hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
日本方言の活格性に関する基礎的研究

従来、日本語の格については、諸方言を含め、対格型以外の型は無いと言われてきたが、申請者は、現代方言に対格型とは異なる型が存在すること、具体的には、三立型や、活格的な特殊な型(仮に「分裂S型」。九州方言等に観察される現象で、主語の標示が意志性で分裂し、他動詞文主語と意志自動詞文主語が同標示、非意志自動詞文主語が異標示、他動詞文目的語も異標示となるもの)があることを証明してきた。特に分裂S型は、世界言語にみられる「活格型」とも異なり、「日本語=対格型」という固定概念を変えるばかりでなく、一般言語学にも議論を提示しうる。平成29年度は、九州を中心に調査を進め、前年度までの成果を発展させ、口頭発表および論文の執筆を行なった。昨年度までの調査を通し、九州方言には伝統的に2種の有形主語標示(「ガ」「ノ」)があること、主語はこれらの標示を必須とすること(無助詞が基本的に許容されない)、そして有形主語標示2者の対立により活格性(分裂S型)が見られること確認した。本年度は更に、九州若年層の方言が、無形主語標示(「ガ」も「ノ」も付けない)を獲得しつつあること、その出現の仕方が、活格性(分裂S型)を帯びることを発見した。その成果は、成城学園創立100周年・大学院文学研究科創設50周年記念シンポジウム「私たちの知らない〈日本語〉ー琉球・九州・本州の方言と格標示ー」(2017/7/2、於成城大学)にて、講演した(「九州の方言と格標示ー熊本方言の分裂自動詞性を中心にー」)。また、その成果に基づく論文を、竹内史郎・下地理則編『日本語のケースマーキング』くろしお出版に執筆し、2018年5月現在印刷中である(「熊本市方言の格配列と自動詞分裂(仮題)」)。上記を含め、当該年度の成果を含む論文は3本(2018年5月現在印刷中を含む)、当該年度内の口頭発表3件、2018年5月現在確定している口頭発表2件である。本研究課題の進捗状況は、おおむね順調である。「研究実績の概要」にも述べたように、申請者は、これまでの研究において、現代方言に対格型とは異なる型が存在することを実証してきた。特に、本研究で明らかにしつつある九州方言の活格的な型(分裂S型)は、主語の標示が意志性で分裂し、他動詞文主語と意志自動詞文主語が同標示、非意志自動詞文主語が異標示、他動詞文目的語も異標示となるもの(仮に「分裂S型」と称している)であるが、これは世界言語にみられる「活格型」とも異なる、いわゆる新種の型である。「日本語=対格型」という固定概念を変えるばかりでなく、一般言語学にも議論を提示しうるものである。具体的な進捗状況を述べる。まず、調査と分析については、計画通りに進んでいる。本年度は多少の地点の変更はあったが、目標としていた地点数5地点の調査と分析を実現した:熊本市方言、博多方言(福岡県)、久留米方言(福岡県)甑島方言(鹿児島県)、椎葉村方言(宮崎県)、大阪市方言。これらの調査結果には、十分な成果もしくは、今後の見通しが見込まれた。平成30年度以降も、継続して調査を行ない、より詳細な分析を進めていく予定である。平成30年度の進捗と成果は、順調であった。本年度は、特に成果発信に力を入れ、論文4本、国内口頭発表3件、国外口頭発表1件を発表した。国内口頭発表1件は、言語学会発表賞を受賞した。論文は、「熊本市方言の格配列と分裂自動詞性」を、竹内史郎・下地理則編『日本の格標示と分裂自動詞性』くろしお出版に執筆(2019年3月)、「甑島方言の格について」を、窪薗晴夫外2人編『鹿児島県甑島方言からみる文法の諸相』くろしお出版に執筆(2019年2月)に執筆、「宮崎県椎葉村方言のいまむかしー静かに消えてゆく、私達のことばー」を、『日本語学』第37巻第7号明治書院、(2018年7月)に執筆した。なお、「上方語と江戸語の準体の変化」を、金沢裕之・矢島正浩編『SP盤落語レコードが拓く近代日本語研究』に投稿し、掲載確定である。今後の研究の推進方策としては、まず、先の「現在までの進捗状況」にも述べたように、平成28年度に調査を行なった4方言:熊本市方言(熊本県熊本市)、博多方言(福岡県福岡市)、宮古島城辺方言(沖縄県宮古島市)、伊良部島伊良部方言(沖縄県宮古島市)には、十分な成果の見通しが立っているため、これらの継続調査を行なう。
運動機能障害におけるエネルギー必要量の算出法の確立－二重標識水法と間接熱量測定法

運動機能障害を有する小児の栄養管理法を確立するために、推定エネルギー必要量を個別に正確に算出する簡便な手法を開発することを目標とした。検査時の負担が少ない通気性フードを用いた間接熱量測定装置を用いたエネルギー代謝量の測定法を開発した。現在、最も正確な測定方法と考えられている二重標識水法(DLW法)について、検体採取方法を検討し、実測した。摂取エネルギー量、間接熱量測定装置を用いた安静時代謝量とDLW法によるエネルギー消費量を比較検討した。簡便な間接熱量測定装置を用いた測定結果から、個別の推定エネルギー必要量を算出できる可能性が得られた。本研究では脳性麻痺など運動機能障害を有する小児に対して、個別の栄養管理法を確立するために、推定エネルギー必要量のより正確な算定方法の開発を目標とする。1)昨年度に開発した間接熱量測定装置を用いた開放型キャノピーによる希釈法によってエネルギー代謝量を測定する方法に加え、測定と同時に心拍数を測定することによる測定値の補正を試みた。対象は経管栄養チューブまたは胃瘻から注入によって栄養摂取が行われている重度の脳性麻痺で、運動機能は大島の分類では1、GMFCSではレベルVである。安静時エネルギー代謝量(REE)はう希釈法によって測定した。安静時エネルギー代謝量測定時の平均心拍数を測定した。注入量から1日摂取エネルギー量(IE)を算出した。永井らの痙直型脳性麻痺における毎分の心拍数(/分)とエネルギー代謝量(Kcal/kg/分)との一次回帰のデータをもとにその傾きを0.000426と想定した。24時間心拍数の測定結果から、補正をおこない、24時間エネルギー代謝量を計算した。補正値はREEの4.812.6%で、補正によりREEとIEとの誤差が18±15%から、7.2±8.3%に縮小した。このことから心拍数による補正は個々の推定エネルギー必要量を算出する場合に有用な手段であると考えられた。2)二重エネルギーX線吸収法(DEXA法)について、脂肪量や除脂肪量などの身体組成に関して計測をおこなった。脂肪量比(%FAT)は23.4±8.3%と低値であった。3)本研究における重要な柱である二重標識水(DoublyーLabelled Water:DLW)法について導入に向けた基礎的な分析をおこなった。尿の採取による分析を予定したが、指示による排尿が困難であったため、採血による検体採取に変更した。これまで、本研究では安静時エネルギー代謝量を正確に測定するために、小児にとって負担の少ない通気性フードを用いて間接熱量測定装置で測定する方法を開発した。また、測定と同時に心拍数を測定することによる補正を試みた。本年度は本研究における重要な柱である二重標識水(DoublyーLabelled Water:DLW)法に関して、臨床面での応用をおこなった。茨城県立医療大学付属病院外来通院ないし入院中で、重度の運動機能障害を有し、運動機能は大島の分類では1、GMFCSではレベルVにあたり、経管栄養のみで栄養補給がなされている小児を対象とした。被検者は安定同位体である酸素-18(18O)と重水素(2H)を用いた二重標識水でH218Oを0.12g/kg、2H2Oを0.3g/kgを経管栄養チューブを通じて胃内に注入した。飲水24時間、48時後、7日後、8日後に採血、採尿をおこなった。サンプルは安定同位体存在比質量分析計を用いて希釈容積を算出し、18Oと2Hの排出率、二酸化炭素産生率が計算された。Weirの式を用いて総エネルギー消費量を算出した。同時に安静時エネルギー代謝量を通気性フードを用いた間接熱量測定装置で計測した。これまで、4例に対して上記検査を施行し、現在、安定同位体存在比質量分析計にて測定中である。今後、血液と尿の値の比較を行い、血液検査における精度を検討し、重度の運動障害に適した検体採取法を確立する。次年度から二重標識水法に関して、被検者をさらに募り症例数を増加させる予定である。脳性麻痺など運動機能障害を有する小児に対して、個別の栄養管理法を確立することを目標とする。このために、推定エネルギー必要量のより正確な算定方法の開発を行う。本年度は簡便で正確な手法である開放型キャノピーを用いた希釈法による間接熱量測定の臨床応用を目指した。注入によって栄養摂取が行われている重度脳性麻痺に対して安静時エネルギー代謝量(REE)を測定した。

