hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
有袋類における胚操作基盤技術開発

有袋類であるハイイロジネズミオポッサム(以下、オポッサム)は、従来のモデル哺乳動物にはみられない形態形成機構や環境適応のメカニズムを有する。本研究計画では、オポッサムの生体内における各種遺伝子機能の解析を可能とする生殖工学系技術開発並びに遺伝子改変オポッサム作製技術開発を目的とする。これまでに、ホルモン投与量および雌雄を同居させる時期等を最適化する事による排卵、交配誘導のコントロールに加え、安定した受精卵の採取に成功した。また、ビデオ観察による交配時期の特定により、採取した受精卵が目的のステージを正確に反映していることも確認できた。受精卵の移植に必要な偽妊娠オポッサムの作製については、ホルモン投与及び精管結紮した雄との交配を併用する事により、より確実な偽妊娠オポッサムの作製に成功すると共に、交配誘導についても、受精卵採取と同様、ある程度コントロールする事が可能となった。受精卵の移植については、上記偽妊娠オポッサムの子宮肥厚を確認した上で実施し、産仔を得ることにも成功した。但し、その効率は極めて低いため、更なる改善が必要である。受精卵を用いたゲノム編集については、前核が確認できる時期の特定及び受精卵の構造など、その厳密なステージングを同定できたことにより、マイクロインジェクション等による胚操作に最適と思われる時期の特定ができた。この事から、今後は受精卵を用いたゲノム編集等による遺伝子改変オポッサムの作製を加速させる事が可能だと考える。受精卵の採取において、条件検討による最適化に当初の予定より時間を要した。また、移植後の妊娠・産仔率の向上を目的とした偽妊娠マウス、受精卵双方の移植時期の最適化にやや時間を要している。全体的には着実に技術開発は進行しているが、当初計画に基づく進捗状況としてはやや遅れていると判断した。比較的安定した受精卵採取や交配のコントロールが可能となったことから、今後は移植時期の最適化を精力的に進める事で、移植後の妊娠・産仔率の向上に重点的に努めていくと同時に、受精卵を用いたゲノム編集技術等による遺伝子改変オポッサムの作製について進めていく。産仔率が低い場合においても、初期胚の解析により、遺伝子改変オポッサムについての評価を行う。受精卵の採取において、条件検討等に時間を要した事により、遺伝子改変動物の作製までには至らなかった。このため、遺伝子改変動物作製に関連する費用の支出が予定より少なかった。一方で、受精卵の厳密なステージングを同定できたことによる胚操作時期の最適化により、次年度については当初の予定以上に遺伝子改変動物作製が加速すると考えられ、飼育関連費用を含む遺伝子改変動物作製関連費用への補填を計画している。
引き込み同期を利用した太陽電池と電力系統の自動連係に関する研究

太陽電池の応用上の問題点として、小規模で分散した辺隔地に設置される場合が多いため保守・点検が困難であること、無制御の電源でありエネルギ-蓄積装置が必要であるが蓄電池は安全性と保守の点で問題があること、太陽電池本体を最大効率で動作させるためには複雑な制御を必要とすること等が挙げられる。本研究ではエネルギ-蓄積装置として蓄電池の代わりに交流電源を用い、引き込み同期現象を利用した新しい電力用インタ-フェイス回路について検討した。前年度に行った基礎研究をもとにし、本年度は次の研究を行った。1.まず、商用電源をバックアップとして用い、太陽電池から常に最大電力を取り出す回路について検討した。この場合、軽負荷時には太陽電池の余剰エネルギ-は商用電源に返される。しかし、現法規では端局で余った電力を商用電源に回生することが禁じられているので、太陽電池からの出力電力そのものを仰制することが必要である。微少直流制御電流により発振周波数を大幅に変化できるVan-Allen型発振器を用いてこの制御を実現し、動作解析及び実験確認を行った。2.太陽電池の電流電圧特性は昼間の日射量の変化や気候条件だけでなく、温度変化あるいは経年変化等によりかなり影響され、太陽電池の最大出力条件も変動する。そこで太陽電池の動作点が常に最適動作点となるように追尾する制御手法を確立した。3.上記の出力電力制御及び最適動作点追尾制御の両方を施したインタ-フェイス回路を試作し、数kW程度の大電力化について十分利用できることを確認した。今後、電力系統と結合した場合の安定性の問題などについ詳細な検討が必要である。太陽電池の応用上の問題点として、小規模で分散した辺隔地に設置される場合が多いため保守・点検が困難であること、無制御の電源でありエネルギー蓄積装置が必要であるが蓄電池は安全性と保守の点で問題があること、太陽電池本体を最大効率で動作させるためには複雑な制御を必要とすること等が挙げられる。本研究ではエネルギー蓄積装置として蓄電池の代わりに交流電源を用い、引き込み同期現象を利用した新しい電力用インターフェイス回路について検討した。以下にその内容を記す。1.太陽電池素子の基本特性を測定し、等価回路を決定した。2.太陽電池と交流電力系統との自動連係インターフェイスの回路方式及び基本御特性を解析した。3.太陽電池にロイヤー型発振器を基本にした自動連係インターフェイス回路を接続し、室内実験を行なった。蓄電池の直流電力をインバータで交流に変換したものを交流電力系統に見立て、これにインターフェイス回路を介して太陽電池を接続し、インターフェイス回路の発振周波数が交流電力系統のそれに自動的に一致することを確認した。照射光の強度変化や負荷変動に対する過渡応答、及びエネルギーの授受について測定した。4.本研究では当初、商用電源をバックアップとして用い、太陽電池から常に最大電力を取り出す回路についてだけ検討することにしていた。しかし、端局で余った電力を商用電源に回生することが禁じられている場合もあるので、太陽電池からの出力電力を抑制することも必要である。微少直流制御電流により発振周波数を大幅に変化できるVanーAllen型発振器を用いれば、このような制御が可能である。今後は、この回路方式の特性解析を更に詳しく行なうと共に、状況に応じた使い分け方を検討する。太陽電池の応用上の問題点として、小規値で分散した辺隔地に設置される場合が多いため保守・点検が困難であること、無制御の電源でありエネルギ-蓄積装置が必要であるが蓄電池は安全性と保守の点で問題があること、太陽電池本体を最大効率で動作させるためには複雑な制御を必要とすること等が挙げられる。前年度に行った基雑研究をもとにし、本年度は次の研究を行った。

