hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ビニリデンジアセタート類の触媒活性化を利用した新規合成反応の開発

本研究では高い反応性を有すると期待されるビニリデンアシラート類を特異な分子活性種として利用した種々の新規合成反応の開発を目指した。まず、初年度に見出したケテンダイマーを用いたタンデム型のアルドール付加ーδ-ラクトン環化反応の基質一般性を調査し、様々なアルドール型生成物の調製とこれらの連続環化を利用して多彩なδ-ラクトン類を与える合成法を確立した。次いで、他方向からの試みとしてビニリデンアシラート類をカルボン酸無水物のエノール化により発生させる検討を行った。カルボン酸無水物のエノラート形成を利用した有機合成法の開発はこれまで皆無であったが、カルボン無水物のエノール化に最適な反応条件を精査し、生じた活性中間体の取り扱い方法を模索したところ、塩基の存在下、2-アリールプロピオン酸とピバル酸との混合酸無水物から所望の分子活性種が生じることが明らかとなった。この方法によりキラルな2-アリールプロピオン酸を系内で一時的に混合酸無水物へと導けば、2位のラセミ化が促されることになる。そこで、実際にラセミ2-アリールプロピオン酸とピバル酸無水物の混合溶液に塩基と不斉触媒を作用させたところ動的な速度論的光学分割反応が速やかに進行し、対応する光学活性な2-アリールプロピオン酸エステルが得られることが分かった。この方法は、ラセミ2-シクロペンテニルプロピオン酸、ラセミ2-シクロヘキセニルプロピオン酸ならびにラセミ2-フェニルエチニルプロピオン酸等の動的速度論光学分割にも応用できる従来にはない新しい型式の不斉合成反応である。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では高い反応性を有すると期待されるビニリデンアセタート類に着目しこれを特異な分子触媒活性種として利用した様々な新規合成反応の開発を目指している。ビニリデンアセタート類を合成化学的に活用した報告例は少ないが、当研究室ではこれまでエノールエーテルの活性化を利用した様々な有機合成手法を開発しているので、この知見を生かし有効な炭素骨格形成反応や立体選択的手法が開発できるものと予想している。本年度はビニリデンアセタートをアルコキシメタル等の金属触媒により活性化させ、これをケテン等価体として用いるアルドール反応の確立を試みたところ、触媒としてジアルキルモノアルコキシアルミニウムが有効に作用することを見出した。反応はテトラヒドロフラン中で速やかに進行し、対応するベータヒドロキシカルボニル化合物が高収率で得られることが分かった。さらに、環状構造を有するエノール型ラクトンを求核剤として用い、上記と同様の反応を試みた場合には、付加反応の進行と同時に生成物の分子内トランスアシル化が併発し、対応するベータアセチルガンマラクトンあるいはガンマアセチルデルタラクトンが高収率で得られることも分かった。これらはいずれもトランスの立体配置を有するラクトンを優先的に与え、この付加-環化連続反応が高立体選択的に進行する傾向を示した。引き続き、ビニリデンアセタートにさらにもう一つのビニリデン基を導入したジエンアセタートをアルファ,ベータ不飽和ケトン類にマイケル付加させたところ、反応で一旦生じるエノラート型中間体からの連続的なアルドール反応が進行し、相当するディールス・アルダー型環化付加体を与えることも明らかとなった。現在、これらの反応を活用して有効な薬理活性をもつ有機化合物を生産する方法の実現を試みている。反応探索はほぼ計画通りに進んでおり、初年度はビニリテンアセタート類を用いる合成手法を見出すことができた。次年度はさらに展開を図る。

初年度に目的であった炭素骨格形成反応の確立を実現できたので次年度はこれを用いた薬理活性化合物の合成を試みる。また、ビニリデンアセタートのプロトン化により不斉炭素を発生させることができるので、この分子の光学活性体を与える不斉合成反応の開発も試みたいと考えている。
情報空間の位相構造における情報量の諸性質と学習理論への応用に関する研究

