hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
早産治療ならびに動脈管開存症治療における未熟児のインドメタシン体内動態の研究

在胎週数30未満の児について、蛍光検出法を用いたHPLC法を用いて、インドメタシン血中濃度測定し、その体内動態について検討した。対象は早産治療のために母体にインドメタシン投与され出生した児(母体投与群)さらに動脈管開存症に対しインドメタシンを投与した児(新生児投与群)とした。平成8年は母体投与群を中心に平成9年以降は新生児投与群を中心にデータ分析を行った。結果は、母体投与群の検討で、母体に投与したインドメタシンの投与期間が72時間以上の場合、母体と児の半減期の差から児の体内にインドメタシンが蓄積する傾向があると考えられた。新生児投与群の検討から、インドメタシンの体内動態は、投与を開始した日齢、在胎週数、出生体重、腎機能など様々な因子が影響していることがわかった。このためさらに症例数を増し、検討を要すと考えられた。インドメタシンの急速静注により、脳血流など他臓器への影響による副作用が報告されているが、約1時間の緩徐なインドメタシンの投与方法の有用性が示唆された。蛍光検出法を用いたHPLC法を用い、在胎週数30未満の極低出生体重児のインドメタシン血中濃度測定を行い、その体内動態について検討した。(1)母体インドメタシン投与後に出生した児および母体切迫早産の治療で母体にインドメタシンを3日以上投与後に出生した児9例を対象とした。母体へのインドメタシン投与は、初回は50mgの坐剤投与、2回目以後は25mgを6時間毎に経口投与を12回行いこれを1ク-ルとした。母体への投与開始時期は妊娠24.1から26.2週、投与期間は3から20日、総投与量は150から1025mgであった。インドメタシンの最終投与から分娩までの時間は2から95時間であった。児の在胎週数は26.0から28.1週,出生体重710から1028gであった。結果:9例の児の出生直後における血中濃度は50から604.5ng/ml(273.1±236.1ng/ml)であった。同時に測定した5例の母体の分娩直後血中濃度は、20から70ng/ml(52.5±23.6ng/ml)であった。この5例の母体/新生児血中濃度比は0.03から0.45(0.35±0.07)であった。母体投与群9例中7例の半減期は、33.0から63.0時間(45.4±11.1時間)であった。(2)動脈管開存症患児に対するインドメタシン投与動脈管開存症に対しインドメタシンの投与を行った児6例を対象とした。インドメタシンは静脈内投与とし、1回量0.2mg/kgを12時間毎に3回投与を1ク-ルとした。但し、1ク-ルの途中で動脈管閉鎖を認めた場合には投与を中止した。児の在胎週数は26.4から28.4週、出生体重710から1084gであった。結果:6例についての半減期は13.9から73.0時間(33.8±21.0時間)、Vdは0.30から0.56 l/kg(0.41±0.10 l/kg)であった。極低出生体重児のインドメタシン血中濃度は、蛍光検出を用いたHPLC法により血漿20μlで測定できた。循環血液量の少ない極低出生体重児において、本方法によるインドメタシン血中濃度測定は有用であると考えた。本年度は、動脈管開存症患児に対するインドメタシン投与についての検討を中心に行った。出生体重が1500g未満で薬理学的な動脈管閉鎖目的にインドメタシンを静脈投与した30例を対象とし、HPLCによるインドメタシンの血中濃度の分析を行った。インドメタシンの投与方法は、5から10秒で静注した後に輸液ルート内を早繰りしたものをrapid iv群(n=21)、同様に静注し、輸液ルート内を早繰りせず、輸注ポンプで約1時間で投与したものをdiv群(n=9)とした。極低出生体重児30症例のインドメタシンの半減期は平均61.6時間、AUCは平均50.3μg/ml/h、Vdは平均365.5ml/kg,Clは平均5.1ml/h、1回目投与後12時間の平均血中濃度は469.6ng/mlであった。投与方法はrapid ivとdivを比較し、1回目投与後1・6・12時間の平均血中濃度に差を認めなかった。インドメタシンの急速静注により、脳血流など他臓器への影響による副作用が報告されている。この結果よると、約1時間の緩徐なインドメタシンの投与方法の有用性が示唆された。

平成8年は母体投与群を中心に平成9年以降は新生児投与群を中心にデータ分析を行った。結果は、母体投与群の検討で、母体に投与したインドメタシンの投与期間が72時間以上の場合、母体と児の半減期の差から児の体内にインドメタシンが蓄積する傾向があると考えられた。新生児投与群の検討から、インドメタシンの体内動態は、投与を開始した日齢、在胎週数、出生体重、腎機能など様々な因子が影響していることがわかった。このためさらに症例数を増し、検討を要すと考えられた。インドメタシンの急速静注により、脳血流など他臓器への影響による副作用が報告されているが、約1時間の緩徐なインドメタシンの投与方法の有用性が示唆された。
意味モデルとしての回転式に基づいた意味解釈理論

本研究では、前研究で得られたワイヤー・フレームに基づく行為動詞の意味記述アルゴリズムが様相論理学によって動的に再構築できることを示した。手法としては、ワイヤー・フレームによって記述された個別の動作トークンを論理表示することで、その動作トークンならびに類似のトークンに共通する論理式を得た。具体的には以下の通りである。1.各々の回転軸を世界としてみなし、その軸上の運動をその世界内の運動命題として表した。2.回転の依存性を世界間の接近可能性として表した。3.各運動点の相対的回転を表す回転式をモデルとして、そのモデル上で上記の様相命題を評価した。本研究は国際ロジック・コロキュームにおいて、論理の適用方法と意味記述の手法の両面から高く評価された。この意味で、本研究は自然言語意味論研究に新しい一歩を加える接近法であると思われる。さらに、統語論、談話文法においても以下の調査・研究を行った。4.統語論において主辞駆動文法と極小理論の形式的基盤の比較を行ったが、両者の記述力の得失の判断は、具体的にどのような文法を構築するかに大きく依存するようである。5.談話における代名詞の先行詞決定問題をセンタリングモデルの枠組みで吟味した。文内での先行詞探索法を談話内探索でもより重視しなければならないことが判明した。筆者は、形式意味論のモデル理論に基づき、動作文の認知的な意味解釈機構構築のための基礎研究を行っている。本研究の前研究では動作主の動作ををワイヤーフレームモデルで記述することを提案した。本研究は以下の構成をもつ。1.ワイヤーフレームモデルによる動作を回転式群で記述する[Nishina'01]。2.各回転軸を世界とみなすことで、その軸上の点の運動をその世界上の運動を表す命題とみなす。回転の依存性を(世界間の)接近可能性とみなす。これにより各運動点の相対的回転は様相論理で記述可能となる。3.2.で得られた回転規則をsyntaxとしてそのsemanticsを1.の回転式をモデルにして構築する。4.これらをもとに動作動詞の意味素性を決定し、それを用いた意味解釈規則を構築する。現時点では、上記1.及び2.の研究が完了しつつある。段階1.は論文[Nishina'01]としてまもなく出版される予定である。その梗概は以下の通りである。本論文では位置変化による運動認識をワイヤーフレームの回転複合体からの変換とみなす可能性を考察した。まず個体をワイヤーフレームで表し、その動作を回転式複合体で表すアルゴリズムを提案した。この形で表示された動作を軸付き個体関数に変換すると、動作ダイアグラムがえられる。このダイヤグラムにいくつかの操作を加えたものを動作動詞の定義素性連鎖とマッチさせることにより、マッチングに成功すればその動作はその名前(動詞名)の動作であることになる。さらに、この解釈部分は従来のモンタギュー文法における固有名詞の内包計算を改良することで可能になることも示唆した。動作可能な部分から構成される物体の形態変化を一般的に記述するための枠組みとして、様相論理の導入を提案した。この手法がもし正しければ、行為の言語化による認知つまり言語化は、運動部位と全体運動を座標上の移動の問題ではなく、部位相互の相対的な移動、しかも完全に離散的な認知が関与していることを窺わせることになる。このように、本研究は運動体に対する人間の認知能力解明のためのひとつの接近法である。同時に、えられた様相命題集合列は当該行為を表す動詞の意味記述にも利用可能であり、自然言語の意味理論にも大きく寄与できると期待される。さらには、動詞による命令によって当該行為をスケルトンに実行させるという、手順を逆に辿る研究の可能性もみえてくる。これらが次年度以降の研究の中核となる。なお、本研究は2001年9月に開催されたチェコ・科学アカデミー主催「動的論理国際コロキューム:意味は動的か」において発表され、ヴァン・ベンサム教授(スタンフォード大/アムステルダム大)、ハンス・カンプ(シュツットガルト大)教授などからその独創性を高く評価された。