1.まず、商用電源をバックアップとして用い、太陽電池から常に最大電力を取り出す回路について検討した。この場合、軽負荷時には太陽電池の余剰エネルギ-は商用電源に返される。しかし、現法規では端局で余った電力を商用電源に回生することが禁じられているので、太陽電池からの出力電力そのものを抑制することが必要である。微少直流制御電流により発振周波数を大幅に変化できるVan-Allen型発振器を用いてこの制御を実現し、動作解析及び実験確認を行った。2.太陽電池の電流電圧特性は昼間の日射量の変化や気候条件だけでなく、温度変化あるいは経年変化等によりかなり影響され、太陽電池の最大出力条件も変動する。そこで太陽電池の動作点が常に最適動作点となるように追尾する制御手法を確立した。3.上記の出力電力制御及び最適動作点追尾制御の両方を施したインタ-フェイス回路を試作し、数kW程度の大電力化について十分利用できることを確認した。今後、電力系統と結合した場合の安定性の問題などについて詳細な検討が必要である。
妊娠中の感染と低栄養が引き起こす胎児のエピジェネティク変化に関する研究

胎生期の母体環境あるいは出生後の養育環境が、子の成長後の生存や後世の遺伝子発現に及ぼす影響を探索することを目的に、ヒトを対象としたコホート調査と、マウスを用いた無機ヒ素曝露実験を実施した。インドネシア・スンバの対象ヒト集団において、結縁婚により出生した子供の生存率が非結縁婚に比べて有意に低く、出産数が多いことが示された。無機ヒ素に汚染されているバングラデシュの母子の試料、また、実験的に無機ヒ素を曝露したマウスの試料を用いてヒ素曝露の感受性について検討した。胎生期の母体を介した感染、重金属曝露あるいは胎生期の低栄養が、胎児の出生後に与えるエピジェネティクな変化は、感染および曝露感受性の遺伝因子を研究する上で、環境変容が及ぼす次世代影響として新たに考慮しなければならない注目の生命現象である。また、経産により後世的に獲得される母体の環境適応機構が、後に出生する子の生存に有利に働く可能性があることを示唆する研究が報告されている。本研究では、妊娠初期の母体環境が後世の種々遺伝子発現に及ぼす影響を明らかにするため、ヒトを対象とした妊娠マラリアや重金属曝露や低栄養、また妊娠マウスでの実験的曝露による次世代影響を遺伝子型頻度および発現量とメチル化率によって比較検証することを目的とする。本年度は、インドネシア・スンバの対象ヒト集団において、経産女性を対象に子の出生と生存、生物学的父親との血縁に関するデータを収集し、解析を実施した。対象集団において、血縁婚の女性の方が血縁婚でない女性より多くの子供を出産し、また出生した子供の生存率が有意に低いことを報告した。胎生期の母体環境が後世の種々遺伝子発現に及ぼす影響について実験動物で検証を加えると共に、遺伝子型とメチル化率の関係が同母体からの出生順に影響を受けているかどうかを人類集団で実証した研究例はまだない。ヒトを対象としたフィールド研究と動物を対象とした実験研究の相補的な組み合わせにより得られる成果は、エピジェネティク機構として新しい知見を提供すると考えられる。胎生期の母体環境が出生後の生存や後世の遺伝子発現に及ぼす影響を探索することを目的に、ヒトを対象とした収集試料の分析と、マウスを用いた重金属の曝露実験を実施した。インドネシア・スンバ人の経産婦(F0)を対象に出産歴を収集し、母体環境要因として親(F0)と子(F1)それぞれの出生順位、経産回数、マラリア有病歴を記録し、次世代の子(F2)の生死と出産に関する三世代コホート調査をおこなった。経産による影響がみられる遺伝子の同定ならびに遺伝子発現レベルを定量的に分析するには至らなかったが、縦断的なデータを蓄積することができた。後世の遺伝子発現調節に影響する胎生期の時期特異性について検証するため、亜ヒ酸ナトリウム100 ppmの飲料水を妊娠マウスに与えて有害金属の無機ヒ素に曝露させ、曝露時期を胎生期と授乳期に群分けして、動物実験をおこなった。胎生期の無機ヒ素曝露により血漿中または肝臓中のトリグリセリドが低下し、曝露中止後の成熟期に雌仔のみ無機ヒ素曝露群で低体重となる報告に基づいて、無機ヒ素曝露マウスを作製した。その結果、妊娠期に比して授乳期は飲水量が増大し、仔数が多いほど母獣の飲水量が多いことが実証された。母獣への無機ヒ素曝露量が胎生期より授乳期の方が高いにも関わらず、胎生期に特異的な遺伝子発現変動がみられることは、胎生初期の感受性の高さを示唆すると考えられた。今後はこのマウスモデルにおけるF2世代の影響を検証していく必要がある。インドネシアで実施する現地調査の時期が予定より遅れたものの、収集データは計画通りに得られてきている。25年度が最終年度であるため、記入しない。計画ではマラリア感染を対象としていたが、対象集団においてマラリア罹患率が激減しているため、ヒト集団を模倣した動物実験ではマラリア感染モデルではなく低栄養モデルに集中させていくこととした。
実験的下顎骨延長に関する組織形態計測学的研究

骨組織形態計測法は骨のリモデリングの動態を知るうえで非常に有効な方法である.これは抗生剤が骨組織に結合し標識され蛍光を発する性質を利用して,ラベル時にリモデリングしている部分(標識部)をパラメタ-として計測する理論に基ずく.以下に実験の方法を示す.1)ネンブタール麻酔下に雑犬(5頭)の下顎右側部に外表より切開を加え広頚筋を剥離後,エア-ト-ムにより下顎骨骨体部を手術的に骨折させ創外固定器OrthofixM-100を装着した。2)5日間の術後回復期間を置き下顎骨体部の軟X線写真を撮影。3)仮骨延長量,延長期間により対象を5つの実験群に分類。4)連続延長群(200μm/day),(500μm/day)ならびに間欠延長群(5日間200μm/day,1週間休止,200μm/day),(5日間500μm/day,1週間休止,500μm/day),一時延長群(5mm/1回)のプロトコ-ルに沿い,17日間の延長仮骨を行った。5)延長開始期より3日間(テトラサイクリン)-5日間休止-3日間(カルセイン)-5日間休止のスケジュ-ルで骨にダブルラベリングを行った。6)実験終了後屠殺し下顎骨を摘出、解剖学的形態計測ならびに顕微鏡撮影用乾板プレ-ト上で軟X線写真撮影後にアルコール固定し通法に従いメチルメタクリレートに包埋、未脱灰硬組織研磨標本を作製した。7)100μ厚の標本においてcontact-microradiogram撮影後に更に研磨して約10μ厚の染色標本を作製した.8)染色はVillanueva bonestainを行った。.これにより類骨,骨組織の選択的な判定が可能である.骨組織形態計測法は骨のリモデリングの動態を知るうえで非常に有効な方法である.これは抗生剤が骨組織に結合し標識され蛍光を発する性質を利用して,ラベル時にリモデリングしている部分(標識部)をパラメターとして計測する理論に基ずく.以下に実験の方法を示す.1)ネンブタール麻酔下に雑犬(5頭)の下顎右側部に外表より切開を加え広頚筋を剥離後,エアートームにより下顎骨骨体部を手術的に骨折させ創外固定器OrthofixM-100を装着した。2) 5日間の術後回復期間を置き下顎骨体部の軟X線写真を撮影。4)連続延長群(200μm/day),(500μm/day)ならびに間欠延長群(5日間200μm/day,1週間休止,200μm/day),(5日間μm/day,1週間休止,500μm/day),一時延長群(5mm/1回)のプロトコールに沿い,17日間の延長仮骨を行った。5)延長開始期より3日間(テトラサイクリン)-5日間休止-3日間(カルセイン)-5日間休止のスケジュールで骨にダブルラベリングを行った。6)実験終了後屠殺し下顎骨を摘出、解剖学的形態計測ならびに顕微鏡撮影用乾板プレート上で軟X線写真撮影後にアルコール固定し通法に従いメチルメタクリレートに包埋、未脱灰硬組織研磨標本を作製した。7) 100μ厚の標本においてcontact-microradiogram撮影後に更に研磨して約10μ厚の染色標本を作製した.骨組織形態計測法は骨のリモデリングの動態を知るうえで非常に有効な方法である.これは抗生剤が骨組織に結合し標識され蛍光を発する性質を利用して,ラベル時にリモデリングしている部分(標識部)をパラメタ-として計測する理論に基ずく.以下に実験の方法を示す.1)ネンブタール麻酔下に雑犬(5頭)の下顎右側部に外表より切開を加え広頚筋を剥離後,エア-ト-ムにより下顎骨骨体部を手術的に骨折させ創外固定器OrthofixM-100を装着した。7)100μ厚の標本においてcontact-microradiogram撮影後に更に研磨して約10μ厚の染色標本を作製した.
気泡力学に基づく高速超純水中でのキャビテーション初生素過程の解明