開放型キャノピーを使用した呼気ガス採取をおこなう希釈法によって呼吸代謝測定装置を用いた。具体的には透明プラスチックのキャノピーで頭部を覆い、マントを用いて体部を覆って、キャノピーの開口部以外からの空気の流入を防いだ。キャノピー内から吸入した空気の流量と酸素と炭酸ガス濃度から代謝量を算出した。気管切開孔をもつ症例には体部を覆うマントの下に気管切開口上を通過して空気が流入するよう、トンネル状の構造をもったキャノピーを独自に作成した。注入量から1日摂取エネルギー量(IE)を算出した。従来おこなわれている方法で身体計測値から基礎代謝量を推定した。基礎代謝基準値を用いて体表面積と重症児の補正値0.85による値(EER-s)ならびに体重による値(EER-w)をそれぞれ算出した。REEとEER-sにはp<0.01の、REEとEER-wにはp<0.05の有意の相関がみられた。REEとERR-sならびにEER-wとの差異はそれぞれ標準偏差が141kcal、174kcalで両者とも高いばらつきがみられた。REEとIEにはp<0.01の相関がみられたが、BMIとの関連は認められなかった。エネルギー代謝量の推定において従来の身体計測に基づく方法はばらつきが大きく、個々の症例で算出する場合には間接型熱量測定装置を用いた測定法が正確であり、重度の運動機能障害児に適した方法と考えられた。本研究では脳性麻痺など運動機能障害を有する小児に対して、個別の栄養管理法を確立するために、推定エネルギー必要量のより正確な算定方法の開発を目標とした。安静時エネルギー代謝量を正確に測定するために、小児にとって負担の少ない通気性フードを用いて間接熱量測定装置を用いた安静時エネルギー代謝量の測定方法を開発し、心拍数と同時に測定した。最も正確なエネルギー消費量の測定法と考えられている二重標識水(DoublyーLabelled Water:DLW)法を臨床応用した。茨城県立医療大学付属病院外来通院ないし入院中で、重度の運動機能障害を有し、運動機能は大島の分類では1、GMFCSではレベルVにあたり、経管栄養のみで栄養補給がなされている小児10例を対象とした。被検者は安定同位体である酸素-18(18O)と重水素(2H)を用いた二重標識水でH218Oを0.12g/kg、2H2Oを0.3g/kgを経管栄養チューブを通じて胃内に注入した。飲水24時間、48時後、7日後、8日後に採血、採尿をおこなった。サンプルは安定同位体存在比質量分析計を用いて希釈容積を算出し、18Oと2Hの排出率、二酸化炭素産生率が計算した。Weirの式を用いて総エネルギー消費量を算出した。摂取エネルギー量は経管栄養の注入量から算出した。安静時エネルギー代謝量を通気性フードを用いた間接熱量測定装置で計測した。血液と尿検体から算出した値について、18Oと2Hの測定誤差はそれぞれ1.7±2.5%、3.1±4.1%で、血液に比較して尿がそれぞれ0.3%、0.8%高値であった。算出したエネルギー消費量の血液と尿の誤差は6.1±4.0%であった。差異に関する傾向はられなかった。血液から算出したエネルギー消費量と摂取エネルギー量については誤差は16±11%でほとんどの症例においてDLW法で算出した値が低値であった。小児神経学個別の栄養管理法を確立するために、推定エネルギー必要量のより正確な算定方法の開発を目標とする。
クロニジンによる側坐核ドーパミン遊離抑制機構

申請者はすでにミダゾラムとクロニジンとの併用投与により側坐核ドパミン(DA)量が相乗的に減少することを確認している。そこで、このクロニジンの効果におけるGABA_A/ベンゾジアゼピン(BZ)受容体複合体の役割を、中脳腹側被蓋野から側坐核へ投射するDA神経の神経終末部において検討した。側坐核DA遊離にGABA_A/BZ受容体複合体が関与するならば、その受容体の性質上クロニジンの効果はBZ受容体のアンタゴニストでは影響を受けず、GABA_A受容体のアンタゴニストで抑制されるはずである。そこでBZ受容体アンタゴニストであるフルマゼニル6μfg/kgをクロニジン5μg/kgと併用したところクロニジンの側坐核DA遊離減少効果は全く影響を受けなかった。一方GABA_A受容体アンタゴニストであるビククリン1mg/kgを併用したところ、クロニジンの効果はブククリンによって完全に拮抗された。このことはクロニジンの投与によってGABA遊離が起こり、それがGABA_A受容体に作用した結果、側坐核DA遊離を減少させたことを示唆するものである。さらに、ミダゾラムはBZ受容体を介してGABAの効果を高めた結果、クロニジンの効果を亢進したことを示唆するものである。そこで現在は、これらの示唆をさらに裏付ける目的でクロニジンによって側坐核において実際にGABA遊離が起こるか否か検討中である。当初、側坐核細胞外液中のGABA量をHPLC-ECDで測定する予定であったが検出感度が低く、信頼性の高いデータを得ることが難しいことが判明した。そこで現在はフルオロメトリック法を用い検出感度を高めて再実験を行っている。
ヒト心臓内幹細胞から心筋細胞への分化制御機構の解明