本研究では、平成12年度から14年度に亘って、行為動詞の精密な運動論的意味論構築のための基礎研究をおこなった。ワイヤー・フレームモデルで記述した動作トークンを回転式で表示し、これをモデルとして、このモデル上で様相運動論理式を評価した(平成12年度ならびに13年度)。各運動点の相対的回転の複合体が記述可能となった。これは行為の記述、すなわち、その行為の意味(denotation)に相当する。えられた論理式から動作動詞意味を構成的に表す意味単位を抽出するアルゴリズムを研究した。この課題は本研究によってかなり解決をみた。包括的な意味理論を構築するためには、動作動詞が取る目的語の側の運動意味論の可能性を探らなければならない。運動意味論構築に際して今後の研究射程に入ってくる問題の試行研究(平成14年度)も行った。N・チョムスキーの極小理論を、これによく比肩される一般句構造文法と、文法操作及び表現能力の点で比較調査した。本意味理論を実装する統語論候補としては、主辞駆動文法の方が枠組みに適合しやすくみえるが、一層の調査が必要である。意味理論と切り離せない現象として、談話における代名詞の先行詞決定問題がある。先行詞決定問題をセンタリング・モデルがどこまで扱えるかを、日本語ゼロ代名詞を例に検証した(平成13年度並びに14年度)。その結果、さらに文文法と談話文法のあいだにより密接な橋渡しが必要であることが判明した。センタリング・モデルが項関係や文内トピック等のような文文法の要件をまだ十分に使いこなしていないように思われる。本研究の一部は平成13年9月に開催されたチェコ・科学アカデミー主催「動的論理国際コロキューム:意味は動的か」において発表され、参加者からその独創性を高く評価された。
吸入麻酔ターゲット因子の新規定量解析による麻酔作用機序の考究

目的:麻酔薬による脳内PKC-γに対する作用を検証した。方法:吸入麻酔薬、静脈麻酔薬での麻酔導入時間を比較した。マウスの脳内PKC-γおよびリン酸化PKC-γ(pPKC-γ)の分布を免疫ブロット法にて比較した。結果:吸入麻酔薬ではノックアウトマウスにて導入時間が延長し、ワイルドマウスにおけるPKCγ及びpPKCγ分布を変化を認めた。静脈麻酔薬では変化を認めなかった。結語:PKCγは吸入麻酔薬の作用発現に関与している可能性が示唆された。マウス断頭モデルによる実験をおこなった。吸入麻酔薬の影響を調べるために、マウス断頭モデルにより、無麻酔状態のコントロールを設定した。本年度は、吸入麻酔薬イソフルレンおよびセボフルレンについて、無吸入コントロール、1MAC吸入、2MAC吸入をそれぞれ設定した。脳は-80°Cで保存し、大脳皮質を冷凍作業ボックス内で摘出し、以後すべて氷温化にホモジネート、遠心分離を行い、シナプス膜成分(P2)、小胞体などの細胞内小器官とシナプス以外の細胞膜成分(P3)、細胞質成分(S3)に分画後、SDS-PAGEを行い、抗PKCγ抗体、抗リン酸化PKCγ抗体を用いてウェスタンブロットを行った。なお、ウェスタンブロットは近年開発されたレーザー励起式イメージングシステム“オデッセイ^[○!R]"を用いた。また、PKCγは虚血などにより分解されるため、分画前のホモジネートについて両抗体について調べたところ、コントロール、イソフルレン、セボフルレン吸入群で、有意差は認められなかった。このことは、PKCγが細胞内で再分布し、有意な分解を受けていないことを示している。イソフルレン、セボフルレン吸入により、PKCγはP2で減少し、S3で増加した。さらにリン酸化PKCγは、P2で増加した。このことは、吸入麻酔薬がPKCγの細胞質から細胞膜へのトランスロケーションを抑制するが、シナプス膜でのPKCγのリン酸化は増加することを示唆している。吸入麻酔薬がPKCに与える影響としては、活性化するという報告と、抑制するという報告があり、詳細は不明であったが、今回の我々の結果によって、これらの相反する報告が説明できる可能性がある。吸入麻酔薬の影響を調べるために、マウス断頭モデルにより、本年度は、吸入麻酔薬イソフルレンおよびセボフルレンについて設定した1MAC吸入、2MAC吸入に加え、吸入麻酔薬と静脈麻酔薬の比較のため、プロポフォール200mg/kg腹腔内投与群を設定し、正向反射消失までの時間をPKCγノックアウトマウスとワイルドタイプマウスにて比較した。正向反射消失後マウスを断頭し、脳は-80°Cで保存した。大脳皮質を冷凍作業ボックス内で摘出し、以後すべて氷温化にホモジネート、遠心分離を行い、シナプス膜成分(P2)、小胞体などの細胞内小器官とシナプス以外の細胞膜成分(P3)、細胞質成分(S3)に分画後、SDS-PAGEを行い、抗PKCγ抗体、抗リン酸化PKCγ抗体を用いてウェスタンブロットを行った。なお、ウェスタンブロットはレーザー励起式イメージングシステム"オデッセイ^[○!R]"を用いた。抗リン酸化PKCγはP2分画にて有意な増加を認め、正向反射消失までの時間は吸入麻酔の各群ではワイルドタイプに比べノックアウトタイプでは有意に延長した。プロポフォール投与群では正向反射消失までの時間についてワイルドタイプとノックアウトタイプ間に有意差は認められなかった。今回の我々の結果によって、吸入麻酔薬によるPKCγノックアウトマウスでの正向反射消失までの時間の有意な延長はPKCγが吸入麻酔薬の作用発現に影響を与えることを示すものである。また、静脈麻酔薬はPKCγノックアウトマウスでの正向反射消失までの時間にワイルドタイプと比べて有意差を認めなかったことから吸入麻酔薬と静脈麻酔薬の作用発現は異なる可能性が示唆された。さらに、P2分画における抗リン酸化PKCγの有意な増加は、吸入麻酔薬の作用発現機序はPKCγのリン酸化を介する可能性を示唆するものである。PKC-γノックアウトマウスを用いプロポフォールによる正向反射消失までの時間を測定した。ワイルドマウスと比較し、PKCγと静脈麻酔薬の作用発現との関係について以下の実験系を設定した。マウス断頭モデルによる実験静脈麻酔薬がPKCγに与える影響を調べるためにプロポフォールを腹腔内投与し、正向反射消失後直ちに断頭する。PKCのトランスロケーションは非常に速やかに起こるため、瞬時に頭部凍結が可能なマウス断頭モデルが適している。断頭後は液体窒素で凍結し、-80°Cで保存した。実験群はダイズ油コントロール群、プロポフォール群を設定した。