キャビテーションは液体中で微細な気泡核が生成,成長,崩壊する複合現象で,流体機械や油圧機器等に性能低下を引き起こし,損傷や騒音を発生させる.気泡核がある条件下で際限なく成長する現象をキャビテーション初生という.気泡核が生成して初生に至るミクロな物理過程は未解明である.本年度は張力下の水中で初生の物理過程の研究を可能とするキャビテーションタンネルを製作し,気泡力学に基づく単一球形気泡核の初生理論に関する研究を行い,以下の成果を得た.1)非循環型高速小型キャビテーションタンネルの製作:前年度に検討したキャビテーションタンネルの計画および設計概念に基づき,今年度はキャビテーションタンネル本体,初生のミクロな物理過程の観察を可能とする可視化部,その上下流側に設置する三種類のフランジの製作を行った.装置本体は今年3月に都城工業高等専門学校・流体工学実験室に設置完了し,現在,性能試験を実施中である.2)有限時間持続する張力下とその後の大気圧下でのキャビテーション初生の予測法:液体の張力下での単一球形気泡核の成長に及ぼす1張力の強さ,2張力の持続時間,3非凝縮性気体の初期圧力,4蒸気圧,5液体の粘性,6表面張力の影響を気泡力学の基礎方程式であるRayleigh-Plesset方程式により解析し,水および油類中での初生条件を3つのパラメータで予測する簡易な方法を提示した.本方法により初生に及ぼす粘性の影響が理論的に予測可能となった.3)大振幅振動圧力場で非平衡蒸発・凝縮を伴う水蒸気泡の膨張・収縮の気泡力学解析:静止水に強力超音波を照射して水蒸気泡を発生させた場合における単一球形気泡の膨張・収縮に及ぼす非平衡蒸発・凝縮の影響を気泡力学に分子気体力学に基づく気体論境界条件を組み込んで明らかにした.以上述べたように,本年度は実験装置を完成させ,理論解析に関しては所期の計画を滞りなく実現した.当初の計画以上に進展している.高速で流れる水の中に置かれた物体表面での流れのはく離と張力発生,はく離点近傍での気泡核の生成・成長・離脱,その後の成長をともなう気泡の並進運動,すなわち「キャビテーション気泡生成の素過程」は未解明である.この素過程を研究するためには,流速だけでなく,水温,空気含有度,浮遊気泡を制御でき,はく離と張力発生の因果関係,はく離点近傍での流速・圧力を正確に制御できる実験装置でなければならない.本研究では,これらの必要条件を満す非循環型キャビテーションタンネルを用いて,CFD・気泡力学の支援により,キャビテーション気泡生成の素過程を解明する.(1)実験:キャビテーションタンネル内の二次元流路の中で,流れと直角に置かれた円柱と流路壁の隙間(のど部)を,水が50m/s程度の流速で通過する状況で気泡生成の実験を行う.試料水には,浮遊気泡と不純物を取り除き,空気含有度を調節した水道水あるいは蒸留水を使用する.のど部下流の円柱表面で局所的に発生する張力(ー1.4MPa程度)による気泡核生成・成長・離脱,並進運動を顕微鏡付き高速度カメラにより観測し,キャビテーション気泡生成の素過程を調べる.(2)理論:キャビテーションタンネル内高速水中での気泡生成実験に対応する理論解析を行う.水中における単一球形気泡の気泡壁面での非平衡蒸発・凝縮および熱伝導を気泡力学に組み込む.非平衡蒸発・凝縮は,水蒸気ー水系の気液界面を対象とするため多原子型ES-BGK Boltzmann方程式から導かれた気液境界条件を用いる.この境界条件中の蒸発係数および凝縮係数は分子動力学シミュレーションおよび衝撃波管により分子レベルで決定した値を採用する.このことにより,多原子分子としての水蒸気の非平衡蒸発・凝縮の気泡成長に及ぼす影響を正確に解析することができる.本研究は,二次元流路の中で超純水が,流れと直角に置かれた円柱と流路壁の間の隙間(のど部)を,50m/s程度の速度で過ぎる際に,のど部下流の円柱表面で局所的に発生する張力による気泡核生成,その後の成長,離脱,並進運動を経て,キャビテーション初生に至るまでの過程,すなわち「初生の素過程」を実験と理論の両面から解明することを目的としている.実験では,気泡核が生成後,初生に至る過程を顕微鏡付き高速度カメラにより観測する.理論解析では,所期の実験条件の下で,計算流体力学(CFD)解析により円柱表面での流れのはく離点近傍での張力発生機構を明らかにする.さらに気泡壁での非平衡蒸発及び気泡の並進運動を考慮した気泡力学の基礎方程式をCFD解析により得られた流れ場で解くことにより,気泡の成長,離脱,並進運動を追跡し,これらを実験による観測結果と比較して「初生の素過程」を解明する.実験に関しては,(i)申請時に計画した高速超純水用小型キャビテーションタンネルの装置の改良と詳細設計,(ii)タンネル用ポンプ,超音波流量計,圧力および水温測定装置の選定・購入等を行った.