心筋分化前後のヒト心臓内幹細胞に対してDNA microarrayで発現遺伝子解析を行った結果、ヒト心臓内幹細胞をラット新生児心筋細胞と共培養をすることで、ヒト内皮細胞にかかわる遺伝子群の発現が亢進していた。ヒト心筋細胞にかかわる遺伝子群に関してはヒト用DNA microarrayのチップにラットの遺伝子が反応したため、結果の解析には注意が必要と考えた。逆にヒト血管内皮細胞とヒト心臓内幹細胞を共培養すると、ヒト心臓内幹細胞が一過性に心筋様細胞に分化することがわかった。今後はヒト心筋細胞にかかわる遺伝子群の注意深い解析とともに、ヒト心臓内幹細胞が内皮細胞に分化する機序を探索する予定である。近年不全心に対するヒト心臓内幹細胞移植の臨床試験が行われ、次世代心筋再生医療として期待される。しかし現時点では劇的な心筋再生を認めず、より効率的な心筋再生方法の確立が必要である。我々は、ヒト心臓内幹細胞の心筋細胞に分化する割合が若年であるほど高いことを見出した。さらに本研究では下記項目を中心にヒト心臓内幹細胞から心筋細胞への分化制御機構を解明し、心筋細胞への分化誘導効率を上げることで再生医療に必要な基礎的検討を行う。1.ヒト心臓内幹細胞から心筋細胞へ分化する際に、変化する遺伝子群の解析ヒト心臓内幹細胞をラット新生児心筋細胞と共培養することで、ヒト心臓内幹細胞から心筋細胞へ分化させた。心筋分化効率の良い細胞株において、心筋分化前後のヒト心臓内幹細胞に対してAgilent Technologies, SurePrint G3 Human GE 8x60K ver.2.0を用いてDNA microarrayを行った。この際共培養の群ではラット新生児心筋細胞を取り除けないため、共培養しない群にはmRNA採取の段階からラット新生児心筋細胞を加えた。得られた結果では、ヒト心臓内幹細胞をラット新生児心筋細胞と共培養をすることで、ヒト内皮細胞にかかわる遺伝子群の発現が亢進していた。心筋分化前後のヒト心臓内幹細胞に対してDNA microarrayを行った結果、ヒト心臓内幹細胞をラット新生児心筋細胞と共培養をすることで、ヒト内皮細胞にかかわる遺伝子群の発現が亢進していた。またHUVECとヒト心臓内幹細胞を共培養すると、ヒト心臓内幹細胞が一過性に心筋様細胞に分化することがわかった。現在ヒト人心臓内幹細胞が心筋に分化する因子を絞り込むため、ヒト心臓内幹細胞がラット新生児心筋細胞やHUVECと共培養することで心筋細胞に分化するための共通項を探索中である。またヒト心筋細胞にかかわる遺伝子群の注意深い解析とともに、ヒト心臓内幹細胞が内皮細胞に分化機序も探索する予定である。再生医療心不全ヒト用DNA microarrayのチップがラットの遺伝子に反応したため、実験結果は予想に反し心筋分化を評価するに注意を要した。しかしヒト心臓内幹細胞がラット心筋細胞と共培養することで内皮細胞に分化する可能性があることがわかった。これは組織再生の観点からは重要な点であり今後も検討すべき点と考える。当初の研究計画に基づき以下のように研究を推進する。同時にヒト心臓内幹細胞がラット新生児心筋細胞と共培養をすることで、ヒト内皮細胞に分化していることが予想されたため、その機序を解明することで重症虚血心筋症に対する新たな治療法の可能性を見いだせるものと考える。物品を予定より安く購入できたため未使用額が生じた。平成26年度は計画通り使用する予定である。心筋分化を制御する遺伝子群の同定に努める。選出した候補を絞るためにLentivirusを使用しαMHCプロモーターにGFPレポーター遺伝子を組み込んだヒト心臓内幹細胞を作製する。

次にレポーター導入幼児心臓内幹細胞に対して、各候補に対するsiRNAを行いラット新生児心筋細胞と共培養によりGFP発現率が変動する候補を同定する。siRNAによりGFP発現率が減少した遺伝子を心筋分化促進遺伝子、GFP発現率が増加した遺伝子を心筋分化抑制遺伝子として同定し、ヒト心臓内幹細胞から心筋細胞への分化制御機構の全貌を明らかにする。またin vivoでの心筋分化率検討のためNOD-SCIDマウスを使用する。これらの細胞培養関連およびNOD-SCIDマウス購入費のため研究費を使用する。
アブラナ科植物の和合花粉受容システムの解析