本研究の目的は,これまで情報理論において用いられてきたエントロピーやダイバージェンスなどの情報量を,確率密度の全体の空間における位相構造に関する諸質を検討すること,さらに,それらと計算論的学習,モデル選択,統計的推定,ニューラルネットワークなどにおける学習や推定の精度など応用の局面で重要とされる必要事例数や収束などの諸性質との対応を明らかにすることであった.研究実績の概要としては,一般化情報量のクラスであるCsiszarのf-divergenceを,確率密度の全体の空間との性質を考慮しつつ凸関数の変換とも対応させながら,情報量を用いた統計的学習において学習評価を行なうのに用いる学習評価に適応できる情報量評価不等式を導出したことにある.これは先にHermite-Hadamard型の情報量の性質についての研究が行なわれたものを基礎として発展させたものである.そして本研究の一貫として,その情報量の最大値と確率密度の対応に関する必要十分条件を証明しつつ,情報量評価不等式に至ったものである.凸関数の変換と情報量の双対性との関係についても知見が得られた.それは,カルバック情報量については,通常の共役な凸関数から凸関数への変換以外でも双対な情報量(Dualなカルバック情報量)が得られる特殊な変換が存在し,かつその変換は,先の研究(一般化情報量の有界性と位相条件の同等性)において用いられたf-divergenceの値を不変とする凸関数の変換と同等な性質を満たすことも朗かにした.このことは,その変換がf-divergenceという情報量の定義形式に用いる凸関数に施す変換としては妥当であることも意味している.また,これらは,本研究における基礎理論的部分に相当するものであると考えられる.一般化情報量のクラスで特徴的なダイバージェンスであるカルバック情報量に対してもの双対な関係をもたらす凸関数の特殊な変換は,凸関数全体の空間を,有限回の変換によって得られる同値類を導入することで,関数空間を射影化することで,情報量の意味での双対と関数空間の射影幾何的構造と,双対接続(測地線でいうとカルバック情報量と双対なカルバック情報量)に代表される情報幾何学との対応の手がかりともなる.本研究の目的は,これまで情報理論において用いられてきたエントロピーやダイバージェンスなどの情報量を,確率密度の全体の空間における位相構造に関する諸質を検討すること,さらに,それらと計算論的学習,モデル選択,統計的推定,ニューラルネットワークなどにおける学習や推定の精度など応用の局面で重要とされる必要事例数や収束などの諸性質との対応を明らかにすることであった.研究実績の概要としては,一般化情報量のクラスであるCsiszarのf-divergenceを,確率密度の全体の空間との性質を考慮しつつ凸関数の変換とも対応させながら,情報量を用いた統計的学習において学習評価を行なうのに用いる学習評価に適応できる情報量評価不等式を導出したことにある.これは先にHermite-Hadamard型の情報量の性質についての研究が行なわれたものを基礎として発展させたものである.そして本研究の一貫として,その情報量の最大値と確率密度の対応に関する必要十分条件を証明しつつ,情報量評価不等式に至ったものである.凸関数の変換と情報量の双対性との関係についても知見が得られた.それは,カルバック情報量については,通常の共役な凸関数から凸関数への変換以外でも双対な情報量(Dualなカルバック情報量)が得られる特殊な変換が存在し,かつその変換は,先の研究(一般化情報量の有界性と位相条件の同等性)において用いられたf-divergenceの値を不変とする凸関数の変換と同等な性質を満たすことも朗かにした.このことは,その変換がf-divergenceという情報量の定義形式に用いる凸関数に施す変換としては妥当であることも意味している.また,これらは,本研究における基礎理論的部分に相当するものであると考えられる.一般化情報量のクラスで特徴的なダイバージェンスであるカルバック情報量に対してもの双対な関係をもたらす凸関数の特殊な変換は,凸関数全体の空間を,有限回の変換によって得られる同値類を導入することで,関数空間を射影化することで,情報量の意味での双対と関数空間の射影幾何的構造と,双対接続(測地線でいうとカルバック情報量と双対なカルバック情報量)に代表される情報幾何学との対応の手がかりともなる.