理論解析に関しては,CFD解析により流れ場の詳細(負圧の強さ,はく離機構等)を明らかにしつつ,気泡力学の基礎方程式(Reyleigh-Plesse方程式)に基づいて,負圧下の水と液体水素における気泡核のキャビテーション初生に関する(i)負圧の強さ,(ii)負圧の持続時間,(iii)非凝縮性気体の初期圧,(iv)蒸気圧,(v)液体粘性,(vi)表面張力の関係を解明した.気泡核初生のモデル方程式は,これから本格的に行う初生実験に対する実験条件設定においてなくてはならないものである.以上述べたように,初年度は実験装置に関しては製作を発注する段階まで計画を遂行し,理論解析に解しては所期の計画を滞りなく実現した.当初の計画以上に進展している.キャビテーションは液体中で微細な気泡核が生成,成長,崩壊する複合現象で,流体機械や油圧機器等に性能低下を引き起こし,損傷や騒音を発生させる.気泡核がある条件下で際限なく成長する現象をキャビテーション初生という.気泡核が生成して初生に至るミクロな物理過程は未解明である.本年度は張力下の水中で初生の物理過程の研究を可能とするキャビテーションタンネルを製作し,気泡力学に基づく単一球形気泡核の初生理論に関する研究を行い,以下の成果を得た.1)非循環型高速小型キャビテーションタンネルの製作:前年度に検討したキャビテーションタンネルの計画および設計概念に基づき,今年度はキャビテーションタンネル本体,初生のミクロな物理過程の観察を可能とする可視化部,その上下流側に設置する三種類のフランジの製作を行った.装置本体は今年3月に都城工業高等専門学校・流体工学実験室に設置完了し,現在,性能試験を実施中である.2)有限時間持続する張力下とその後の大気圧下でのキャビテーション初生の予測法:液体の張力下での単一球形気泡核の成長に及ぼす1張力の強さ,2張力の持続時間,3非凝縮性気体の初期圧力,4蒸気圧,5液体の粘性,6表面張力の影響を気泡力学の基礎方程式であるRayleigh-Plesset方程式により解析し,水および油類中での初生条件を3つのパラメータで予測する簡易な方法を提示した.本方法により初生に及ぼす粘性の影響が理論的に予測可能となった.3)大振幅振動圧力場で非平衡蒸発・凝縮を伴う水蒸気泡の膨張・収縮の気泡力学解析:静止水に強力超音波を照射して水蒸気泡を発生させた場合における単一球形気泡の膨張・収縮に及ぼす非平衡蒸発・凝縮の影響を気泡力学に分子気体力学に基づく気体論境界条件を組み込んで明らかにした.以上述べたように,本年度は実験装置を完成させ,理論解析に関しては所期の計画を滞りなく実現した.当初の計画以上に進展している.今後は,1キャビテーションタンネルの製作,2キャビテーションタンネルによるキャビテーション初生の実験,3渦法あるいはCFDと気泡力学の融合によるキャビテーション流れの解析を行う.具体的には,「円柱まわりに発生するキャビテーションの実験と気泡力学を組み込んだCFD解析」について,以下の3項目を解明する.(1)円柱まわりの高速超純水の流れのはく離点に発生するキャビテーション気泡核を,顕微鏡付き高速度ビデオカメラで観測するために,高速キャビテーションタンネル(円柱表面での流速2050m/s)の製作を行う.また,気泡核がどこで,どのように発生するかを,特に円柱表面のはく離点近傍に焦点を合わせて観測可能な観測部を製作し,気泡核発生と流れの条件の関係を明らかにする.(2)はく離点での気泡核の発生と離脱,その後の気泡核の成長,並進運動を観測する.このことにより,キャビテーション気泡核発生前後の流れ,それ以後の気泡核の成長,移動を調べ,下記(3)で行う気泡力学を組み込んだCFD解析の結果と対比できるようにする.(3)上記(1), (2)の実験条件のもとで,気泡力学を組み込んだCFD解析により,はく離点近傍で気泡核発生に関する速度場及び圧力場を詳細に調べ,(1)の観測結果と比較する.なお,CFD解析と並行して気泡力学を組み込んだ渦法による解析も行う.これは気泡力学を組み込んだCFD解析の欠点を補完するものである.
画像処理を応用した衝撃波構造の挙動の解明と画像計測技術の基礎研究

本研究の目的は、最近注目されている熱流体の流動現象への画像処理の応用により、熱流体の流れの計測を行い、流動現象を解明するための画像処理システムの確立と画像処理の有用性を目指している。その試みの一つとして本研究では、亜音速域での渦輪や超音速域での衝撃波の挙動および圧力変動と騒音との関連性を超高速度カメラの映像を画像処理することで解明しようとするものである。次のような研究成果を得た。1.画像処理システムの構築と流れ場の計測技術、および画像計測技術の確立流れの可視化システム(シュリーレンシステム)の改良・改善、超高速度カメラの可視化システムへの組み込み方法の改善・改良を行い、入力画像の鮮明化、高解像度化のシステムの確立を行った。2.画像処理を応用した渦輪構造とジェット騒音の解明離散騒音の解明には,渦輪や衝撃波構造の挙動の解明が必要であり、高速度カメラによる流れ場の撮影像を画像処理して、これらの挙動を明確にし、さらにジェット騒音との関連性を明らかにすることができた。特に、亜音速、遷音速域では、干渉渦輪の構造とその挙動、基本周波数の特性について、画像処理を応用することで解明することができた。2値化画像法によって渦輪の放出周波数や離散周波数の発生機構を明確にした。3.画像処理を応用した衝撃波構造とジェット騒音の解明、および計測技術の向上による流れ場の解明2値化画像法を用いて擬似衝撃波構造と離散周波数騒音の関連性を明確にすることができた。特に、ハイスピードカメラで擬似衝撃波の瞬間的な構造を連続的に可視化し、デジタル画像処理により擬似衝撃波の詳細な挙動を分析し、スクリーチ音のピーク発生と周期変動する衝撃波構造の挙動の関連性を明確にした.本研究の目的は、最近注目されている熱流体の流動現象への画像処理の応用により、熱流体の流れの計測を行い、流動現象を解明するための画像処理システムの確立と画像処理の有用性を目指している。特に、ハイスピードカメラで擬似衝撃波の瞬間的な構造を連続的に可視化し、デジタル画像処理により擬似衝撃波の詳細な挙動を分析し、スクリーチ音のピーク発生と周期変動する衝撃波構造の挙動の関連性を明確にした.この研究では衝撃波構造の挙動を解明するために,非対称ノズルから噴出される超音速噴流中に発生する擬似衝撃波の構造とその挙動の解明を行っている。非対称ノズルから噴出される超音速噴流は,一個の非対称ノズルからの単一噴流の場合と2個の非対称ノズルの中心軸間の距離を変化させて,平行に噴出させた場合の噴流が干渉する擬似衝撃波構造の解明を行っている。いずれの場合も,噴流中の圧力分布,マッハ数分布を調べるとともに,擬似衝撃波をシュリーレン法で可視化している。可視化された写真を画像処理して,擬似衝撃波の長さの計測および噴流の偏角の計測を行っている。単一の非対称ノズルでは,ノズル出口部を直角に切り落とした90°のノズルと出口角度を中心軸に対して60°,45°,30°にした場合のノズルからの衝撃波構造を調べている。その結果、噴流は圧力の違いによって偏角し,圧力の大きいものほど偏角が大きくなる。また,出口角度の鋭い30°のノズルから噴出される噴流が最も大きく偏角し,衝撃波構造に大きな違いが見られた。2個の非対称ノズルから噴出される超音速噴流の干渉特性については,ノズル出口角度が45°の2個のノズルを切り口面を向かい合わせて,その軸間距離がノズル直径の4倍と6倍の場合について,よどみ圧力を変化させて衝撃波構造ならびに2噴流の干渉の影響を調べた。また,ノズル出口角度が60°のものについても同様の条件で実験を行った。その結果,切り口角度45°の方が60°のものよりも偏角は大きく現れ,また,ノズルの軸間距離の小さいものの方が2噴流の干渉の影響が大きく現れることがわかり,噴流の衝突後に衝撃波構造は,消滅しやすい傾向が見られた。