被子植物の生殖は、花粉の柱頭への付着(受粉過程)ではじまり、花粉管の胚珠への誘引を経て受精が成立する。これら一連の過程では、雌蕊と花粉との細胞間コミュニケーションにより適切な花粉(和合花粉)が選抜される。研究代表者はこれまでに、この細胞間コミュニケーションに、Ca2+や活性酸素が関与することを示し、和合花粉の発芽・伸長を誘導する雌蕊側のCa2+輸送体を同定してきた。本研究では、細胞生物学的解析により、和合受粉時の乳頭細胞内で細胞内膜系と細胞膜との密接な相互作用を可視化し、生化学的解析により、受粉時の乳頭細胞膜で機能するCa2+輸送体と相互作用する分子種を見出した。研究代表者は、和合受粉過程において、乳頭細胞から花粉へCa2+を含む水の移動がおきること、花粉直下の乳頭細胞内でアクチンの重合・束化促進が和合受粉時特異的に起きること、これらの反応が和合花粉表層物質単独で誘起されることをこれまでに見出した。さらに、トランスクリプトーム解析を行い、受粉後と花粉表層部物質付着後にシロイヌナズナ柱頭で発現誘導されるAutoinhibited Ca2+-ATPase (ACA) 13を同定した。この分子は、ゴルジ体周囲のベシクルにも存在し、受粉後には花粉(管)直下の細胞膜に集積した。この結果から、乳頭細胞外へのCa2+輸送には、細胞膜上のACA13分子による輸送だけでなく、Ca2+を内包するベシクルからのCa2+輸送が関与する可能性を考えた。この仮説を証明するために、ゴルジ体経由の細胞壁分解酵素の遺伝子配列を利用したゴルジ体貯留型yellow cameleon3.60(YC3.60)を作製し、乳頭細胞で高発現するコンストラクトを作製し、シロイヌナズナに遺伝子導入し、ゴルジ体やトランスゴルジネットワークのCa2+モニタリングシステムを構築した。現在その解析を進めている。一方、ACA分子種では、Autoinhibitory domainにカルモジュリン(CaM)が結合すると、そのdomainが開いてCa2+輸送能が活性化され、CaM結合部位付近のセリンあるいはチロシンがリン酸化されるとCaMの結合が阻害されdomainが閉じると報告されている。そこで、ACA13と相互作用する因子を探索するために、受粉前と受粉後の柱頭を集めてプロテオーム解析を行い、ACA13と相互作用する候補分子を探索した。被子植物の生殖は、花粉の柱頭への付着(受粉過程)ではじまり、花粉管の胚珠への誘引を経て、受精が成立する。申請者はこれまでに、この細胞間コミュニケーションに、カルシウムイオンや活性酸素が関与することを示してきた。本申請では、和合受粉から受精に至る過程での花粉・雌蕊細胞内におけるカルシウムイオンを介した情報伝達系の実体を明らかにすることを目的としている。アブラナ科植物では、非自己(和合)花粉が受粉すると花粉の吸水発芽が起こるのに対して、自己(不和合)花粉が受粉すると、花粉の吸水発芽が抑制され、結果的に受精が阻害される。研究代表者はこれまでにこの自家不和合性反応が、花粉表層にあるSP11タンパク質と雌蕊乳頭細胞膜にあるSRKという受容体の相互作用により誘導されることを明らかにしてきた。和合・不和合受粉過程における乳頭細胞内のカルシウムイオン動態を比較解析した結果、和合受粉時には顕著なカルシウムイオン変動が見られず、不和合受粉時にのみ受粉後5分以内に一過的なカルシウムイオン濃度の上昇がおきることを見出し、このカルシウムイオン上昇がグルタミン酸受容体型チャネル(GLR)を介したCa2+流入によることを示した。研究代表者は、これまでに和合受粉時に乳頭細胞から花粉へのCa2+の輸送にAutoinhibited Ca2+-ATPase (ACA) 13が関与することを明らかにしている。新たにGLRを介したカルシウム輸送の存在が示されたことで、今後これら輸送体の調節機構の解明が、雌蕊/花粉間コミュニケーションの実体解明につながると考えられる。これまでに研究代表者は、和合受粉過程では乳頭細胞から花粉へのカルシウムイオンを含んだ水の輸送が起きることを明らかにし、それに関わる分子としてAutoinhibited Ca2+-ATPase (ACA) 13を同定した。そして、ACA13タンパク質が細胞膜だけではなくゴルジベシクルに存在することを明らかにした。今年度、ゴルジベシクルのライブセルイメージング、カルシウムイメージング、電子顕微鏡トモグラフィーによる解析を予定通り進めた。一方で、和合受粉とは表裏の関係にある不和合受粉過程の解析では、乳頭細胞内のカルシウムイメージングにより和合受粉反応とは逆に細胞外からの流入により細胞内のカルシウムイオン上昇が誘起されることを見出した。そして阻害剤の実験によりこの上昇に関わる分子としてグルタミン酸受容体型チャネル(GLR)の関与が示唆された。しかし、シロイヌナズナゲノムには20の分子種が存在することと、トランスクリプトーム解析により乳頭細胞でも数種類の分子種が発現していることが明らかになり、GLRの多重変異体を作成し、その乳頭細胞プロトプラストの系を用いることでGLRの関与を明らかにした。

このように2種類のカルシウム輸送体が同定されたことから、和合受粉過程の解明に向けての研究は順調に進んでいる。本研究のもう一つの研究課題である花粉管ガイダンスにおける細胞間コミュニケーションについては、蛍光イメージングによる光毒性が問題となっていたが、これを回避するイメージングシステムを構築して今後研究を進めていく。被子植物の生殖は、花粉の柱頭への付着(受粉過程)ではじまり、花粉管の胚珠への誘引を経て受精が成立する。これら一連の過程では、雌蕊と花粉との細胞間コミュニケーションにより適切な花粉(和合花粉)が選抜される。研究代表者はこれまでに、この細胞間コミュニケーションに、Ca2+や活性酸素が関与することを示し、和合花粉の発芽・伸長を誘導する雌蕊側のCa2+輸送体を同定してきた。本研究では、細胞生物学的解析により、和合受粉時の乳頭細胞内で細胞内膜系と細胞膜との密接な相互作用を可視化し、生化学的解析により、受粉時の乳頭細胞膜で機能するCa2+輸送体と相互作用する分子種を見出した。平成26年度は、1)和合受粉時における乳頭細胞ゴルジ体のCa2+モニタリング系の構築と2)プロテオーム解析によるCa2+輸送体ACA13の輸送活性の制御因子の探索をおもに行った。その結果、受粉時の乳頭細胞内におけるゴルジ体のCa2+モニタリング系を構築することに世界で初めて成功した。さらにプロテオーム解析によりACA13と相互作用する候補分子も同定することができた。さらに、この分子にCFPを繋いだコンストラクトを作製して、和合受粉時の挙動等を解析することで、和合受粉過程のACA13を介したCa2+調節機構が明らかになると期待できる。現在この分子を可視化するためのコンストラクトを作製して、形質転換植物を作出している。従って、研究計画は、当初の予定通りに進展している。1)細胞内におけるカルシウム変動は、障害応答、環境応答などでも見られ、自家不和合反応との共通点が以前から指摘されている。従って、本研究で明らかになったACAやGLRなどのCa2+輸送体が障害応答、環境応答などでどのように機能するかを解明することは、重要である。しかし、シロイヌナズナでは遺伝子重複があるため、これらの機能解析を進めることは難しい。そこで本年度は、遺伝子重複が少ないゼニゴケを利用する。はじめにゼニゴケでカルシウムイメージング系を新たに構築し、障害応答、環境応答、受精時などにおけるカルシウム動態を明らかにする。次に、ACAやGLRなどのCa2+輸送体の遺伝子破壊株を作成して、その影響を調べる。さらに、これまでのプロテオーム解析で、アブラナ科植物の乳頭細胞でACA13と相互作用する分子として見出された分子についても遺伝子破壊株を作成して解析する。2)花粉管ガイダンスにおける細胞間コミュニケーションについては、蛍光イメージングによる光毒性が問題となっていた。特に長時間の蛍光イメージングでは、野生型の場合にも花粉管の伸長停止が起こり、一方胚嚢細胞においては花粉管バーストに至る確率が低く、バーストまでに要する時間も長いため、変異体の機能解析が難しかった。今後は新規に当研究室で開発された新規イメージングプローブを利用して、花粉管と胚嚢細胞(卵細胞、助細胞)のCa2+動態を連続的に観察できるイメージングシステムを構築する予定である。さらに突然変異体に導入することで、遺伝子の機能解明につながると期待できる。植物
「無」の思想に基づくケア理論の構築とその臨床教育学的位置づけ

