HTLV-I感染非白血病細胞株SYからそれぞれmRNAを抽出した。両者の間で発現量に差がある差次的遺伝子を同定する目的で約9000種類の遺伝子のcDNAがスポットされたIncyteGenomics社のDNA microarrayによる解析を行なった。現在得られた遺伝子群が実際に差次的に発現しているかどうかをノーザンブロット法などにより確認している。またこれらの遺伝子群の発現を他のHTLV-I感染白血病細胞株、HTLV-I感染非白血病細胞株、ATL患者の新鮮白血病で検討している。2.ATL細胞のSCIDマウス体内での腫瘍性増殖をin vitroで再現することを試みた。ATL細胞の継代移植モデルより腫瘍細胞を採取し、IL-2存在下で腫瘍組織中のストローマ細胞と長期間共培養してIL-2依存性細胞株SYK-11L(+)を樹立した。さらにSYK-11L(+)のサブクローンであるIL-2非依存性細胞株SYK-11L(-)を樹立した。SYK-11L(-)はストローマ細胞と共存して増殖していたため限界希釈法によりストローマ細胞を単離した。サザンブロット解析の結果、SYK-11L(+)、SYK-11L(-)はもとのATL細胞と同じクローンで白血病細胞株であることが証明された。ストローマ細胞はH-2K^d抗原を発現しており、SCIDマウス由来と考えられた。ATL白血病細胞株の増殖支持能について検討したところ、IL-2非存在の条件下でSYK-11L(+)の増殖がストローマ細胞との共培養により支持された。
道徳、意図、確率、因果～不確実性と因果構造からみた道徳的判断の心理学モデルの構築

道徳的判断に関する心理学的モデルを構築するため,意図性・因果構造・および不確実性の3点を考慮した実験的検討を行った.その結果,(1)意図性判断に対して確率的要因が影響していること, (2)意図性判断に対して因果構造が大きく影響していること,の2点を明らかにした.また,副次的な研究として道徳的判断が母国語と第2言語で異なるという先行研究を踏まえ,同じ現象が日本語話者についても成立するかを検討し,現象としては確認できるものの,測定バイアスの観点からの新たな説明も見出した.意図性判断と因果構造・確率の影響に関する検討をKnobe (2013)あるいは中村(2013)の刺激を用いて行った.意図性判断を構成する因果構造としては,行為の主体と客体があるとして,主体自身の事情を目的として,結果的に客体に何かが生じる場合と,客体に対する働きかけを目的とした行為が,主体にも何かの結果をもたらす場合の双方があり得る.そしてこれまでの研究では前者の状況はさまざまな形で検討してきたものの,後者の状況ではほとんど検討を加えていない.加えて,これらの状況間での意図性と道徳性の判断の関係,あるいは因果構造と意図性判断のとの関係は全くといっていいほど検討されていない.そこで本年度ではこのような因果構造の意図性判断に対する影響を検討した.具体的には,行為の結果が主体に影響する状況と客体に影響する状況の双方を設定し,それぞれの条件で行為の結果が意図性判断に影響するかどうかを検討すると同時に,状況間で影響の仕方に違いがあるかどうかも分析した.検討の結果,因果構造の影響を確認し,行為者の意図が行為の対象に対する働きかけにある場合には行為の結果が意図性に影響しないことが明らかになった.この成果は中村(掲載予定,認知科学)で公刊予定である.また,道徳的判断の研究も同時に進め,使用言語の相違による判断過程の違いを検討し,第二言語で道徳判断を行うと第一言語のそれに比べて義務論的な判断が弱まることを確認した.以下の2点を検討した.(1)因果構造の検討ある事象の確率を考慮する際,事象の生起メカニズムを表す因果構造が重要であることは統計的因果推論の分野で広く認識されているものであり,道徳的判断の文脈でもその重要性が明らかにされている(Waldmann & Dieterich, 2007).このような因果構造の影響は,意図性判断でもあり得るものであるがこれまでの研究では殆ど検討されていない.そこで本研究では行為の主体と客体があるとして,主体自身の事情を目的として,結果的に客体に何かが生じる場合と,客体に対する働きかけを目的とした行為が,主体にも何かの結果をもたらす場合の双方を設定し,比較した.その結果,因果構造の違いが意図性判断に影響を与えることを示した.この研究成果は中村(2015)で公刊している.(2)第2言語の影響近年,道徳的判断が使用言語の影響を受けることが示されている.Costa, Foucart, Hayakawa, et al. (2014)は英語を母国語とする実験参加者と英語以外の言語を母国語とする実験参加者の双方に,トロッコのジレンマと歩道橋のジレンマの2種類の道徳のジレンマを,母国語か第二言語のどちらかで提示し回答することを求め,第二言語でジレンマを呈示された場合の方が,ジレンマ間の反応の相違が減少し,かつ合理的回答を行う比率が高まることを明らかにした.このような第2言語の道徳的判断に対する影響を日本語話者に対して日本語・英語のいずれかで道徳的判断課題を行わせ,言語の違いを被験者内要因で検討した.その結果,日本語話者についても先行研究同様の効果を確認した.