その試みの一つとして本研究では、亜音速域での渦輪や超音速域での衝撃波の挙動および圧力変動と騒音との関連性を超高速度カメラの映像を画像処理することで解明しようとするものである。次のような研究成果を得た。1.画像処理システムの構築と流れ場の計測技術、および画像計測技術の確立流れの可視化システム(シュリーレンシステム)の改良・改善、超高速度カメラの可視化システムへの組み込み方法の改善・改良を行い、入力画像の鮮明化、高解像度化のシステムの確立を行った。2.画像処理を応用した渦輪構造とジェット騒音の解明離散騒音の解明には,渦輪や衝撃波構造の挙動の解明が必要であり、高速度カメラによる流れ場の撮影像を画像処理して、これらの挙動を明確にし、さらにジェット騒音との関連性を明らかにすることができた。特に、亜音速、遷音速域では、干渉渦輪の構造とその挙動、基本周波数の特性について、画像処理を応用することで解明することができた。2値化画像法によって渦輪の放出周波数や離散周波数の発生機構を明確にした。3.画像処理を応用した衝撃波構造とジェット騒音の解明、および計測技術の向上による流れ場の解明2値化画像法を用いて擬似衝撃波構造と離散周波数騒音の関連性を明確にすることができた。特に、ハイスピードカメラで擬似衝撃波の瞬間的な構造を連続的に可視化し、デジタル画像処理により擬似衝撃波の詳細な挙動を分析し、スクリーチ音のピーク発生と周期変動する衝撃波構造の挙動の関連性を明確にした.
韓国の社会変化と国際結婚家庭の言語使用－日本人母の日本語の継承を中心に－

本研究では、少数派言語を母語に持つ親の子どもへの言語継承という視点から、国際結婚家庭が増加し、2008年に「多文化家族支援法」が施行された韓国に居住する日本人母(以下、在韓日本人母)を対象に、日本語の継承に影響を与える要因を探ることを目的としている。1家族変化、政策などの社会的支援や社会変化がどのように言語選択に影響を与えるのか、また、2言語選択によって、家族内の価値観や子育てがどのように変化しているのか、それには、政策・支援がどのように関わってくるのかということを明らかにする。まず、2007年に立ち上げられた在韓日本人コミュニティの10年間の参与観察の結果をまとめた。2017年のコミュニティの10周年の記念行事、アルバム制作に協力し、母親のフォーカスインタビューと父親3名のインタビューから、コミュニティは海外で生活する母親の生活の活力の場、心の拠り所となり、日本語の使用を肯定的に捉えられる場となっていることが明らかとなった。これは、韓国政府が多文化家族の支援に注力し、社会での理解が定着したことも大きく影響していた。生活のしやすさや、外での日本語使用の抵抗感のなさにつながっていると考えられる。今後の多民族社会を考える上で、コミュニティの重要性が示唆された。この調査結果は、2018年度異文化間教育学会研究大会で発表した。次に、2006年から継時的に調査している7名の在韓日本人母の調査結果を研究論文として、関西学院大学大学院言語コミュニケーション文化研究科紀要『言語コミュニケーション文化』に発表した。今回の3回目の調査では、7名のうち3名が子どもに海外で教育を受けさせており、これには、韓国の教育問題が関与し、過剰な教育熱により、母子の韓国社会からの逃避が一要因であることが示唆された。社会での過剰な教育体制は、家庭での言語使用や教育に大きく影響を及ぼしていると考えられる。研究計画では、2016年度に2006年から実施している在韓日本人母7名の第3回目の継時的面接調査を終了し、2017年度に20102011年に新たに調査を開始した10名の第2回目の面接調査の実施を挙げている。2017年度はこのうち、面接を辞退した2名を除く8名の継時的調査を終了した。これで、対象者のインタビューは修了した。対象者のうち、日本語を使用していなかった4名の調査結果を2018年度同志社女子大学大学院文学研究科紀要に、2006年から実施している在韓日本人母7名の調査結果を、2019年関西学院大学大学院言語コミュニケーション文化研究科の紀要に研究論文として発表した。また、2007年から参与観察をしている日本人母コミュニティの10年間の調査結果を2018年異文化間教育学会で発表した。現在も縦断研究として、参与観察を続けている。本調査結果の論文執筆については、現在内容を検討中であり、コミュニティメンバーと交渉中である。2019年度には、論文を完成し、投稿する予定である。「多文化家庭」の政府による第2次調査が2017年に終了し、これらの結果が2018年度に論文として発表されると考えていたが、大きな調査結果は得られなかった。現在、韓国の研究協力者と「多文化家族(国際結婚家族)」についての論文収集をしているが、引き続き収集が必要であると考える。現在、政府の支援の一つとしての団体や施設のフィールド調査として、移住民放送を調査中である。移住民放送の調査が必要であると判断し、研究費の延長を申請した。10月に大きなイベントとして映画祭があるため、それまで調査を続け、2019年度中に調査結果をまとめる予定である。本研究は、下記の調査が現在進行中であるため、2019年度は継続して研究をすすめ、研究結果をまとめる予定である。第一に、在韓日本人母コミュニティの参与観察についての論文執筆である。10年間のまとめと、母親のフォーカスインタビュー、父親3名のインタビュー調査結果を、メンバーと内容を調整しながら論文を執筆する。2018年度の学会発表時には、発表スライドを提示したが、論文内容については、夏休みにもう一度フォーカスインタビューを実施し、内容の確認と、現在の活動状況などについて、調査する予定である。第二に、2004年から非営利団体として活動している移住民放送の調査である。多文化家族だけではなく、移住民が韓国で生活してくための、一つの支援策として、各言語によるテレビやラジオ放送を実施し、移住民と韓国国民との交流の場として、映画上映や移住民映画祭なども開催している。移住民放送は、多文化や移住という背景を持つ、青年の支援という目標も掲げており、映画製作の講習会や制作の補助金などの支援もしている。多文化家族の子どもたちも増加していることから、このような支援がどのように個人や社会に影響を与えていくのか、放送局で働く日本人を通して調査を継続する予定である。最後は、「多文化家庭」についての論文の収集である。政府による「多文化家庭」の第2次調査が2017年に終了したが、2018年度の論文発表は僅少であった。第3次計画も含め、引き続き2019年度も韓国の研究協力者とともに論文を収集していく。韓国政府の「多文化家庭」の支援内容、国民に対する普及事業、支援後の影響など、今後の日本での政策も含め、課題を検討する所存である。