2016年12月17日(土)に上越教育大学を会場としてシンポジウム「教育とケア」を行った。このシンポジウムの内容を踏まえ、2017年度は京都大学・上越教育大学を会場に研究協力者全員とそのゼミ生による公開研究会を3回行った。この公開研究会では、学校教育場面における無心のケアについて、討論を行った。具体的にはスクールカウンセラーの学校での役割や求められている職務内容を通じて、児童・生徒の心のケアへの対応としてのあり方を模索した。シンポジストの元校長からは、教育カウンセリングの視点から子どもたちの成長に寄り添うことの具体的方法が事例を通して語られた。また、同シンポジウムのシンポジストであるスクールカウンセラー(女性)からは、母性愛としての無心のケアの具体が事例を通して語られた。さらに、シンポジストである臨床心理士(女性)からは、薬害と心理的ケアについての事例が語られた。本シンポジウムの成果として、無心のケアに関連する父性、母性のあり方、それを活用する我々自身のビリーフ(信念・哲学)について畏敬の念(宗教的な感覚)及び字母観音や法蔵菩薩の振舞いのような感覚を背景としたアクティビティ(活動)が有用なのではないかとの示唆が得られた。今後の研究方向として、偏った宗教性ではなく「いただきます」「ごちそうさま」「ありがとう」「ごめんなさい」等の人間の本来性に基づいた言葉や感覚を子どもたちにいかに涵養するかを模索する必要があることが実践の課題として共有された。これまでの成果を『スクールカウンセラーのビリーフとアクティビィティ-児童生徒・保護者・教師とどう関わるか』を研究代表者・稲垣と研究協力者・坂井祐円を中心としてまとめている。この原稿を平成30年6月に金子書房より出版する。哲学・学校教育またケアリングの視点に立ち共通する無心のケアの内実と要点を整理していく。その成果を研究分担者とともに1冊の本にまとめ出版予定である。加えて、研究の成果を生かしたシンポジウムを計画している。(1)共同研究会の開催:京都大学を会場に研究会を2回、上越教育大学を会場にシンポジウムを1回行った。第1回研究会(2016.6.18,19):研究協力者の顔合わせと今後の計画案、研究に対する「照合事項」の確認を行い、各自の研究経過を報告しあった。第2回研究会(2016.12.3,4):1稲垣から非行を頻発させる生徒へのカウンセリングを通したケアリングの実践事例とそれに基づく教育カウンセラーにとっての『無心』についての研究発表、2坂井から宗教哲学とケアリングの関連に関する研究発表が行われ、それぞれに訂通する『無心』の概念についてのディカスカッションが行われた。(2)シンポジウム『スクールカウンセラーを考える』の開催(2016.12.17):上越教育大学を会場に、稲垣と坂井の企画によるシンポジウムを行った。水上和夫氏(元小学校校長、上級教育カウンセラー,富山県教育カウンセラー協会会長)、戸田弘子(日本人間性心理学会幹事,臨床心理士,兵庫県スクールカウンセラー)、横澤富士子(糸魚川市子どもの主任教育相談員,上級教育カウンセラー,新潟県スクールカウンセラー)の三名をシンポジストに招き、稲垣と坂井がコーディネーターを勤めた。現職教員・スクールカウンセラー・医療また福祉系の職員及び臨床心理士・大学院生など、140名の参加者があった。背景理論や方法が異なっても、スクールカウンセラーが子供や保護者に対する態度に共通項を見出し、無心とケアの視点からディスカッションを行った。研究初年度として、予定した事業を滞りなく行った。すなわち、2度の研究会では、1「無心」と「ケア」について、本研究の参加者のそれぞれの領域における捉え方や概念を提出しあい、その共通項と違いを整理することが出来た。結果、人間にとっての「生死」の意味付け、日常会話で話される「無心」の語用論的概念、死を語ることで命を生きる(育てる)という逆説的論理による無心の概念など、「無心」の用語における多様な意味付けを行うことが出来た。また、一方、シンポジウムでは、1リストカットなど死へ向かう行為を繰り返しながら、自身の流した血を見ること、痛みを覚えることで生を実感しようとする生徒の実態や、生死を人工的に形作ってしまう薬害を始めとする医療・福祉の問題点、それらに損得勘定や利害関係なしで一生懸命取り組む際に起こる『無心のケア』、非行を繰り返す生徒の中に、懸命に命を生きようとする生徒の姿、および彼らと対峙する教師やカウンセラーにとっての無心など、様々な無心の概念をあぶりだすことが出来た。

本シンポジウムの成果として、無心のケアに関連する父性、母性のあり方、それを活用する我々自身のビリーフ(信念・哲学)について畏敬の念(宗教的な感覚)及び字母観音や法蔵菩薩の振舞いのような感覚を背景としたアクティビティ(活動)が有用なのではないかとの示唆が得られた。今後の研究方向として、偏った宗教性ではなく「いただきます」「ごちそうさま」「ありがとう」「ごめんなさい」等の人間の本来性に基づいた言葉や感覚を子どもたちにいかに涵養するかを模索する必要があることが実践の課題として共有された。これまでの成果を『スクールカウンセラーのビリーフとアクティビィティ-児童生徒・保護者・教師とどう関わるか』を研究代表者・稲垣と研究協力者・坂井祐円を中心としてまとめている。この原稿を平成30年6月に金子書房より出版する。今年度も2回の研究会と1回のシンポジウムを計画している。研究会においては、チャプレンである小西の無事例報告、また教育哲学を理論背景に持つアントンによる理論研究などを予定している。また、西平による教育と哲学のはざまにある無心の考え方を接着剤とした『無心』と『ケア』に通底する何かを追求したいと考えている。また、昨年12月に実施した『スクールカウンセラーを考える』のシンポジウムをベースとした書籍の刊行を予定している。哲学・学校教育またケアリングの視点に立ち共通する無心のケアの内実と要点を整理していく。その成果を研究分担者とともに1冊の本にまとめ出版予定である。加えて、研究の成果を生かしたシンポジウムを計画している。東京、京都、新潟での研究会俣シンポジウムを予定しており、そのための旅費が必要である。また、理論研究を進めるための書籍購入が必要である。最終年度に研究成果をまとめ本の出版を予定しているのでその費用に充てるため。6月3,4日に小西が勤務する武蔵野大学を会場とした研究会を予定している。また、9月、10月に京都大学での研究会と上越教育大でのシンポジウムを予定している。
尿毒症における結合組織障害の発現機序