大脳皮質を冷凍作業ボックス内で摘出し、以後すべて氷温化にホモジネート、遠心分離を行い、シナプス膜成分(P2)、小胞体などの細胞内小器官とシナプス以外の細胞膜成分(P3)、細胞質成分(S3)に分画後、SDS-PAGEを行い、抗PKCα抗体、抗PKCβ抗体、抗PKCγ抗体、抗PKCδ抗体、複数の抗リン酸化PKCγ抗体、および抗リン酸化PKCδ抗体を用いてウェスタンブロットを行い各分画におけるPKCγを定量した。第56回日本麻酔科学会学術集会で報告したイソフルレン、セボフルレンに対する正向反射の消失時における麻酔感受性についての結果とともに雑誌Pharmacologyにて発表した。連携研究者東京医科大学・医学部・講師室園美智博マウス実験の補助
汎関数くりこみ群による量子多体系の密度汎関数理論の構築と第一原理計算

汎関数くりこみ群に基づく密度汎関数理論(FRG-DFT)を発展させ「ハミルトニアンから出発した実践的な密度汎関数理論の確立」を目指す。具体的な課題は以下の通り:(1)空間2,3次元への適用、(2)スピンやアイソスピンなどの内部自由度の取り入れ、(3)有限温度系への適用、(4)非一様系への適用、(5)上記のそれぞれについて励起モード/スペクトル関数の計算。(6)第一原理計算に基づき流体方程式などの非平衡非線型ダイナミクスの導出を目指す。そこではその発展に申請者が寄与した力学系の縮約法である「くりこみ群法」とFRG-DFTを結び付けた理論を展開する。
ｍラーニングの感情面支援のためのコミュニケーション過程の感情伝達に関する基礎研究

本研究は、モバイルラーニングの学習者のための感情面支援を検討する継続課題の最終年度前年度応募を利用して応募した研究課題である。継続課題において、学習者のコミュニケーションが、彼らの感情状態に影響を及ぼす主な要因であることがわかった。つまり、様々な相手との良好な人間関係の構築やその維持のために、モバイル端末を用いたコミュニケーションを重視し、またそれが感情面に働きかける。しかし、感情面と言っても様々に分離でき、特にテキストベースのメディアを介したコミュニケーションではこれが顕著である。例えば、実際の感情状態と伝えたい(表現する)感情を分けることが簡単にできる。平成30年度は、モバイル端末を用いたメールコミュニケーションにおける感情伝達において、様々な感情面を分けて、それぞれを測定する実験を行った。その結果、各感情面において感情の種類が、感情伝達の正確さに影響を及ぼしている可能性が示された。具体的には、様々な感情面においてポジティブ感情に関わる程度が高くなると、送信者と受信者間での感情伝達のずれが小さくなり、逆にネガティブ感情に関わる程度が高くなると、ずれが大きくなる傾向のあることがわかった。しかしまだ明確ではなく、引き続き、詳細な分析や新たな調査・実験が必要である。特に、実験でやりとりされたメッセージ内容についての分析は今後行う必要がある。なぜなら、感情伝達のずれの増減にメッセージの内容が大きく影響すれば、良好な感情伝達のための示唆が得られるからである。平成30年度の研究計画は順調に進展した。具体的には、大学生60名を対象に、モバイル端末を用いたメールコミュニケーションにおける感情伝達において、様々な感情面を分けて、それぞれを測定する実験を行った。ここで得られた膨大なデータは分析の途中であるが、本研究課題の初年度に実験を予定通り実施できたことで、今後の研究計画はスムーズに進むことが期待できる。また、日本で最も普及しているテキストメッセンジャーLINEにおける感情伝達の質問紙調査や、テキストベースのコミュニケーションにおける感情伝達で、どのような工夫をしているかを大学生に尋ねた調査も実施し、メインである実験とは別に、背景や周囲の知見を得ることを目的と位置付けられる研究も順調に進められた。令和元年度も、参加者60名程度の実験を予定している。モバイル端末を用いた特にテキストベースのコミュニケーションにおいて、平成30年度に測定しきれなかった部分を明確にして、その測定を行う。具体的には、コミュニケーションにおける立場(メッセージを送る側と受け取る側)のメディアやメッセージに対する心理的距離を測定する予定である。心理的距離が異なれば、感情伝達の正確さに影響を及ぼす可能性がある。また、感情伝達において肝になるのはメッセージの内容である。メッセージの内容を細かく分析することで、感情伝達の正確さを高めるための方策をつきとめることで、教育的な示唆に貢献できると考えられる。

メッセージの内容を細かく分析することで、感情伝達の正確さを高めるための方策をつきとめることで、教育的な示唆に貢献できると考えられる。平成30年度末に予定していた国際会議での発表ではなく、論文誌への投稿に切り替えたため、30年度からの繰り越しが生じた。なお、令和元年度は、国際会議に参加する計画である。
間葉系幹細胞の遺伝子発現プロファイル解析と硬組織再生への応用