これらの研究結果は、日本で多文化共生を考える上での、貴重なデータとなり、外国人児童生徒の言語教育問題などを考えていく上で、重要な意義ある研究になるであろうと考える。本研究は、少数派言語を母語に持つ親の子どもへの言語継承という視点から、国際結婚家庭が増加している韓国に居住する日本人母(以下、在韓日本人母)を対象に、日本語の継承に影響を与える要因を探ることを目的としている。1家族変化、政策などの社会的支援や社会変化がどのように言語選択に影響を与えるのか、また、2言語選択によって、家族内の価値観や子育てがどのように変化してくるのか、それには政策・支援がどのように関わってくるのかということを明らかにする。平成28年度は、2006年から継時的に実施している在韓日本人母の面接調査の第3回目の調査結果をまとめた。対象者7名はすべて第1、2回調査時はソウル近郊に居住していたが、第3回目の居住地は、韓国4名、日本2名、英語圏1名となっていた。調査結果からは、父親の支援・理解など、家族の日本語を習得させようという積極的な姿勢が、日本語の継続的な使用を促進させる要因となっていると考えられた。また、韓国での外国語教育熱、日本語の社会での評価の高さから、日本語習得に積極的になる母親が第1回目の調査から見受けられたが、子どもが成長するにつれ、親とのコミュニケーション、将来の選択肢の広がりへの期待などが日本語の継続的な使用に影響を与えていると考えられた。しかし、韓国の過剰な教育熱には抵抗感を抱く母親も多く、教育過剰からの回避が海外での教育を選択した理由の一つに挙げられていた。社会での多文化家庭への認識が向上し、政府の支援なども改善され、日本語の使用・継承を肯定的に捉える環境が整いつつある韓国社会ではあるが、過剰な教育からの逃避、子どもの勉強以外の可能性を求め、日本への留学・居住を意識した日本語の使用をしている家庭が多くみられた。本調査からは、韓国での教育体制が家庭の言語に大きく影響を及ぼすことが明らかとなった。これは、今後の韓国社会の大きな課題であると考える。研究計画では、2006年から実施している在韓日本人母7名の第3回目の面接調査、2009年から新たに実施している10名の面接調査の実施をあげている。継時的調査から、家族・社会変化と家庭内言語使用、母親の日本語継承意識の変化を探ることを目的としており、2006年からの7名の第3回目調査は終了し、2009年からの対象者10名中6名の調査が終了した。2006年からの7名に関しては、すでに調査結果をまとめ、学会で発表した。さらに、政府の支援として、多文化家族支援センターへの訪問や日本人コミュニティや子どもへの日本語学習塾などのサークルなどで参与観察を行うことを予定している。日本人コミュニティでの参与観察は2008年度から実施しているコミュニティがあり、引き続きコミュニティ代表者などと連携し調査を実施している。特に、平成29年度のコミュニティ結成10周年に向け、コミュニティの変遷の整理、家族の記録などを作成することを進めている。また、多文化家族支援法関連の先行研究の整理なども行った。多文化家族支援法(2008年)施行以後、さまざまな研究結果が発表されているが、政府の支援関係の批判的な論文、政府の実際の支援を受けている対象者の調査論文などを収集し、現在の課題などの整理に努めた。
アレクサンドロフ空間上の最適輸送問題とリッチ曲率

アレクサンドロフ空間上に正値ラドン測度が与えられたとき、それがあるビショプ・グロモフの比較条件をみたし、空間が直線を含むとき、その空間は直線とある空間の直積に同相となることを証明した。これはチーガー・グロモールの分割定理の一般化となっている。もう一つの成果として、非負リッチ曲率をもつ閉リーマン多様体の列が与えられて、その直径が一様に上に有界とするとき、あるkに対してラプラシアンの第k固有値が無限大へ発散するならば、第1固有値も無限大へ発散し測度の集中現象が起こることを証明した。今年度,アレクサンドロフ空間上のビショップ・グロモフの体積比較の無限小版(以下BGと呼ぶ)について集中的に研究し、以下の二つの成果を得た。まず一つ目は、n次元アレクサンドロフ空間の曲率がある定数k以上のとき、n次元ハウスドルフ測度が曲率の下限がkに対応するBGをみたすことを証明した(桑江氏と共同)。これは、以前の論文でほぼあたりまえのものとして証明を付けなかった主張だが、最近、あるドイツの研究者から証明が分からないと質問を受け考察したところ、実はかなり非自明であることが判明した。今回その証明ができたので論文にまとめ、Proceedings of the 1st Math.Soc. Japan Seasonal Institute, Kyoto, 2008へ投稿し掲載が決定した。証明では、「近似微分」などを本質的に用いたデリケートな議論を要した。もう一つの成果として、n次元アレクサンドロフ空間上の連続なウエイトをもつn次元ハウスドルフ測度が、曲率の,下限がゼロに対応するBGをみたすという条件の下、分割定理を証明した。つまり、そのようなアレクサンドロフ空間が直線を含めば、実数直線とのリーマン直積に分解することを証明した。これはチーガー・グロモールの分割定理の拡張である。証明のもっとも重要な部分はラプラシアンの比較定理の証明である。これは、従来知られていた方法は通用せず、まったく新しい方法を開発し証明した。以前、ウエイトがない場合(つまり1のとき)に同様の結果を証明したが、今回の結果はその拡張になっている。しかし証明方法はまったく違う。応用として、特異点をもっリーマン多様体のBakry-Emeryリッチ曲率が非負のとき、そのベッチ数が次元以下であることなどが従う。以下の分割定理を証明した。Mをアレキサンドロフ空間、μをその上の正値ラドン測度とする。1上のある実数Nに対して、μが条件BG(0,N)をみたし、Mが直線を含むならば、ある距離空間M'が存在してMはM'と実数直線との直積空間に同相である。ここで、条件BG(0,N)とは、Bishop-Gromov型の体積の比較条件の無限小版であり、リッチ曲率が非負であることの一般化である。アレキサンドロフ空間においては、リッチ曲率テンソルが定義できないので、その代わりとして条件BG(0,N)を仮定した。この定理はCheeger-Gromollの分割定理の一般化である。CheeggrとColdingはリッチ曲率がほとんど非負であるようなリーマン多様体の極限空間に対して、分割定理を証明したが、ここでの我々の目標の一つは、これの内部的(intrinsic)か証明である。Mをより一般の空間に拡張し、結論を等張同型とできれば、それが達成される。今年度、もう一つの成果として以下を証明した。Miを非負リッチ曲率をもつリーマン多様体の列とし、その直径が有界であると仮定する。このとき、あるkに対して、ラプラシアンの第k固有値が無限大に発散するならば、第1固有値も無限大に発散する。ここで、リーマン多様体Miの次元が有界のときは以前に知られていた結果から従う。次元が無限大に発散するときが新しい結果であり、証明には測度集中を用いる。証明は以下のよりに行う。まず、リッチ曲率の条件を仮定せず、第k固有値が無限大に発散して第k-1固有値が有界と仮定するとき、Miの部分列が異なるk-1個の点からなる測度距離空間へ(Gromovの意味で)集中することを示す。さらに、Miのリッテ曲率か非負のとさ、集中極限が連結となることを示す。これにより上記の定理が従う。Gromovの測度集中の理論の解明を進めた。Gromovは測度集中に関して非常に興味深い幾何学的な理論を構築したが、彼はその概略のみしか発表していない。Gromovは測度距離空間の間の距離を二種類定義した.一つはbox距離、もうひとつはobservable距離と呼ばれるものである。box距離は素朴な距離であり1測度づきGromov-Hausdorff位相とほぼ一致する。一方乱observable距離は測度集中の考えから定義されたものである。