尿毒症患者では体内への尿素の異常蓄積に伴いシアン酸の生成量が著しく上昇する。我々はシアン酸が生理的条件下でデヒドロアスコルビン酸(DHA)と速やかに反応しカルバミルデヒドロアスコルビン酸誘導体(CDA)を生成する新規反応を見出した。CDAの構造解析により、この化合物は新規化合物であることが明らかとなった。CDAの分析法を確立し生体試料に応用したところ、正常人の尿中にCDAが検出された。すなわち、生体内において尿素より生成するシアン酸はDHAと反応しCDAを生成していることが明らかとなった。さらに、アスコルビン酸(AsA)およびDHAの同時定量法を確立しAsA-DHA酸化還元系に対するシアン酸の影響について検討したところ、酸化的ストレス下で細胞内アスコルビン酸の枯渇が誘導されることが示唆された。尿毒症患者では、腎でのエリスロポイエチンの産生能低下に伴い、赤血球量が低下している(腎性貧血)。赤血球は、酸化性物質の無毒化に重要な役割を担っており、赤血球量の低下は酸化的ストレスを誘導する。これらの事実より、尿毒症患者では常に酸化的ストレスが負荷されており、シアン酸はAsA濃度を低下せしめることが明らかとなった。AsAは間葉系細胞のコラーゲン産生の必須成分であることから、尿毒症患者における結合組織の脆弱化は、本原理に基づくコラーゲン産生量の減少が一要囚であると推察された。本研究の目的は、尿毒症患者における結合組織の脆弱化の発症機序を明らかにすることである。我々はシアン酸が生理的条件下でデヒドロアスコルビン酸(DHA)と速やかに反応しカルバミルデヒドロアスコルビン酸誘導体(CDA)を生成することを明らかにした。CDAの分析法を確立し生体試料に応用したところ、正常人の血漿中にはCDAは検出されないものの尿中に検出された。ラットを用いたCDAの生体内挙動解析の結果より、静脈内投与されたCDAは完全に尿中排泄され、その主代謝経路は尿中排泄であることが明らかとなった。これらの結果より、生体内において尿素より生成するシアン酸はDHAと反応しCDAを生成していることが明らかとなった。AsAは間葉系細胞のコラーゲン産生の必須成分であることから、尿毒症患者における結合組織の脆弱化は、本原理に基づくコラーゲン産生量の減少が一要因であると推察された。現在、コラーゲン、ヒアルロン酸およびプロテオグリカンの組織化学的染色法を用いて、組織化学的観察を実施中である。本研究の目的は、尿毒症患者における結合組織の脆弱化の発病機序を明らかにすることである。尿毒素であるシアン酸はデヒドロアスコルビン酸(DHA)と不可逆的に反応し、カルバミルデヒドロアスコルビン酸誘導体(CDA)を生成する。これまで、哺乳動物血漿中にはDHAが総ビタミンC量の約20-40%存在すると報告されている。よって、生体内にシアン酸が異常に増加した場合、CDAの生成が起こるはずである。しかし、実際には健常者血漿には、報告値とは異なり、極微量のDHAが存在するにすぎないことが明らかとなった。すなわち、健常者では、シアン酸の過剰投与によりアスコルビン酸の枯渇は誘導され難い。実際、モルモットにシアン酸を長期に亘り投与し続けたにも係わらずアスコルビン酸の枯渇は起きなかった。

一般に、尿毒症患者は尿毒素の蓄積、透析治療等により常に酸化的ストレスに曝されていると考えられている。このことより、尿毒症患者の細胞外液には相当量のDHAが存在しているものと推察された。以上の結果より、間葉系細胞のコラーゲン産生に必須成分であるアスコルビン酸の枯渇にはシアン酸の異常生成だけではなく、酸化的ストレスの過剰負荷もまた重要な要因であることが明らかとなった。すなわち、尿毒症患者における結合組織の脆弱化を抑制するには、酸化的ストレスに対する防御が重要であることが明らかとなった。尿毒症患者では、週3回におよぶ透析治療により血液中の低分子可溶性物質の多くが失われる。また、腎におけるエリスロポイエチン産生能低下により貧血状態が誘導される。よって、赤血球による酸化性物質の解毒能もまた有意に低下している。このような状況下では、軽度な炎症反応によっても酸化的ストレスが負荷される。透析患者の血漿中アスコルビン酸およびデヒドロアスコルビン酸を測定した結果、アスコルビン酸に対するデヒドロアスコルビン酸含量の比が有意に上昇していた。ヒト線維芽細胞をアスコルビン酸存在下で培養し、コラーゲン産生を指標として細胞内アスコルビン酸含量について検討した。5%二酸化炭素-95%空気下、37°Cで線維芽細胞を培養した結果、アスコルビン酸はデヒドロアスコルビン酸へと酸化される。線維芽細胞はグルコーストランスポーターによりデヒドロアスコルビン酸を取り込み、これをアスコルビン酸へと再還元する。しかし、シアン酸が培地中に存在することにより、デヒドロアスコルビン酸がシアン酸と不可逆的に反応してしまい、細胞内へのデヒドロアスコルビン酸の取り込み量が低下し、細胞内アスコルビン酸含量が有意に低下することが明らかとなった。その結果、線維芽細胞による細胞外マトリックス成分の合成分泌が抑制されることが明らかとなった。
女性アスリートの疲労骨折予防に対するMTHFRのSNPおよび血漿Hcy濃度の関与

本研究では、疲労骨折のリスクが高い女性アスリート(特に、女性長距離陸上選手)における疲労骨折のうち、骨質劣化に着目した有効な予防法の構築を目指す。疲労骨折の関連因子を網羅的に調査しメチレンテトラヒドロ葉酸還元酵素(MTHFR)の遺伝子変異のスクリーニング項目としての有効性を検証する。さらに、疲労骨折の危険因子とされる血中Hcy濃度の分布調査を実施する。MTHFR遺伝子変異の有無別に、疲労骨折の予防マーカーとして危険性が高まる基準値の設定を検討する。それらの検討を行うことで、女性アスリートの疲労骨折予防の方法として個人の遺伝子型に対応したテーラーメイド栄養指導の実現を目指す。
X線顕微鏡光学

結像型のX線顕微鏡システムを新しいX線光学素子を用いて設計,製作し,その結像特性評価を行った。光学素子として,全反射斜入射ミラ-,ゾ-ンプレ-トおよび多層膜ミラ-を採用した。全反射斜入射X線顕微鏡光学では,照明ミラ-と対物ミラ-からなる光学系を組み立てた。対物ミラ-としてウォルタ-型ミラ-を採用し,軟X線源としてはレ-ザ-プラズマX線を採用した。倍率20倍の光学系で約600A^^°の分解能を得,実験室系の光学系では世界最高の性能を記録した。ゾ-ンプレ-トX線顕微鏡光学では,コンデンサ-ゾ-ンプレ-トとマイクロゾ-ンプレ-トを組み合せ,レ-ザ-プラズマの40A^^°の単色X線を用い,金属メッシュ像の拡大像の撮影に成功した。多層膜X線顕微鏡光学では,シュバルツシストミラ-を対物ミラ-とした。70A^^°の波長を用い,生体試料の撮影と金コロイドの撮影を行った。あわせて,X線ズ-ミング管の性能評価も行い,1μm以上の空間分解能が得られた。多層膜形成の基礎過程の研究では,エピタキシャル成長するAuとNiの組み合せについて,周期長20A^^°以下の多層膜を製作し,熱的安定性と内部構造の評価を行った。また,CrN/CおよびN,N/C多層膜の構造評価を行い,X線顕微鏡用に最適な物質の組み合せについて検討した。X線画像計測では,背面照明型CCDの特性評価を行った。軟X線領域でも充分な感度があることを示した。
ヒト胎盤由来細胞を利用したNLRP7の機能解析