(1)前年度までの研究でヒトテロメラーゼ遺伝子(hTERT)による不死化間葉系幹細胞クローンを数多く樹立,解析してきたが,その中で唯一クローン12が骨軟骨へと分化し得た.そこで本年度はエピジェネティックな解析を含め,さらなる解析を本クローンに絞って行った.(2)hTERTを用いた上記のin vitroの検討結果を援用しin vivoで骨髄から幹細胞を引き出して組織再生を行う方法を検討した.クローン12では血管内皮細胞増殖因子(VEGF)などの多くの増殖因子遺伝子の発現がみられたので,まずは多くの増殖因子と相互作用をもち,間葉系組織の成長分化を幅広く促進する結合組織成長因子(CTGF)を試用した.すなわちこれを徐放性担体に適用し,ラット膝関節に作成した軟骨全層欠損に封入した.全層欠損を作成したのは組織再生を間葉系幹細胞に期待したからである.その結果CTGFを封入した場合ほぼ完全な軟骨組織の再生が観察された.これに対し対照群では全く軟骨組織が形成されなかった.(3)2の結果から間葉系幹細胞の軟骨再生能力が示唆されたが,これをさらに検証するためマウス骨髄幹細胞を採取し,それがCTGFのもと硬組織再生を行いうるかをin vitroで検討した.マウス骨髄幹細胞を長期に維持し,CTGF存在下・非存在下で軟骨細胞分化初期マーカーであるsox9遺伝子および骨芽細胞分化マーカーであるcbfa1/runx2の発現を定量した.その結果CTGF存在下で骨髄幹細胞は軟骨細胞に分化するに並行して,骨芽細胞へも分化しうることも明らかとなった.以上に関連して,cbfa1ノックアウトマウス胎児におけるctgfの発現パターンを解析したところ,本来発現のみられる歯牙形成や骨化に向かう部分にctgfの発現は見られなかった.以上の結果は,幹細胞からの硬組織再生における両遺伝子の協調的役割を示すものである.(1)ヒトテロメラーゼ遺伝子をヒト間葉系幹細胞に導入して連続培養可能な細胞を作製するとともに、この細胞のクローニングを行い、ヒト間葉系幹細胞のクローンを樹立した。この各クローンからRNAを抽出しcDNAプローブを作製してDNAチップへハイブリダイズさせた。その結果を解析、整理して、各クローンについて約1000個の遺伝子に関する遺伝子発現プロファイルを作成した。また同時にフローサイトメーターを用いて各クローンの細胞表面抗原の解析を行い、さらに細胞増殖試験によって各クローンの増殖能(DNA合成能)を判定した。(2)上記各クローンについて、間葉系幹細胞に特徴的な脂肪細胞、骨芽細胞、軟骨細胞各々への分化能力を判定するために、各々への分化誘導剤を含む分化誘導培地にて培養を行って、マーカー染色等によってその分化の有無を判定した。(3)上記(1)の結果、各クローン間には表面抗原の発現、増殖能においてばらつきがあることがわかった。さらに遺伝子発現プロファイル作成の結果、各クローンは間葉系幹細胞に特徴的な発現パターンを有していたが、その中でも非常に遺伝子発現が亢進しているグループとそうでないグループが存在した。分化誘導試験の結果、ほとんどのクローンは脂肪細胞以外の系統への強い分化能を有さなかったが、最も遺伝子発現の亢進しているクローン(12番)のみが骨芽細胞および軟骨細胞への分化能力を有していた。またこのクローンを骨芽細胞に分化させてサルの骨欠損部分に移植すると骨の再生が観察された。以上のことから、間葉系幹細胞は様々な分化程度の細胞を含むヘテロな細胞集団であること、この中で比較的分化が進み遺伝子発現が上昇している細胞は多分化能を有しており、この細胞群が再生治療に有用であることがわかった。これらの細胞群はin vivoで実際に再生能力を有していることも今回確認された。さらにこれらの幹細胞で発現する数種の再生関連因子について硬組織における作用を調べた。(1)前年度までの研究でヒトテロメラーゼ遺伝子(hTERT)による不死化間葉系幹細胞クローンを数多く樹立,解析してきたが,その中で唯一クローン12が骨軟骨へと分化し得た.そこで本年度はエピジェネティックな解析を含め,さらなる解析を本クローンに絞って行った.(2)hTERTを用いた上記のin vitroの検討結果を援用しin vivoで骨髄から幹細胞を引き出して組織再生を行う方法を検討した.クローン12では血管内皮細胞増殖因子(VEGF)などの多くの増殖因子遺伝子の発現がみられたので,まずは多くの増殖因子と相互作用をもち,間葉系組織の成長分化を幅広く促進する結合組織成長因子(CTGF)を試用した.すなわちこれを徐放性担体に適用し,ラット膝関節に作成した軟骨全層欠損に封入した.全層欠損を作成したのは組織再生を間葉系幹細胞に期待したからである.その結果CTGFを封入した場合ほぼ完全な軟骨組織の再生が観察された.これに対し対照群では全く軟骨組織が形成されなかった.(3)2の結果から間葉系幹細胞の軟骨再生能力が示唆されたが,これをさらに検証するためマウス骨髄幹細胞を採取し,それがCTGFのもと硬組織再生を行いうるかをin vitroで検討した.マウス骨髄幹細胞を長期に維持し,CTGF存在下・非存在下で軟骨細胞分化初期マーカーであるsox9遺伝子および骨芽細胞分化マーカーであるcbfa1/runx2の発現を定量した.その結果CTGF

存在下で骨髄幹細胞は軟骨細胞に分化するに並行して,骨芽細胞へも分化しうることも明らかとなった.以上に関連して,cbfa1ノックアウトマウス胎児におけるctgfの発現パターンを解析したところ,本来発現のみられる歯牙形成や骨化に向かう部分にctgfの発現は見られなかった.以上の結果は,幹細胞からの硬組織再生における両遺伝子の協調的役割を示すものである.
層界面に無機フィラーを制御配置した高機能高分子多層フィルムの開発

平行円盤レオメータを用いて,多層フィルムのレオロジー特性を測定した.まず,2種類の高分子A,Bを溶融後プレスしてフィルムを作成した。得られた多層フィルムを平行円盤レオメータの円盤間に装着し所定の温度に加熱後,これまで2層フィルムで研究を行ってきた線形領域での動的粘弾性測定を行った。同様にAおよびB単独のフィルムと,AとBの高分子フィルムのみを貼り合わせたサンプル(界面の無機材料なし)について動的粘弾性測定を行った。A層のみ,B層のみ,(A+B)層,(A+B)層の動的粘弾性データから,界面状態についての考察を行った。以上の検討を,各種の高分子の組合せに対して行った。高分子多層フィルムは、異種高分子の多層化により単一材料のフィルムでは達成できない複数の機能を持たせることにより高機能化を図ったものである。多層フィルム製造には流路内で複数の溶融高分子を合流・積層した後,ダイ流出後に引取る共押出成形が用いられるが,高分子の組合せや成形条件によっては界面不安定が生じ多層化ができない。もし,異種高分子間に無機材料を配置し,高分子の界面挙動を制御することができれば,従来製造不可能であった新規の多層フィルムの製造が可能になる。また,繊維,平板状の各種無機材料を界面に配向制御して配置できれば,光学特性など新たな機能付与が可能になる。本研究では,各種の異種高分子の界面層に各種無機材料を配置した多層フィルムを作成し,レオメータによる界面層のレオロジー特性評価と,共押出実験による界面不安定の発現や多層フィルムの機械・光学物性について,無機材料配置との関係を明らかにする。平行円盤レオメータを用いて,多層フィルムのレオロジー特性を測定し,種々の高分子の組合せに対する,各種の無機材料の効果について基礎検討を行った。その中で,層間の接着性や安定性に効果がある組合せの探索と考察を行った。レオメータによる多層フィルムのレオロジー評価については,具体的に以下のことを行った。まず,2種類の高分子A,Bを溶融後プレスしてフィルムを作成した。高分子多層フィルムは,異種高分子の多層化により単一材料のフィルムでは達成できない複数の機能を持たせることにより高機能化を図ったものである。