ラミニンの機能ペプチドによるがん細胞の浸潤転移メカニズムの解明

我々の独創的なアプローチによって同定されてきたラミニンの機能ペプチドの中で、膜貫通型プロテオグリカンであるシンデカンやCD44と相互作用する活性ペプチドを用いて、プロテオグリカンを介したがん細胞の浸潤転移メカニズムの解明を目的に、細胞内シグナル伝達の視点から解析を行った。本年度は、ラミニンの機能ペプチドは、シンデカンと相互作用するHA3G756(KNSFMALYLSKGRLVFALG)とCD44と結合するA5G27(RLVSYNGIIFFLK)に注目して研究を行った。ラミニンα5鎖のペプチドA5G27がCD44に結合し、がん転移を抑制することを見いだし、このA5G27ペプチドがFGF2のヘパリン結合と細胞への作用を抑制すること、FGF2を介した細胞内タンパク質のチロシンのリン酸化を抑制することを見いだし、Hibino, S.ら、Cancer Res.,65,10494-10501,2005に報告した。また、ラミニンα3鎖のペプチドHA3G756はループ部位に位置し、シンデカンに結合して細胞の遊走を促進することを報告し(Yokoyama, F.ら、Biochemistry,44,9581-9589,2005)。さらに、このペプチドの活性中心部位をループ構造をとるように環状化したペプチドを作成したところ、鎖状のものに比べ遙かに強いヘパリン結合活性と細胞接着活性が得られ報告した。現在、この環状ペプチドを用いてがん細胞の浸潤転移に及ぼす影響を検討中である。本研究結果は、我々が同定したラミニン機能ペプチドを用いることで、シンデカンやCD44を介したがん細胞の浸潤転移の制御機構の解析につながることを示すもので、ラミニン分子内のクリプティックペプチド(切断されてはじめて活性を発現するペプチド)の生理機能の解明と全く新しいタイプの抗ガン剤の開発へとつながるものである。
自由視点映像生成技術を用いた視聴者視点ナビゲートシステムに関する研究開発

3次元空間中の動的なイベントに対して、視聴者の興味をより惹きつける見え方の映像を自動的に生成・提示する、"視聴渚視点ナビゲートシステム"の基盤技術に関する研究開発を行った。本年度は特に、自由視点映像の高速生成について研究を進めた。2002年11月に実施した大分スタジアムにおける撮影実験において、多視点映像を撮影するPCと自由視点映像を生成するためのPCを高速光ネットワークで結んだシステムを構築し、撮影がら3次元情報推定までの処理時間の短縮を実現した。遠距離観察をターゲットとして、3次元物体の形状を1枚の平面に簡単化し、それに撮影した多視点映像をマッピングすることで、自由視点映像を高速に生成・伝送することが可能な方式を開発した。このアルゴリズムを用いて、大規模空間中を約10名の人物が動き回るイベントの自由視点映像の、撮影、加工、伝送、提示を実時間で処理するシステムを構築し、自由視点中継の可能性を示した。また、遠距離から近距離までの幅広い範囲における観察を可能とする自由視点映像生成方式の研究も行った。「視聴者視点、対象物体、多視点カメラ」の相対的位置関係と、「多視点映像、自由視点映像」の解像度を3次元形状推定処理にフィードバックすることにより、自由視点映像を生成するために必要な3次元形状情報のみを推定する手法を開発した。このアルゴリズムにより、無駄な処理を省き非常に高速な処理が実現された。本手法を1台の汎用PC上に実装し、大規模空間の広い範囲の視点移動を実時間で再現することが可能なシステムを構築した。このように、本年度の研究により、最適な(視聴渚の興味を惹きつける)視点位置への移動要求に瞬時に応えることが可能になり"視聴渚'視点ナビゲートシステム"の実現に近づいた。
時空間認知とその心理的相互作用に関与する神経機構の解明