産婦人科領域の絨毛性疾患である胞状奇胎の多くは、雄核発生(ゲノム欠損卵子に1精子受精あるいは2精子受精)や正常卵子に2精子受精が原因で発症すると考えられている。一方、父母に由来するゲノムを1セットずつ継承しているにもかかわらず、母親の染色体19番にコードされているNLRP7 (NLR family, pyrin domain containing7)遺伝子に変異があると繰り返して胞状奇胎(反復胞状奇胎)を発症することが我々のグループを含めて複数のグループから報告されている。NLRP7遺伝子変異がどのように胞状奇胎の病態を形成するか、そのメカニズムは不明である。本研究の目的は、ゲノム編集CRISPER/Casシステムを利用しNLRP7遺伝子を破壊した反復胞状奇胎の疾患モデルヒト細胞を作成し、NLRP7遺伝子の機能の一端を明らかにすることである。trophoblastcell lineのHTR-8/SVneoを利用して、CRISPR/Casによるダブルニッキング法でゲノムの改変を行った。複数のクローンからゲノムDNAを抽出し、サンガー法でゲノムDNAの塩基配列を調べた結果、ゲノムDNAの改変のパターンから遺伝子破壊ができていると思われる細胞株が2つ得られた。2つの細胞株におけるNLRP7タンパク質のレベルをウエスタンブロッティングで調べた。市販の抗体2つのうち1つの抗体は非特異的なバンドを複数認め、NLRP7タンパク質の検証ができなかった。もう1つの抗体で、コントロールの細胞に比べてタンパク質の減少が確認された。今後は、胞状奇胎に特徴的な形態変化の有無、ヒト絨毛性ゴナドトロピン(hCG)の産生増加などを調べる。胞状奇胎の特徴を備えていることが検証できたら、NLRP7遺伝子破壊のよる表現型の解析を行う。平成28年度には、反復胞状奇胎の疾患モデル細胞の作成を行った。Graham博士らが樹立したtrophoblastcell lineのHTR-8/SVneoを利用して疾患モデル細胞の作成を行った。ゲノム編集CRISPR/Casシステムに必要なベクター等はaddgeneから入手し、更に改良を加えたベクターを利用した。CRISPR/Casによるゲノムの改変では、標的配列以外を切断するoff-target effectが知られているため、off-target effectが少ないダブルニッキング法を使用した。さらに、連携研究者が開発したプログラムfcrispr(標的塩基配列の特異性をヒト全ゲノム配列と比較して選択する)を使用して配列特異性の高い標的配列を選択してベクターを作成した。これらのベクターをエレクトロポレーション法で一時的にHTR-8/SVneoに導入し、いくつかの細胞株からDNAを抽出した。DNA組換え実験に必要な機器等をセットアップしながらの研究着手となった。大腸菌培養用の振盪器などは大学の備品で整備し、ベクター構築はできるようになった。しかし、大学内にシークエンサーや解析ツール(ソフト)がないので、作成したベクターや遺伝子改変した細胞の塩基配列の確認は外部に委託するなど効率が悪い。また、教育、大学運営等に費やす時間がかなり多く、実験に従事する時間が十分に確保できない状況であった。H29年度には、trophoblast cell lineのHTR-8/SVneoを利用して、CRISPR/Casによるゲノムの改変を行った。標的遺伝子に改変が生じ、改変のパターンから遺伝子破壊ができていると思われる細胞株が2つ得られた。具体的には、ダブルニッキング法を行うためのベクターをエレクトロポレーション法で一時的にHTR-8/SVneoに導入した。細胞株からゲノムDNAを抽出し、それらのゲノムDNAを使用して、サンガー法によるシークエンシング反応および精製を行った。最終的な塩基配列は、学内に機器がないため外部に委託し確認した。

初年度に引き続き、DNA組換え実験やタンパク質の解析など分子生物学的手法に必要な機器等をセットアップしながらの研究の遂行であった。大学内にシークエンサーや解析ツール(ソフト)がないため、遺伝子改変した細胞の塩基配列の確認は外部に委託することで対応した。また、教育、大学運営等に費やす時間が初年度以上に増えてしまい、実験に従事する時間が十分に確保できない状況であった。産婦人科領域の絨毛性疾患である胞状奇胎の多くは、雄核発生(ゲノム欠損卵子に1精子受精あるいは2精子受精)や正常卵子に2精子受精が原因で発症すると考えられている。一方、父母に由来するゲノムを1セットずつ継承しているにもかかわらず、母親の染色体19番にコードされているNLRP7 (NLR family, pyrin domain containing7)遺伝子に変異があると繰り返して胞状奇胎(反復胞状奇胎)を発症することが我々のグループを含めて複数のグループから報告されている。NLRP7遺伝子変異がどのように胞状奇胎の病態を形成するか、そのメカニズムは不明である。本研究の目的は、ゲノム編集CRISPER/Casシステムを利用しNLRP7遺伝子を破壊した反復胞状奇胎の疾患モデルヒト細胞を作成し、NLRP7遺伝子の機能の一端を明らかにすることである。trophoblastcell lineのHTR-8/SVneoを利用して、CRISPR/Casによるダブルニッキング法でゲノムの改変を行った。複数のクローンからゲノムDNAを抽出し、サンガー法でゲノムDNAの塩基配列を調べた結果、ゲノムDNAの改変のパターンから遺伝子破壊ができていると思われる細胞株が2つ得られた。2つの細胞株におけるNLRP7タンパク質のレベルをウエスタンブロッティングで調べた。市販の抗体2つのうち1つの抗体は非特異的なバンドを複数認め、NLRP7タンパク質の検証ができなかった。もう1つの抗体で、コントロールの細胞に比べてタンパク質の減少が確認された。今後は、胞状奇胎に特徴的な形態変化の有無、ヒト絨毛性ゴナドトロピン(hCG)の産生増加などを調べる。胞状奇胎の特徴を備えていることが検証できたら、NLRP7遺伝子破壊のよる表現型の解析を行う。H29年度には、開発した疾患モデルヒト細胞の検証とNLRP7が細胞増殖に与える影響について検討を開始する。NLRP7遺伝子のノックアウトの確認に、シークエンシングによる塩基配列の確認と、定量的PCRやウエスタンブロッティングでNLRP7の発現レベルとタンパク質量の確認を行う。また、NLRP
統一ドイツにおける都市法制の変容と展望-都市計画と土地市場との相互関係を中心として-