多層フィルム製造には流路内で複数の溶融高分子を合流・積層した後,ダイ流出後に引取る共押出成形が用いられるが,高分子の組合せや成形条件によっては界面不安定が生じ多層化ができない。もし,異種高分子間に無機材料を配置し,高分子の界面挙動を制御することができれば,従来製造不可能であった新規の多層フィルムの製造が可能になる。また,繊維,平板状の各種無機材料を界面に配向制御して配置できれば,光学特性など新たな機能付与が可能になる。本研究では,各種の異種高分子の界面層に各種無機材料を配置した多層フィルムを作成し,レオメータによる界面層のレオロジー特性評価と,共押出実験による界面不安定の発現や多層フィルムの機械・光学物性について,無機材料配置との関係を明らかにする。平行円盤レオメータを用いて,多層フィルムのレオロジー特性を測定し,種々の高分子の組合せに対する,各種の無機材料の効果について基礎検討を行った。その中で,層間の接着性や安定性に効果がある組合せの探索と考察を行った。レオメータによる多層フィルムのレオロジー評価については,具体的に以下のことを行った。まず,2種類の高分子A,Bを溶融後プレスしてフィルムを作成した。得られた多層フィルムを平行円盤レオメータの円盤間に装着し所定の温度に加熱後,これまで2層フィルムで研究を行ってきた線形領域での動的粘弾性測定を行った。同様にAおよびB単独のフィルムと,AとBの高分子フィルムのみを貼り合わせたサンプル(界面の無機材料なし)について動的粘弾性測定を行った。A層のみ,B層のみ,(A+B)層,(A+B)層の動的粘弾性データから,界面状態についての考察を行った。以上の検討を,各種の高分子の組合せに対して行った。化学工学・高分子工学・生物工学研究実施計画の一部を行い、研究論文2報を学術誌に発表した。また、これについて7件の学会発表を行い、一定の進展を得た.平成24年度の研究実施計画の一部を行い,研究論文1報を学術誌に掲載した.また,これについて4件の学会発表を行い,一定の進展を得た.平行円盤レオメータを用いて,多層フィルムのレオロジー特性を測定し,種々の高分子の組合せに対する,各種の無機材料の効果について基礎的検討を行う。その中で,層間の接着性や安定性に効果がある組合せの探索と,そのメカニズムの考察を行う。その実験と平行して,共押出成形実験装置の製作を行い,多層フィルムの共押出が可能になる操作手法を確立する。平行円盤レオメータによる多層フィルムのレオロジー評価については,具体的に以下のことを行う。まず,2種類の高分子A,Bを溶融後プレスしてフィルムを作成する。無機粒子を分散させた溶液を両方の高分子フィルムの片面にコーティングした後溶媒を蒸発させ,コートした面を貼り合わせて多層フィルムを作成する。得られた多層フィルムを平行円盤レオメータの円盤間に装着し,所定の温度に加熱した後,レオロジー測定を行う。同様にAおよびB単独のフィルムと,AとBの高分子フィルムのみを貼り合わせたサンプル(界面の無機材料なし)について動的粘弾性測定を行う。A層のみ,B層のみ,(A+B)層,(A+無機材料+B)層の動的粘弾性データから,無機材料の存在の有無によるAーB界面層の粘弾性の違いを解析し,界面状態についての考察を行う。
劇症型A群レンサ球菌感染症における新たな病原因子制御メカニズムの解明

当課題ではA群レンサ球菌(GAS)の病原性におけるRocAの役割を明らかにし、遺伝子変異がもたらすGAS強毒化の新たな機構を明らかにすることを目的とした。同時に臨床分離された二種のGAS(MTB313, 314)はほぼ同じゲノム構造を有しているが調節因子rocA遺伝子の配列が異なる。これをもとに組換えGASを作成、その遺伝子発現プロファイルを比較しヒトの病態に近づけたマウス感染モデルを用い病態の比較を行った。結果、rocA変異のあるMTB313はマウスに対し高い致死性を示し、既知の多くの病原因子発現が上昇していた。対してMTB314はマウスに対してほぼ致死性を示さず、rocAの影響が見られた。本研究課題では、A群レンサ球菌(GAS)における病原因子制御因子と考えられるRocAに着目し、rocA遺伝子に変異を持つ臨床分離株を用いて役割の解析を試みる。平成27年度の研究計画は以下の通りである。(1)rocA遺伝子の変異を持っているMTB313株へ完全長rocA遺伝子を組み込んだプラスミドを導入した相補株を作製する(2)ゲノム構造がMTB313株と極めて類似しているもののrocA遺伝子の変異はなく、毒性も弱いMTB314株のrocA遺伝子をノックアウトした欠損株を作製する(3)二種の臨床分離株及び作製した組換えGASを用いて、それぞれの毒性を生化学的方法で解析する。(1)MTB313株へのrocA遺伝子発現プラスミドの導入は完了している。(2)については、MTB314のrocA遺伝子周辺配列を用いて相同組換えにより、抗生物質耐性遺伝子との置換を試みているが、現在のところ組換え体を得るには至っていない。現在、方法を改変するなどして検討中である。(3)は(1)のrocA相補株については一部が終了した。rocA相補株とそのコントロール株では、GASの病原性に深く関わる分泌型毒素の発現量などに違いが見られている。平成27年度に実施予定であった、臨床分離株の遺伝子組換え体作製に関して遅れが発生している。rocA遺伝子の相補株は得られたものの、完全長rocA遺伝子の騒動組換えによる欠失体が未だ得られていない。具体的にはrocA遺伝子近傍の配列とカナマイシン耐性遺伝子を含む、組換え遺伝子の構築には成功している。また、組換えに供するMTB314への、プラスミドの導入も確認できている。しかしGAS内部でゲノムの目的位置への挿入には至っていない。本研究課題「劇症型A群レンサ球菌感染症における新たな病原因子制御メカニズムの解析」では、A群レンサ球菌(GAS)が持つ制御因子であるRocAに着目し、rocAをコードする遺伝子に自然発生的な変異を持つ臨床分離株を用いて、病原性に対する役割の解析を試みている。平成28年度の計画と結果は以下の通り。(1)レンサ球菌RNA抽出方法の確立とrocA発現様式解析;レンサ球菌はグラム陽性菌であり、菌体の効率的な破砕がグラム陰性菌に比して困難である。検討の結果、液体窒素で凍結した菌体を超音波で破砕し、素早くRNA保護剤に溶解することで、RNA分解の極めて少ない核酸サンプルを大量に得られることがわかった。また、培養条件によりrocA遺伝子の発現様式が変化するかについては、現在リアルタイムPCRにより引き続き検討中である。(2)組換えGASの遺伝子発現網羅的解析;臨床から分離したMTB313,MTB314株に加え、rocA遺伝子を発現ベクターによって相補したMAT101とそのコントロール株MAT100について、上記の方法でtotalRNAを抽出し、これを用いてマイクロアレイによる網羅的遺伝子発現様式の解析を行った。得られたデータをもとに比較解析を行なったところ、MTB313ではMTB314に比べてslo, sic, ska等の病原因子の発現が多いことがわかった。また、CRISPR関連遺伝子の発現もMTB313の方が高い。反対に、代謝関連遺伝子、および転写調節因子の発現はMTB313の方が少ない傾向が見られた。今回明らかになった遺伝子発現プロファイルの中には、rocAとのクロストークが推測されている転写調節因子Rggになんらかの影響があった結果と解釈できるものがあり、既報告を裏付ける、あるいは更なる示唆をもたらすものだと言える。前年度の課題であった、MTB314を基にしたrocAノックアウト相補株の作成については、今年度の前半に引き続き取り組んだ。λ-Red recombinaseを共存させた相同組み替え促進系を計画し、試みたが組換え体を得ることができなかった。そこで相補株としてはMAT100,MAT101のみを以降の研究に用いることとした。このため研究計画が当初より数ヶ月遅延しており、リアルタイムPCRによるrocA遺伝子の発現様式の解析が平成29年度に一部ずれ込むこととなった。(1)hCD46遺伝子組換えマウスを用いた感染実験による病態の比較;本研究ではレンサ球菌の表面に発現するMタンパク質の受容体の一つであるヒトCD46分子を全身の細胞に持つ遺伝子組換えマウスを宿主として用いた。