本研究は時間と空間に対する注意を心理物理および機能画像の手法を用いて評価した。10名の健常被験者、5名のパーキンソン病患者、7名の脳腫瘍患者を対象とした。心理物理実験からは時間を弁別する際は空間性の注意が干渉し、空間に関する弁別の際にも時間に対する注意が干渉することが示された。これは認知処理に際して注意のリソースが限られることから時空間に対する注意作用に干渉が生まれることを示唆する。脳腫瘍患者の実験から頭頂葉損傷により空間性注意と時間性注意の間の相互干渉が増大することが示された。また、機能的MRIでは空間性課題の際には両側頭頂葉の活動が、時間性課題の際には小脳の活動が上昇することが示された。本研究は主に神経物理および機能画像の手法を用いて時空間認知の神経機構を解明することを目的とする。島県立医大倫理委員会の審査を経て研究の承認を得た。当年度は神経物理的行動課題を策定し、それを実現するコンピュータープログラムを完成した。のべ86名の被験者で行動実験およびMRI実験を行った。行動データおよび画像データの解析のセットアップを行い、初期解析を実施中である。ほぼ予定通りの進捗率である。倫理委員会の承認を得て実験を開始しており、これまでに10名の被験者の心理物理実験と機能的MRI実験を終了した。中間解析の結果、心理物理実験からは時間を弁別する際は空間性の注意が干渉し、空間に関する弁別にも時間に対する注意が干渉することが示された。これは認知処理に際して時間性の注意と空間性の注意が独立に操作されるが注意のリソースが限られることから干渉が生まれることを示唆する結果である。さらに機能的MRIの実験データについて時間弁別時と空間弁別時の脳活動をボックスデザインで比較すると空間性注意課題の際は両側頭頂葉の活動が、時間性注意課題の際は小脳の活動が上昇することが示された。donepezilの作用による弁別成績の変化や脳活動の活動の変化については現時点ではサンプル数が少ないため有意な結果はみられていない。更に被験者数を増やすことによりこれらの結果を確実なものとし、さらに詳細な解析を加える予定である。ほぼ予定通りの進捗率であるが、健常コントロールの実験に比べて患者群の実験の進捗率が遅れているので症例のエントリーをすすめていく。本研究は多くの研究がある空間的注意に加えて時間に対する注意を心理物理および機能画像、神経薬理学の手法を用いて解明することを目的としている。倫理委員会の承認を得て実験を行っている。これまで10名の健常被験者、5名のパーキンソン病患者、7名の脳腫瘍患者を対象とした実験を終了した。特に脳腫瘍患者については術前後に実験を行っている。中間解析の結果、心理物理実験からは時間を弁別する際は空間性の注意が干渉し、空間に関する弁別の際にも時間に対する注意が干渉することが示された。これは認知処理に際して時間と空間に対する注意が独立に層さされるが注意のリソースが限られることから干渉が生まれることを示唆する。脳腫瘍患者の実験から頭頂葉損傷により空間性注意と時間性注意の間に独立した障害が出現することが示された。また、機能的MRIでは空間性注意課題の際には両側頭頂葉の活動が、時間性注意課題の際には小脳の活動が上昇することが示された。Donepezilの作用による弁別成績の変化や脳活動の変化については現時点で有意な結果はみられていない。今後、脳腫瘍例をさらに3例、パーキンソン病症例を10例追加して実験を行い、研究をまとめる予定である。1健常者を対象に心理物理的手法により時空間の心理学的干渉効果の有無を評価する。アセチルコリンエステラーゼ阻害剤donepezil,ドパミン前駆物質l-dopaまたはプラセボ薬を二重盲検で投与し、時間・空間弁別課題の施行成績を評価することによりその心理過程に対するアセチルコリン・ドパミン系の関与を調べる。2健常者を対象としてdonepezil, l-dopa服薬下で課題を遂行中にfMRI実験を施行することにより時間認知、空間認知に関わる脳内ネットワークの解剖学的局在と、それに対するアセチルコリン、ドパミンの影響を明らかにする。3脳損傷例を被験者として時空間弁別課題を施行し、脳損傷部位と時空間認知機能の関係を調べる。AD患者の課題成績に対するdonepezil投与の影響、およびPD患者の課題成績に対するl-dopa投与の影響を検討することにより時空間認知機能障害の疾患特異性、薬理学的特異性を明らかにする。