例えば、n次元単位球面でnを増やしていったときの列を考えると、これはbox距離では収束しないが、observable距離では1点から成る空間へ収束するみ今年度はこれら2つの距離の基本的性質について調べた。とくに積空間において積をとる空間の個数をどんどん増やしていったときの空間の列の収束・発散についてべたまた、observable距離による測度距離空間全体の完備化とコンパクト化に関するGromevの理論の一部を解明し、厳密な証明をつけた。コンパクト化の元はピラミッドという概念で記述される。ビラミッドの列の収束性について研究した。測度集中の理論を用いて、非負リッチ曲率をもつ閉リーマン多様体のラプラシアンの固有値の性質を調べた。応用として、そのようなリーマン多様体の第k固有値が第1固有値の定数倍以下であることを証明した。その定数はkのみにより、次元や直径によらないところが新しい。
レーザビームを用いた小径円筒体及び振動体の偏心成分と振れ成分の分離評価

高精度スピンドルとスプリングコレット式チャックによって保持された小径ピンゲージの振れ回り及びワイヤ放電加工中のワイヤ振動を,レーザビームを応用して非接触で定量的に計測・評価するシステムの開発を目的として本研究を遂行し,以下の成果を得た.1.2分割型光検出器を用いて,公称ビーム直径よりも小径の円筒体軸心の横方向変位を測定する方法を考案した.回折理論に基づく数値計算と基本測定装置による静的な基礎実験結果より次の知見を得た.光検出器の受光部面積が小さいほど,そして被測定物直径が小さいほど変位検出感度は高くなる.また,2分割された左右両受光部間の不感体幅が広くなると測定不能となる.2.2分割型光検出器を組み込んだ測定光学系を軸直角平面内において二組直交配置することにより,小径円筒体及び振動体軸心の面内位置を検出する方法を考案し,振れ測定装置を試作した.性能は以下のとおりである.(1)小径円筒体の振れ回り測定装置については,測定範囲±35μmにわたって検出精度:0.1μm,測定繰り返し精度:0.2μm,応答周波数:53kHzの性能が得られた.(2)振動体の振れ測定装置の検出性能は,検出精度:0.5μm以上,測定繰り返し精度:1μm以上,測定範囲:被測定物直径にほぼ等しい,応答周波数:5kHzであった.3.小径円筒体及び振動体軸心の面内位置の変動を軸心の振れ成分と基準位置からの偏心成分とに分離するアルゴリズムを構築した.なお,軸心の振れ成分はベクトル表示とした.4.小径円筒体の場合,直交方向への反射光が外乱となり検出誤差が生じることを明らかにした,そこで反射光の影響を除外するために二組の光源の発振周波数を変え,2種類のバンドパスフィルタを通して検出した.高精度スピンドルとスプリングコレット式チャックによって保持された小径ピンゲージの振れ回り及びワイヤ放電加工中のワイヤ振動を,レーザビームを応用して非接触で定量的に計測・評価するシステムの開発を目的として本研究を遂行し,以下の成果を得た.1.2分割型光検出器を用いて,公称ビーム直径よりも小径の円筒体軸心の横方向変位を測定する方法を考案した.回折理論に基づく数値計算と基本測定装置による静的な基礎実験結果より次の知見を得た.光検出器の受光部面積が小さいほど,そして被測定物直径が小さいほど変位検出感度は高くなる.また,2分割された左右両受光部間の不感体幅が広くなると測定不能となる.2.2分割型光検出器を組み込んだ測定光学系を軸直角平面内において二組直交配置することにより,小径円筒体及び振動体軸心の面内位置を検出する方法を考案し,振れ測定装置を試作した.性能は以下のとおりである.(1)小径円筒体の振れ回り測定装置については,測定範囲±35μmにわたって検出精度:0.1μm,測定繰り返し精度:0.2μm,応答周波数:53kHzの性能が得られた.(2)振動体の振れ測定装置の検出性能は,検出精度:0.5μm以上,測定繰り返し精度:1μm以上,測定範囲:被測定物直径にほぼ等しい,応答周波数:5kHzであった.3.小径円筒体及び振動体軸心の面内位置の変動を軸心の振れ成分と基準位置からの偏心成分とに分離するアルゴリズムを構築した.なお,軸心の振れ成分はベクトル表示とした.4.小径円筒体の場合,直交方向への反射光が外乱となり検出誤差が生じることを明らかにした,そこで反射光の影響を除外するために二組の光源の発振周波数を変え,2種類のバンドパスフィルタを通して検出した.
分子機構と臨床情報の統合型データベースに基づく癌骨転移テーラーメード治療指針策定