後ろ足に10の7乗個のGASを皮下注射した場合、MTB313では脚部の壊死が起こり二週間以内にほぼすべての個体が死亡するが、MTB314では脚の腫れにとどまり、回復することを以前に示した。本年度は菌の挙動及び病態の進行をさらに解析するため、同様の感染方法を行い、五日後に各臓器に生きたGASがどの程度存在しているかを調べた。結果、血中、膝下リンパ節、脾臓、肝臓において、生菌数はMTB313の方がMTB314に比して有意に高いことが示された。2)ヒト培養細胞を用いたMTB313, MTB314, MAT100,MAT101の細胞内侵入性の比較;ヒト由来腸管上皮様細胞Caco-2と、ヒト表皮角化細胞株HaCaTを用いGASの細胞内侵入性を比較した。その結果、いずれの細胞を用いた場合においてもMTB313に比してMTB314は細胞内に取り込まれる割合が高かった。また、完全長rocAを導入したMAT101とそのコントロールMAT100でも同様の実験を行ったところ、MAT100に比してMAT101の方が細胞内侵入性が有意に高かった。3)バイオフィルム形成能力の比較;細菌の形成するバイオフィルムは、体内では人工的に挿入された医療用異物等に形成されることが多いが、通常の組織に形成され病原性を発揮する例も報告されている。そこで、本研究で分離・作成した菌株群のバイオフィルム形成能力を評価した。基準株としてATCC12344を用い比較したところ、MTB313に比してMTB314の方が細胞外構成物を多く作ることが示された。ATCC12344はバイオフィルムをほとんど作らなかった。当課題ではA群レンサ球菌(GAS)の病原性におけるRocAの役割を明らかにし、遺伝子変異がもたらすGAS強毒化の新たな機構を明らかにすることを目的とした。同時に臨床分離された二種のGAS(MTB313, 314)はほぼ同じゲノム構造を有しているが調節因子rocA遺伝子の配列が異なる。これをもとに組換えGASを作成、その遺伝子発現プロファイルを比較しヒトの病態に近づけたマウス感染モデルを用い病態の比較を行った。結果、rocA変異のあるMTB313はマウスに対し高い致死性を示し、既知の多くの病原因子発現が上昇していた。対してMTB314はマウスに対してほぼ致死性を示さず、rocAの影響が見られた。(1)遺伝子組換えGAS作製及び病原性の評価;未だ得られていないrocA欠損株の作製を急ぐとともに、完成次第病原性の評価をrocA遺伝子相補株と同様の手法で行う。(2)レンサ球菌mRNA抽出法の確立とrocA発現様式解析;平成27年度までに得られた臨床分離株及び遺伝子相補株について、凍結破砕によるmRNA抽出条件を検討する。そこで得られたインタクトに近いRNAを用い、病原性に関わる遺伝子の発現をリアルタイムPCRにより解析する。また翌年度に予定されているマイクロアレイ解析のためのプローブデザイン等、準備に着手する。(3)同時に感染実験を行い、rocA組換えGASが生体へ及ぼす病原性について検討する。(1)リアルタイムPCRによるrocA遺伝子の発現様式の解析;培養条件を変えた場合、環境がrocA遺伝子の発現に及ぼす影響を調べる。rocA遺伝子のプライマーを用いて定量が行えることは既に確認済みである。(2)組換え
日英語調音に関する下顎前突症の影響:下顎前突症手術前後の経時的調音比較

口腔外科領域において手術を必要とする下顎前突症患者が咀嚼障害、審美障害に加え、調音障害を訴える患者がみられる。そこで、下顎前突症治療に当たっても調音機能と調音に関係の深い口蓋、歯牙、上下顎の位置関係など口蓋形態との関連を把握、検討することが重要となってくる。本研究では調音障害が顕著な下顎前突症患者の手術前後における調音時の舌の運動と音の音響的性質との関係について明らかにするために、経時的研究を行う。口腔外科において下顎前突症で手術が必要と診断された患者を被験者に、慣れや予想、期待に要素を極力除いて音声標本を採取するために標準母音(V型)5語、標準子音(CV型)62語を無作為に配列した単音語表を作成して読ませた。特に子音は1.両唇が主要な調音器官となる両唇音(bilabial)2.下唇と上歯で調音する唇歯音(labio-dental)3.舌尖・舌縁と上歯で調音する歯音(dental)4.舌端または舌尖・舌端と上歯茎で調音する歯茎音5.舌端または舌尖・舌端と歯茎で調音する硬口蓋歯茎音(palato-alveolar)について比較検討する。手術直前、手術2週間後、手術6月後の3回にわたり下顎前突症手術前後を経時的に録音した音声の波形、バターン、セクション、ピッチ等の音響的諸性質について音声分析をおこなっている。本年度においては本実験に条件的に適当であると認められる来院患者を対象とした。また本実験は被験者(下顎前突症患者)の手術前後の音声資料の経時的録音等対象症例の基礎的データの収集のみでも6月以上の長期間必要であり、必ずしも被験者として協力を得られるとは限らなかったが、現在数名の被験者の協力により上記長期間の基礎音声データの収集を継続中である。平成5年度には研究報告第1報として母音に関する研究を発表できる予定である。
黒潮周辺海域における急激な海面水温上昇のメカニズム解明とその沿岸環境への影響評価