以上の成果はNakamura (2016)で発表予定である.当初予定していた因果構造の影響の検討を論文化し,研究成果を上げているものと判断できる.また,第2言語の道徳的判断に対する影響といった問題にも踏み込めており,新しい研究展開にも踏む込んでおり,研究はおおむね順調と考えられる.以下の知見を得た:(1)第2言語使用が意思決定・道徳的判断にどう影響するかを検討した.具体的には,様々な道徳的判断課題・意思決定課題を日本語・英語のどちらかで実験参加者に回答させ,判断傾向を言語間で比較した.その結果,英語で問題を呈示された場合の方が日本語で提示された場合よりも思考のバイアスが低減され,かつ功利主義的な反応が高まることが示された.この成果はNakamura (2016, Cog. Sci. Society)で国際学会で発表されている.(2)意図性判断に関する研究成果を国際学会で発表すると同時に国際学術誌に投稿した.申請者はこれまで行為の意図性が結果から影響を受けるというKnobe効果を確率の影響や因果構造の影響といった観点から検討してきたが、それらの研究成果をまとめたものをNakamura (2016, Psychonomic Society)で発表し,Nakamura (2017, under review)国際学術誌に投稿した.(3)情報の価値という新たな問題に取り組んだ.具体的には,ある知識が自分が有しているか他人が有しているかで価値が異なるという所有効果が成立するかを検討し,前者の価値の方が後者の価値よりも高く評価されることを明らかにした.この成果は中村(2016,認知科学会)で公表している.

このような知見は,知識という,他者に伝達してもそれが自分の手元に残り,いわゆる競合性という性質を持たない財についても所有効果が成立することを示した点で興味深いものである.最終年度で研究成果のまとめをすることが出来たとともに,情報の価値という次の申請課題につながる新たな問題に着手することが出来た.当初の目標を達成すると同時に新たな研究上の課題に進展したと評価できるだろう.延長した最終年度として研究成果のまとめを行った。まず、主たる研究成果としてNakamura (2018)を投稿し、採録されるにいたった.この論文では,意図性判断におけるKnobe効果(Knobe, 2004)で,不確実性に対する認識が重要な役割を果たしていることを複数の異なるシナリオの下で実験的に示すことに成功した.また、研究の理論的基盤となる思考・推論研究の動向を概説書の該当章(中村, 2018)にまとめ,公刊する予定である.加えて,近年注目を集めている人工知能が下す道徳的判断の問題(Bonnefon et al, 2017 in Science)を検討した.先行研究によれば,人は少人数を犠牲にして多数を助けるような判断を下す自動運転車を,理にかなったものではあるが自分が購入して乗りたいとは思わないと考えるとされる.この先行研究に基づいた予備的データを収集し,先行研究と一致する知見を得たと同時に今後の研究につながる示唆も得た.今年度の研究成果は継続して関連するデータを収集し,将来の研究発表・公刊へとつなげる予定である.具体的な研究成果中村國則. (2018).問題解決・推論・意思決定.箱田裕司(編),知覚・認知心理学.遠見書房道徳的判断に関する心理学的モデルを構築するため,意図性・因果構造・および不確実性の3点を考慮した実験的検討を行った.その結果,(1)意図性判断に対して確率的要因が影響していること, (2)意図性判断に対して因果構造が大きく影響していること,の2点を明らかにした.また,副次的な研究として道徳的判断が母国語と第2言語で異なるという先行研究を踏まえ,同じ現象が日本語話者についても成立するかを検討し,現象としては確認できるものの,測定バイアスの観点からの新たな説明も見出した.第一目的である確率の影響の追検討を行い、さらに因果構造の検討にも着手することができた.刺激文を変えた検討については今後の課題であるが,一方で量刑判断といった題材を使った判断実験を行っており,次年度以降の下準備は整っていると考えられる.また以上の研究は学会発表(Nakamura, 2014;中村,2014)および学術論文(中村,掲載予定)の形で公表されており,順調に成果を挙げているものと評価できる.当初の構想通り,(1)の確率の影響,(2)の因果構造の影響の研究成果を踏まえ,(3)道徳判断の統合的な心理学モデルの構築を目指す.現時点で想定している理論的内容を踏まえれば,確率・因果・意図性の3変数間の関係を整理するとともに,その影響のパラメトライズが主たるモデル化の検討対象となることが予測される.できる限りシンプルなモデルを模索していきたい.次の申請課題である"情報の価値"という問題と本研究課題との関連を考えてみたい.次の申請課題の主要な問題である"情報"は本申請課題で扱った確率の別の側面であり,ある意味では地震性課題は本研究課題の本質にもせまるテーマとなっているともいえる.そういった深みと広がりを意識し,研究を進めたい.意思決定,思考,推論因果構造の影響の検討とともに,他の刺激文を用いた検討を行うのが大きな目的である.