健常者をさらに10名、疾患群を15名エントリーし心理物理と機能画像実験の両方のデータを取得する。心理物理実験は選択行動の正解率の解析を主に行っているが、反応時間など二次的な測定データについても解析を進めていく。機能的MRIについてはこれまでのところbox designのfixed modelによる単純な解析をおこなっているが、被験者数が増えた時点でrandom effect modelによる統計検定やevent関連の脳活動の検証など詳細な解析を行う予定。神経心理学実験機材(MRI)が二か月間メンテナンスに入り、その間の実験が中断し被験者謝金の支払いが先送りとなったため。延期となった実験の被験者の謝金として使用する。
硫黄資源の有効活用技術開発を目的とする含硫黄高分子の合成と特性評価

硫黄資源の高度利用を目的とした硫黄の高付加価値化技術開発の基礎を築き、また新しい研究領域・分野をつくることを目的に、新規な硫黄含有物質の合成とそれらの特性評価を行った。その結果(1)原子屈折の大きな硫黄を含む新規高屈折率ポリマーの合成を進め、9,9-ジアリールフルオレン構造及び9,9'-スピロビフルオレン構造含有ポリチオエーテル・ポリスルホンの合成と屈折率、複屈折率、アッベ数の評価を行い、高屈折率且つ低複屈折ポリマーの創出に成功した。さらに(2)硫黄原子含有リサイクルポリマーの開発に着手した。すなわち、芳香族ジスルフィドの結合エネルギーは非常に弱く、光などの外部刺激によって開裂する性質に着目し、芳香族ジスルフィド化合物の動的な共有結合を利用したインターロック分子の形成反応を確立した。この反応系を架橋高分子へ応用し、インターロック結合による架橋高分子のリサイクルという新概念を創出した。我が国から無加工のまま輸出される硫黄の量は膨大(120万トン/年)である。硫黄を含む物質は現在も多種多様な分野で活用されており、「硫黄」は高付加価値化技術開発を進めるに十分な可能性を秘めた「素材」である。本研究では、硫黄資源の高度利用を目的とした硫黄の高付加価値化技術開発の基礎を築き、またこうした研究を通して我が国の硫黄化学を格段に発展させ、新しい研究領域・分野をつくることを目的に、新規な硫黄含有物質の合成とそれらの特性評価を行い、革新的な合成技術の基盤を築く。初年度に当たる今年度は、硫黄資源の有効利用技術の開発を目的として、新規硫黄含有物質(モノマー、ポリマー)の合成を主として検討した。一つは硫黄含有の新規モノマーの開発である。硫黄含有ポリマー合成のために、高耐熱性、高溶解性、高屈折率、低複屈折を実現する骨格である9,9-ジアリールフルオレン構造を持つ新規ジチオールモノマーを合成した。フルオレンの2,3-位並びに6,7-位にベンゼン環を縮環させ、9位にふたつの4-N,N-ジメチルアミノチオカルバモイルフェニル基または4-メルカプトフェニル基をもつジチオール型のモノマーは、すでに合成法が確立されている方法で合成した2,3;6,7-ジベンゾフルオレノンをフェノールと反応させることで、カルボニル炭素上に二つのフェノール構造を導入した。常法によりフェノール系水酸基をチオカルバモイル基に変換した。このモノマーといくつかのジハロアレーンとの重縮合反応により、対応するポリチオエーテルを合成した。いずれも収率は定量的で、分子量数万のわずかに黄色のポリマーが得られた。これらのポリマーは、250320°Cのガラス転位温度、また510560°Cの10%重量減少温度を示し、耐熱性に優れたポリマーであることがわかった。また、各種有機溶媒に対しては高い溶解性を示し、ナフタレン骨格を有するにも拘わらず、カルド構造として知られる9,9-ジアリールフルオレンと同様の溶解特性を有することがわかった。これに先立ち実施した9,9-ビス(4-メルカプトフェニル)フルオレン並びに9,9-ビス(4-N.N-ジメチルアミノチオカルバモイルフェニル)フルオレンを用いるポリチオエーテルケトン類の合成とその特性解析でも、高い耐熱性と溶解性、屈折率などが明らかとなった。その結果(1)原子屈折の大きな硫黄を含む新規高屈折率ポリマーの合成を進め、(i)スルフィド構造を含む脂肪族及び全芳香族ポリマーの合成と屈折率、アッベ数の評価を行い、また(ii)9位に芳香族置換基を持つフルオレン構造の含硫黄ポリマーへの導入とそれによる高屈折率化、低複屈折化を実現した。こうした系を架橋高分子に適用すれば、(i)共有結合と同様の強さを持つ結合であり、(ii)幹ポリマー上での結合形成反応を伴わないインターロック結合による、動的な架橋・解架橋(動的共有結合を用いた非共有結合架橋系)が可能になり、リサイクル特性に優れたポリマーが構築できると期待される。