我々は平成30年度研究計画書に沿って転移性骨腫瘍の長期機能予後・生命予後を調査している。これまでデータベースに登録した計211例の転移性脊椎腫瘍患者のうち、治療介入前から介入後6か月以上経過観察が可能であった152例を対象に解析を行った。内訳は肺がん42例、大腸がん28例、乳がん26例、前立腺がん22例、胃がん10例、腎がん8例、甲状腺がん3例、子宮がん3例、卵巣がん3例、悪性リンパ腫3例、膵がん2例、胆のうがん2例であった。骨転移に対する放射線および骨修復薬の治療応答性を解析した。まず目的変数をCT画像上の骨硬化像とし、説明変数は家族歴、既往歴、出身地、嗜好品、職業、運動、画像情報(MRI, CT, PET-CT)、原発癌、組織型、stage、癌治療歴、分子標的薬使用の有無に設定した。多変量解析の結果、放射線治療後の腫瘍縮小に有意に寄与する因子は原発癌(前立腺がん、乳がん、肺がんで腫瘍縮小効果良好。それぞれp<0.05、一方膵癌、胃がん、腎がんの放射線治療後の腫瘍縮小効果は不良)。組織系では優位差なしであった。分子標的薬の使用有無については、場合により放射線治療を優先する場合があったため検討できなかった。骨修復薬の治療効果は、我々がこれまで取り組んできた3次元有限要素解析上の骨強度が上昇するか否かという尺度で判定した。骨強度上昇を目的変数とした多変量解析では、原発癌(乳がん、前立腺がん、肺がんでは骨強度上昇が有意に上昇。それぞれp<0.05。症例数の点で大腸がん・胃がん・膵がん・胆のうがんを消化器がんとまとめると消化器がんは骨強度上昇の阻害因子HR 2.14, p=0.03)であった。StageIVは治療効果に負の影響(HR 2.63,p=0.02)を及ぼした。平成29年度までの研究データベース構築により、長期予後の追跡は概ね順調に進んだ。しかし、在宅緩和療法を選択した患者さんの転帰を把握することに一定の倫理上の問題が生じ、データベース化にひとつの支障となった。有限要素解析は医師が日常診療の合間で行うため、律速因子となっていたが大学院生とともに遅延なく行うことができている。多変量解析については統計アドバイザーの協力のもと、順調に進んだ。本研究の二つ目の柱として今年度検証した治療応答性を合理的に説明できる分子機構の解明を設定している。これは生検検査や手術中に採取した検体を基に染色、PCR、ウェスタンブロッティング、フローサイトメトリーを取り入れ、治療不応性に関わる分子および遺伝子を検索することである。現在破骨細胞・骨芽細胞・間葉系細胞の様相をデータ化する一方で腫瘍内のMMP-9,IL-11の定量にとりかかる準備を進めているが、サンプル量に限界がある。生検時に適切なサンプリングを心掛け、検体量不足に陥らないようにプロジェクトを進めている。

これは生検検査や手術中に採取した検体を基に染色、PCR、ウェスタンブロッティング、フローサイトメトリーを取り入れ、治療不応性に関わる分子および遺伝子を検索することである。現在破骨細胞・骨芽細胞・間葉系細胞の様相をデータ化する一方で腫瘍内のMMP-9,IL-11の定量にとりかかる準備を進めているが、サンプル量に限界がある。生検時に適切なサンプリングを心掛け、検体量不足に陥らないようにプロジェクトを進めている。研究施設の異動に伴い、予定していた人件費・物品費を抑制し、次年度に使用する予定とした。
歯周組織における歯根膜マイトファジーの生体ダイナミクスの解析

歯根膜は歯周組織において、外部からの侵害刺激を遮断する生体バリアーの一つとして重要な役割を担っている。そのため歯根膜細胞は、種々の環境ストレスに適応した生体システムを個々の細胞レベルで具備するものと考えられる。近年、オートファジーが、酵母から哺乳類細胞における真核細胞において細胞自律な環境適応システムとして極めて重要であることが明らかとなっている。しかしながら、オートファジーが、歯周病の病態形成や歯周組織の恒常性維持に果たす役割については、未だ不明である。そこで本研究では、酸化ストレス応答機構に焦点を当て、歯根膜オートファジーの生理的役割を一細胞レベルで解明することを目標とした。その為に、平成30年度はヒト歯根膜細胞のオートファジーが、活性酸素種(ROS)代謝に及ぼす影響について検討した。まず、ヒト歯根膜細胞における、オートファジー誘導剤あるいは阻害剤存在下でのROS蓄積量の変動を検討した。次に、細胞内ROS蓄積のメカニズムを検討するため、細胞内の最大のROS生成の場であるミトコンドリアについて解析を行った。オートファジー阻害によるミトコンドリアへの影響を検討するため、ミトコンドリアを染色し共焦点顕微鏡を用いて解析した。また透過型電子顕微鏡を用いて、オートファゴソームにトラップされたと認識される、二重膜に被覆されたミトコンドリアの微細構造物の検討を行った。さらに、ミトコンドリア由来ROSを特異的に検出することで、オートファジーの誘導あるいは阻害条件下での、ヒト歯根膜細胞内ROSの変動を検討した。平成30年度は、オートファジーが、ヒト歯根膜細胞の酸化ストレス応答においていかなる役割を果たすかを、in vitro細胞イメージングならびに定量的解析を用いて解明した。オートファジー阻害剤としてE-64dとペプスタチンAを、オートファジー誘導剤としてラパマイシンを用い、ヒト歯根膜細胞のオートファジー活性の変化が細胞内ROS量に与える影響を、共焦点顕微鏡を用いた解析ならびに、マイクロプレートリーダーを用いた定量解析を行うことで検討した。さらに、オートファジー阻害下でのミトコンドリアの形態変化を、共焦点顕微鏡を用いて解析した。また、透過型電子顕微鏡を用いることで微細な形態変化の詳細な検討を行った結果、オートファジー阻害下では、異常な形態のミトコンドリアが増加することが明らかとなった。また、オートファジー阻害下ではミトコンドリア由来ROSが増加することが、共焦点顕微鏡による解析ならびに、マイクロプレートリーダーを用いた定量解析によって明らかとなった。平成31年度は、平成30年度の研究課題を継続するとともに、蛍光プローブを用いて、オートファジー活性の定量化と、従来困難であった基底レベルのオートファジーの評価を行う。これにより、様々な化学刺激、炎症性サイトカイン、高グルコース刺激などの歯周病病態を模した侵害刺激が歯根膜オートファジーに及ぼす影響を解析する。さらに、ダメージミトコンドリアのマイトファジーによる分解、排除の生体ダイナミクスを詳細に検討するため、pHにより蛍光特性が変化し、リソソーム内でも分解されない新規蛍光プローブをヒト歯根膜細胞に導入し、安定発現株を樹立することで一細胞レベルの解析に当たる予定である。

また、オートファジー阻害下ではミトコンドリア由来ROSが増加することが、共焦点顕微鏡による解析ならびに、マイクロプレートリーダーを用いた定量解析によって明らかとなった。平成31年度は、平成30年度の研究課題を継続するとともに、蛍光プローブを用いて、オートファジー活性の定量化と、従来困難であった基底レベルのオートファジーの評価を行う。これにより、様々な化学刺激、炎症性サイトカイン、高グルコース刺激などの歯周病病態を模した侵害刺激が歯根膜オートファジーに及ぼす影響を解析する。さらに、ダメージミトコンドリアのマイトファジーによる分解、排除の生体ダイナミクスを詳細に検討するため、pHにより蛍光特性が変化し、リソソーム内でも分解されない新規蛍光プローブをヒト歯根膜細胞に導入し、安定発現株を樹立することで一細胞レベルの解析に当たる予定である。