日本周辺の暖流域は過去100年間で全球平均の23倍のペースで海面水温が上昇している。この急激な海面水温の上昇は、近年の極端気象現象の発生や、沿岸域の海洋環境の変化に深刻な影響を及ぼしており、そのメカニズムの解明は喫緊の課題となっている。本研究では、高解像度の海洋再解析データ、及び、海洋モデル・同化システムを用いて、1黒潮及び対馬暖流の長期変化の実態を把握し、2暖流周辺海域で生じている急激な海面水温上昇のメカニズムを解明すると共に、3暖流の変化が沿岸域の海洋環境へ及ぼす影響について評価する。上記13を総合して、日本周辺で生じている急激な海面水温上昇の全容を明らかにする。
多重ゼータ関数の解析的挙動とその幾何学的側面からの研究

幾何学的観点から多重ゼータ関数の非収束領域における挙動の解析を進め、詳しい情報を得ることが出来た。また多重ゼータ関数の新たな関数関係式を与えた。さらに多重ゼータ関数をその特別な場合として含むWittenゼータ関数の研究も行った。Wittenゼータ関数の特殊値と最近導入された多重高次Mahler測度との関係を解明することで、多重高次Mahler測度に新たに幾何学的解釈を与えた。本研究の目的は、多重ゼータ関数の特殊値、特に不確定特異点における挙動を、解析的および幾何的側面から研究しようとするものである。本年度計画していた研究の一つは、多重ゼータ関数の不確定特異点の解消問題であった。これは、不確定特異点でブローアップして、多重ゼータ関数をブローアップした空間に引き戻すことで、不確定特異点の挙動を詳しく知ろうする試みである。この研究に関しては、すでに2重ゼータ関数の不確定特異点の解消は完成している。しかし、3重ゼータ関数では、1回のブローアップでは、不確定特異点が解消されず、数回のブローアップが求められ、さらに、多重ゼータ関数の高次のLaurent係数の具体的表示が必要になることがわかった。現在、多重ゼータ関数の高次のLaurent係数に関する研究を始めているところである。また、多重高次Mahler測度とWittenゼータ関数の特殊値との関係の研究については、ある多項式族に関する多重高次Mahler測度が、Wittenゼータ関数の正整数点での特殊値の線形和で記述できることがわかった。しかも、その和は、Weyl群の作用として記述できることもわかった。Wittenゼータ関数は、物理学者のWittenが導入したゼータ関数で、その正偶数点での特殊値は、あるモジュライ空間の体積の意味を有している。したがって、ある多重高次Mahler測度が、あるモジュライ空間の体積としての解釈を持つことがわかった。この研究については、最近、学術論文としてまとめたところである。多重ゼータ関数の非正整数点での挙動、特に関数等式を念頭に置いた収束領域の多重ゼータ値と非収束領域の多重ゼータ値の間にある関係の解明に向けて解析および幾何的側面から研究を行った。多重ゼータ関数の非正整数点での特殊値が満たす新たな関係式を示した。これはJonathan Borwein氏等によって与えられた多重ゼータ関数の正整数点での特殊値間で成り立つ関係式をそのまま非正整数点での特殊値に読み替えたような関係式であり、多重ゼータ関数の収束領域と非収束領域との間に良い対称性あることを示唆する関係式と言える。さらにこの関係式は関数レベルで成り立ち、多重ゼータ関数の新たな性質を解明することができた。この研究結果については、Jonathan Borwein氏も参加した国際研究集会で講演した。また多重ゼータ値と関係の深い荒川・金子のゼータ関数の構造を解明し、その構成法をDirichlet L関数に適用することで、多重L値と関係する新たなL関数を構成した。このL関数は多重L値が満たす関係式解明に応用できることが期待され、新たな研究手法を導入することができた。さらにこのL関数の特殊値を通して一般Bernoulli数の拡張を導入し、大野泰生氏と共同でその数論的諸性質解明に関する研究を行った。これらの研究結果を数理解析研究所で行われた研究集会などで講演した。多重ゼータ関数の不確定特異点解消にも取りかかった。2重ゼータ関数の場合は完全に不確定特異点を解消することが出来た。3重ゼータ関数の場合で不確定特異点の解消は、一度のブローアップでは解消されない不確定特異点があり、足利正氏や小森靖氏等とその点の情報や多重ゼータ関数の挙動の詳しい解析を行った。
手術室看護婦に必要な導徳的感性と倫理的責務

山梨県近郊の400床以上の大学病院・総合病院計4施設の手術室看護師74名(平均年齢27.9±5.6歳,平均臨床経験年数6.3±5.4年),2施設の外科系病棟看護師(平均年齢28.8±7.0歳,平均臨床経験年数7.0±6.8年)を対象として,MST (Moral Sensitivity Test)日本版と倫理的な問題だと思った場面の自由記述による質問紙を用いて,道徳的感性の調査を行なった。分析は,手術室看護師と外科系病棟看護師のMSTの差をMann-WhitneyU検定を用いて比較した。倫理的な問題だと思った場面の記述は,内容を分析し,コーディングしながら要素毎にまとめ手術室看護師と外科系病棟看護師とで比較した。その結果,手術室看護師の道徳的感性の特徴の病棟看護師との共通点は,患者理解・信頼関係の構築・患者を安全に守ることの認識は高いことであった。相違点は,手術室看護師は,医師の判断に頼る傾向が病棟看護師より強く患者の気持ちを察知することの感性が低いことであった。また,手術室看護師は,プライバシーの侵害や誤った無菌操作など,誠実でない医療者の行為を倫理的な問題と多く捉えていた。以上の結果より,手術室看護師は,人間関係の基盤である患者理解の感性を養い,患者の要求や気持ちを察知する感性と患者に情を示すこと,患者に誠実であることで,患者との信頼関係を築き,患者の擁護者としての役割を認識・遂行する必要があることが示唆された。関東近郊の500床以上の総合病院3施設の内科・外科病棟に勤務する看護師191名(平均年齢29.2±7.7歳,平均臨床経験年数7.6±6.9年)を対象として,MST(Moral Sensitivity Test)日本語版を用いて臨床の場での葛藤場面における認知と対処の調査を行なった。MSTの信頼性係数(クロンバックα)は0.72であった。主成分分析の結果,役割遂行,患者の意志の尊重,誠実,責任,葛藤,情,配慮,柔軟性,信念が含まれていることを確認した。看護師の施設と経験年数(5年未満群と5年以上群に分類)によるMSTの差をMann-WhitneyのU検定を用いて分析した。その結果,ベテラン看護師と新人看護師では,葛藤に直面しているという認識と患者との人間関係における自信に差がみられ,価値観や信念を重んじること,医師への信頼,規則に従順であることは施設により差がみられた。また,経験や情を重んじること,看護の意義・やりがい,適性に対する自信は施設や経験年数による差のない,看護婦に共通の認識であることが示された。MST日本語版は,構成概念が倫理的判断に必要な感性の要素であること,看護師の道徳的感性の特徴を明らかにするために有用であることが確認されたのを踏まえ,看護師の葛藤場面の認知と対処の実態と道徳的感性の調査票を作成した。平成14年度は,作成した調査票を用いて,手術室看護師50名,対照群として成人病棟看護師30名を対象とした調査を行ない,手術室看護師の倫理的な葛藤場面の認知と関連要因を対象者の背景や道徳的感性の特徴から分析する。その結果を踏まえ,手術室看護師の倫理的責務について検討する。
生体外疲労試験による骨の疲労特性評価および骨の疲労特性と圧電特性の関連性の解明