近年のドイツでは、ドイツ統一に伴う財政負担の軽減を直接の契機として、経済政策などの分野で民活・規制緩和政策をとっており、都市建設の領域もその例外ではない。しかし、わが国における近時の同様の政策と比較した場合、彼我の間にはなお質的ともいうべき差異が存している。90年の政令および93年法によれば、通常は許可されない建築案が許可されるための要件として、(1)当該建築案の策定プロセスに市町村との協議が必要とされること、および(2)事業主体が地区施設整備費用(の一部)を負担すること、が挙げられている。(2)についてはわが国の都市計画法制の手法(例:総合設計制度)とも一見類似しているようにみえるが、ドイツでのそれは、あくまでもBプランの策定が前提とされており、かかるBプランからの乖離が問題とされている点に注意する必要がある。また、(1)については、わが国の制度とも明確に異なるとともに従来のドイツ法則とも大きく異なる。すなわち、ドイツ法の原則は、市町村は、建築案のBプランとの適合性に関する審査権限しか有していないのに対して、90年政令および93年法では、建築案の策定自体に対して市町村の関与を要求しているのである。このように、上記の法令をみる限り、近時のドイツの都市政策は民活・規制緩和路線の導入と一面ではみなしうるものの、他面において、かかる施策が無秩序な都市建設へつながることを阻止しうる措置を同時に設けているのである。なお、現在、研究成果を発表すべく草稿を作成している。
有機無機ナノハイブリッドを指向したシリカマイクロディスク光共振器の研究

当該年度の研究計画は、「凝集型マイクロディスクの作製およびその評価」に向けた、1.シリカ粒子分散インクの開発、2.印刷の最適化、3.凝集型マイクロディスクの構造評価、4.レーザー露光・励起装置の立ち上げ、5.表面粗さを含むFDTD法の計算(モデルの構築)の実施である。1.においては、溶媒にethyl methyl ketone (MEK)を用いたナノシリカ粒子分散溶液によるインクを開発し、レーザー発振可能なインクか判断するために分光光度計による光吸収損失特性の評価も併せて行った。また、先行して、結合剤にアクリル系オリゴマー、溶媒にpropylene glycolmonomethylether (PGME)を用いた結合型マイクロディスク用のインクの開発も行った。2.においては、良好なマイクロディスク構造が形成できる基板の選定を実際に開発したインクをインクジェット印刷することで行った。基板材料には、有機系ポリマーマイクロディスクで実績のあるフッ素系球状ポリマーなどを用いた。このとき、併せてピエゾ駆動型インクジェットヘッド、そのパルス電圧・幅の制御のためのピエゾコントローラ、メニスカス形成のための正負圧発生器からなるインクジェットシステムの各種パラメータを追い込みながら行った。3.においては、光学顕微鏡・原子間力顕微鏡を用いて印刷された凝集型ナノシリカマイクロディスクのサイズやエッジのテーパー角などの形状評価を行った。4.においては、Qスイッチパルス駆動のNd:YAGレーザーを新たに導入し、レーザー露光・励起装置の構築を行った。5.においては、FDTD法のためのナノ粒子を分散させた凝集構造体の基礎モデルの構築を行った。ナノ粒子には新球を用い、粒径・空間占有率・中間物質の有無をパラメータとして扱うことができる。
生理学的モデルに基づいたバーチャルリアリティによる舌癌手術訓練装置の構築

平成25年度までに舌部分切除術を表現したバーチャルリアリティ(VR)シミュレーションのプロトタイプソフトウェアを開発した。これまでにどの分野においても作製されたことのないVR舌モデルが作られたことにより、以前は実際の手術において経験と訓練を積むことしかできなかった舌部分切除術において、模擬訓練を行うことが可能となった。舌モデルは一辺25個のバーチャルボールで表現された立方体の範囲内で表現されている。ボールとボールの結合に関する力(引張、摩擦など)の値を変化させることにより、舌の硬さや癒着度などの性状を細かく表現することが可能である。この技術により、VR舌の表面または内部に硬度の異なる組織、すなわち悪性腫瘍(癌)を表現することが可能となった。範囲や硬さを調節することで、舌癌の進展度を変化させ、診断や切除における難易度を設定した。今後、口腔外科医がこのシミュレーションを使用して訓練を行った場合、口腔外科医の技術力にどのような進化が生ずるか、また舌癌手術経験者と未経験者における技術力変化量の違いなどについて評価を行う予定としていた。また、現時点において手術に用いるツール(摂子やメス、電気メス)について、VR上での形態表現が不十分であったため、ソフトウェア制作を依頼している日本バイナリー株式会社に対し、バージョンアップの依頼を行っている。今後も、性状だけでなく、視覚的にもより現実的なシミュレーションを目指し、評価を行う予定である。舌部分切除術を表現したバーチャルリアリティシミュレーションのプロトタイプソフトウェアを開発した。舌の形態は、バーチャルボールにて形成されたのち、表面に粘膜を表現したグラフィックを貼ることで表現された。バーチャルボールは1辺25個の立方体の範囲内にあり、物体を三次元としてとらえることが可能となった。それぞれの球が隣接する球と結合することで、物体の硬さを表現しており、値を変動させることで正常な組織と、腫瘍組織の硬さの違いを表現することが可能である。切除する道具として、メス・電気メスを使用することが可能であり、それぞれ使用感は現実のものに類似している。また、実際の手術で重要な組織のけん引操作は、非利き手でのけん引操作だけでなく、けん引位置を記録させることにより、実際の手術では複数人によって行われる動作を、訓練者一人で行うことができるようになった。今回のプロトタイプ開発により、バーチャル上における舌手術の再現に成功し、口腔外科医が複数回にわたって繰り返し訓練を行うことが可能となり、臨床医の技術向上に役立つ可能性が示唆された。しかしながら、患者固有のデータでバーチャル舌を作成したり、腫瘍の進展具合を硬さを確認しながら確認するといった、舌手術における最も重要な技術に関しては、現在検討段階である。今後より実際の環境に類似したシミュレーションソフトを開発するためには、より細かい構造物の設計や、触覚システムの開発が必須であると考えられた。今年度よりわれわれは、バーチャルリアリティと生理学的計算モデルを組み合わせた舌部分切除術の訓練システムを開発している。まず第一に、舌癌に対する舌部分切除術の手術動画や、舌を中心とした顎口腔領域の解剖学的構造に関する資料の収集を行った。次に、口腔外科が専門外である研究者に対し舌癌を具体的に示すため、硬さの異なるシリコン素材を用いた舌癌模型を作製した。また、これまでにわれわれが開発した「バーチャルリアリティによる内視鏡支援下口腔外科手術訓練システム」を用いて、口腔外科医や学生を対象に同システムの反復訓練を施行し、われわれの開発したバーチャルリアリティ訓練システムにより、被験者の手術技術が有意に向上することを証明した。上記のデータを持ち寄り、プロトタイプ舌部分切除術シミュレーションの作製計画に取り掛かった。平成24年10月5日に、協力企業である日本バイナリー株式会社にて、これまでの研究データを紹介し、今後作製する舌部分切除術訓練システムの有用性や研究の道筋について検討した。平成25年2月13日に、香川大学医学部にて研究分担者に対し、動画を用いて舌部分切除術の専門的な解説を行った。その上で、今回のシステムに用いるバーチャルリアリティの構造や使用するデバイス、また、新たに導入する触覚センサーについても専門的な意見を持ち寄り、プロトタイプの基本構造を決定した。現在、これまで検討した内容を基にプロトタイプ舌部分切除術シミュレーションの作成中である。