ヒトにおける咀嚼機能障害が高次脳機能に及ぼす影響

本研究では,80歳以上で歯が20本以上残存している高齢者と無歯顎高齢者を対象に,歯の喪失による咀嚼障害が脳機能活動に及ぼす影響ついて検討した.運動野と補足運動野,小脳で脳の賦活を全対象で認めた.一方,感覚野であるブロードマン領域1・2・3では歯がある人と義歯装着した人で脳の賦活を認めたが,歯が無い人では賦活を認めなかった.随意運動に関与する脳部位で,歯がある人と義歯装着した人で脳の賦活を認め,歯がない人では賦活を認めなかった.有歯顎群と無歯顎群の賦活の違を認めたことは,歯の喪失による感覚入力の変化が影響したものであり,歯の喪失はヒトの高次脳機能に影響を与えることがわかった.本研究では,「歯の喪失による咀嚼障害は脳機能活動に影響を与える」との仮説のもと,3T-fMRIを用いてヒト脳内賦活部位の観察から歯の喪失の影響および口腔再建の効果を検討することを目的とした.本年度は初年度に引き続き、若年健常有歯顎者群と高齢健常有歯顎者群において基礎的データ採取を3T-fMRIを用いて咀嚼時の脳内賦活部位の同定,歯の喪失した無歯顎者(無歯顎者群)における無歯顎状態での咀嚼を行い脳賦活部位の同定を試みた.本年度はそれに加え,無歯顎群に対して口腔機能回復を補綴治療にて行った際の脳賦活の変化について検討を行った.観察は,義歯を装着しない状態(義歯非装着群)で咀嚼前と咀嚼後に3T-fMRIを撮像,次に,総義歯による欠損補綴後に総義歯装着した状態(義歯装着群)で咀嚼前と咀嚼後に3T-fMRIを撮像する.実験デザインは咀嚼30秒,レスト30秒を1セットとし3セットのブロックデザイン行う.撮像したデータはSPMデータ解析ソフトを用いて脳内賦活部位の同定を行った.本年度の新たな結果は,咀嚼運動に関与する脳部位の一次感覚野,一次運動野,頭頂連合野,前頭葉などで,義歯装着群と義歯非装着群で脳機能の賦活を認めたのに対し,大脳基底核と小脳では,義歯装着群で賦活を認めたが,義歯非装着群では大脳基底核で賦活を認めず小脳の賦活の様相も異なった.このことから,歯の喪失による感覚情報入力の変化は,咀嚼時における脳賦活様相が変わること,また,義歯により咀嚼機能を回復させることで脳賦活の様相に変化を与える可能性があることが推察される.以上より,口腔機能の回復が脳機能を護る可能性があることを立証できるかもしれない重要な研究として捕らえている.本研究は,歯の欠損による口腔機能障害が咀嚼を行う際のヒト脳機能活動にどのような影響を及ぼしているのか明らかにすること,また,その障害に対して歯科治療を行うことでの機能回復が脳機能活動にどのような影響を及ぼすのか明らかとすることを目的として行った.研究は,80歳以上で20本以上の歯が残っている高齢有歯顎者と80歳以上で歯が無い高齢無歯顎者を対象として,咀嚼時の脳機能活動の違いを観察した.また,高齢無歯顎者は,義歯を装着し口腔機能を回復した状態での脳活動についても比較検討を行った.脳機能活動の観察には,fMRIで撮像し機能脳画像マッピング法を用いて検討を行った.その結果,有歯顎者と無歯顎者での脳活動で,感覚野での賦活の違いを認めた.無歯顎者で歯が喪失したことでの感覚情報入力の減少が反映し脳賦活が低下したものと思われる.また,随意運動をコントロールする大脳基底核ー皮質ループでは,有歯顎者では大脳基底核,視床と賦活を認めるのに対し,無歯顎者においては賦活を認めなかった.加えて,前頭前野は,目的とする行動を遂行するためのプログラミング,適切な行動の選択に関わっている部位,扁桃体は視床などからの情報入力を受け認知に関わるとされる部位であるが,この脳部位においても無歯顎者では賦活が消失した.しかし,無歯顎者に対して義歯装着すると,感覚野での賦活が戻り,運動野においても賦活部位の広がりをみせた.大脳基底核ー皮質ループでは,無歯顎者で大脳基底核,視床賦活を認めないのに対し,義歯装着により賦活を認め,前頭前野,扁桃体においても再び賦活を認めた.この結果は,歯の喪失により咀嚼に関与する脳部位の活動低下させることを明らかとした.一方で,適切な歯科治療により口腔機能の回復を行うことで,失われた機能を取り戻し運動,感覚処理をする脳部位の賦活を甦らせることが可能であることを裏付ける結果となった.本研究では,80歳以上で歯が20本以上残存している高齢者と無歯顎高齢者を対象に,歯の喪失による咀嚼障害が脳機能活動に及ぼす影響ついて検討した.運動野と補足運動野,小脳で脳の賦活を全対象で認めた.一方,感覚野であるブロードマン領域1・2・3では歯がある人と義歯装着した人で脳の賦活を認めたが,歯が無い人では賦活を認めなかった.