骨組織に力学的負荷を作用させると,分極によって電荷が誘起される圧電現象を示すことが知られており,この現象が骨の形成・吸収に大きな影響を及ぼしているといわれている.しかしながら,骨に作用する力学的負荷と,それによって生じる圧電位との定量的な関係は調べられていない.そこで本研究では,力学的負荷が骨の圧電特性に及ぼす影響について定量的に検討した.成熟日本白色家兎の大腿骨に2本の電極を導電性接着剤を用いて固定した後,種々の条件の力学的負荷を骨に作用させ,発生する圧電位を測定した.まず,6N,40N,120Nの静的荷重を作用させると,それぞれ約4mV,10mV,10mVの圧電位が生じ,この結果より,低荷重領域では負荷の増大に伴い圧電位も増加するが,高荷重領域では負荷を増加させても圧電位に変化が生じないことが明らかになった.また,周波数4Hzの繰り返し負荷を,18N,44Nの2種類のピーク荷重で骨に作用させる実験を行い,その結果,繰り返し数1×10^2までならばピーク荷重時に生じる圧電位は常にほぼ一定であることが分かった.さらに,ピーク荷重34Nで,繰り返し周波数を0.1Hz,1Hz,5Hzの3種類に変化させて,圧電位の計測を行ったところ,繰り返し周波数の相違による圧電位の違いはみられなかったが,周波数の大きな繰り返し負荷を作用させた場合に,ピーク荷重が作用する前に圧電位がピークに達するという極めて興味深い現象が確認された.以上のような本研究の結果より,骨に生じる圧電位が最も有効に発生する負荷条件が存在する可能性が示唆された.今後は,より詳細な負荷条件を設定した実験を行うことで,負荷条件と圧電位の定量的な関係を完全に明らかにし,これにより骨の機能維持に最適な負荷条件を探求するための新しい知見が得られるものと推察される.骨の疲労特性を調べる研究は,実験の大変さゆえにあまり行われておらず,き裂の発生や伝播などを含めて骨疲労の機構はまだ十分に解明されていない.そこて本研究では骨の疲労発生メカニズムの解明することを最終目的として,骨の圧縮疲労試験を行う実験装置を設計し,これを用いて家兎大腿骨骨幹部の圧縮疲労特性を調べた.圧縮疲労試験では曲がりや坐屈を防止し,試料の長軸方向に負荷を作用させることが重要となるため,球座付き治具を設計,作製した.球座にスラスト型球面滑り軸受を用いることによって,試料の骨軸方向に一軸の圧縮荷重を作用させることが可能となっている.また,試料を37°C生理食塩水中に浸積させた状態で試験が行えるように恒温槽を作製した.アクリル製の2重水槽の外槽に恒温循環槽で加温した水を循環させることで,内槽に満たした生理食塩水を37°Cに保った.ダイヤモンドコンパウンド等を用いて表面処理した試料に作用させる繰り返し負荷は,アクチュエータを荷重制御で動かすことによって与え,作用する応力が常に一定になる条件で試験を行った.骨の疲労破損は徐々に進行し明確な破断を見極めるのが困難であるため,平均ひずみが試験開始時から5%増加した時点を破損と定義し,その時点て疲労試験を終了した.試料の圧縮強度の1/2および1/4の応力を作用させた場合の破損回数の平均値は,それぞれ143回,1826回であった.これらの最大ピーク応力と破損回数の関係を示す2点を結ぶ直線と縦軸との交点は約90MPaであり,圧縮試験から得られた圧縮強度とほぼ一致した.これより,本実験の疲労試験装置および疲労特性評価法から,骨の圧縮疲労特性を正確に調べることができるものと考えられる.今後は,購入した炭酸ガス恒温器などを併用して,様々な応力条件下や化学的環境下での疲労特性評価を行うと伴に,疲労試験中の骨の圧電性の変化を調べる予定である.骨組織に力学的負荷を作用させると,分極によって電荷が誘起される圧電現象を示すことが知られており,この現象が骨の形成・吸収に大きな影響を及ぼしているといわれている.しかしながら,骨に作用する力学的負荷と,それによって生じる圧電位との定量的な関係は調べられていない.そこで本研究では,力学的負荷が骨の圧電特性に及ぼす影響について定量的に検討した.成熟日本白色家兎の大腿骨に2本の電極を導電性接着剤を用いて固定した後,種々の条件の力学的負荷を骨に作用させ,発生する圧電位を測定した.まず,6N,40N,120Nの静的荷重を作用させると,それぞれ約4mV,10mV,10mVの圧電位が生じ,この結果より,低荷重領域では負荷の増大に伴い圧電位も増加するが,高荷重領域では負荷を増加させても圧電位に変化が生じないことが明らかになった.また,周波数4Hzの繰り返し負荷を,18N,44Nの2種類のピーク荷重で骨に作用させる実験を行い,その結果,繰り返し数1×10^2までならばピーク荷重時に生じる圧電位は常にほぼ一定であることが分かった.さらに,ピーク荷重34Nで,繰り返し周波数を0.1Hz,1Hz,5Hzの3種類に変化させて,圧電位の計測を行ったところ,繰り返し周波数の相違による圧電位の違いはみられなかったが,周波数の大きな繰り返し負荷を作用させた場合に,ピーク荷重が作用する前に圧電位がピークに達するという極めて興味深い現象が確認された.以上のような本研究の結果より,骨に生じる圧電位が最も有効に発生する負荷条件が存在する可能性が示唆された.

今後は,より詳細な負荷条件を設定した実験を行うことで,負荷条件と圧電位の定量的な関係を完全に明らかにし,これにより骨の機能維持に最適な負荷条件を探求するための新しい知見が得られるものと推察される.