硫黄資源の高度利用を目的とした硫黄の高付加価値化技術開発の基礎を築き、また新しい研究領域・分野をつくることを目的に、新規な硫黄含有物質の合成とそれらの特性評価を行った。その結果(1)原子屈折の大きな硫黄を含む新規高屈折率ポリマーの合成を進め、(i)9,9-スピロビフルオレン構造含有ポリチオエーテルの合成と屈折率、複屈折率、アッベ数の評価を行い、また(ii)9,9-スピロビフルオレン構造含有ポリスルホンの合成を行い、さらなる高屈折率化、低複屈折化を実現した。さらに(2)硫黄原子含有リサイクルポリマーの開発に着手した。すなわち、芳香族ジスルフィドの結合エネルギーは非常に弱く、光などの外部刺激によって開裂する性質に着目し、芳香族ジスルフィド化合物の動的な共有結合を利用したインターロック分子の形成反応(光、ラジカル、チオールースルフィド交換反応、熱などの刺激を利用した形成反応)を確立した。この系の架橋高分子への合成や、架橋高分子のリサイクル法への応用も検討しており、インターロック結合による、動的な架橋・解架橋(動的共有結合を用いた非共有結合架橋系)が可能なリサイクル特性に優れたポリマーを構築した。硫黄資源の高度利用を目的とした硫黄の高付加価値化技術開発の基礎を築き、また新しい研究領域・分野をつくることを目的に、新規な硫黄含有物質の合成とそれらの特性評価を行った.その結果(1)原子屈折の大きな硫黄を含む新規高屈折率ポリマーの合成を進め、9,9-ジアリールフルオレン構造及び9,9'-スピロビフルオレン構造含有ポリチオエーテル・ポリスルホンの合成と屈折率、複屈折率、アッベ数の評価を行い、高屈折率且つ低複屈折ポリマーの創出に成功した。すなわち、芳香族ジスルフィドの結合エネルギーは非常に弱く、光などの外部刺激によって開裂する性質に着目し、芳香族ジスルフィド化合物の動的な共有結合を利用したインターロック分子の形成反応を確立した。この反応系を架橋高分子へ応用し、インターロック結合による架橋高分子のリサイクルという新概念を創出した。
地域における継続医療を軸とした高齢患者のACP実践モデルの開発

アドバンスケアプランニング(以下、ACP)に関する国際学会参加時のディスカッションや研究会議において、日本においてACPの認知度は高まってきているものの、ACPとは何であるかに混乱がみられる現状があり、社会的コンセンサスを得ていくことの必要性が高いことを討議した。本研究のデータ収集に先立ち、日本におけるACP研究の現状と課題を踏まえることの必要性と優先性が高いと考えた。そこで、日本のACP研究の現状と課題を明らかにすることを目的として、統合的文献レビュー(Integrative Review)を行った。医学中央雑誌、MEDLINE、CINAHLを検索し、日本の研究データを扱っている2011年から2017年までの原著論文39件を選定して分析をした。その結果、この期間における研究は、調査研究が多くを占め、人々の終末期ケアや事前指示書についての知識や関心について調査したものが多かった。近年ではより具体的なACPの実施方法に関する研究もみられるようになってきているが、本人の価値と研究データとの関連が不明確である研究がみられ、散見される介入方法においては介入方法の記述が十分でなく再検証が難しいことなどが明らかとなった。また、高齢者の場合は、本人の意思を確認することなく家族を高齢者の代弁者や代理意思決定者として見做す現状があるが、年齢が高くなるほど医療行為の決定を他者にゆだねる傾向もあった。個人の自己決定権を重視する欧米諸国とは異なり、日本における“本人の望む終末期ケアの提供を可能とするために何が必要であるか"を明らかにすることが課題であると考えられた。また、日本におけるACP研究は端緒にあり、日本の文化、社会、医療事情に適したACP開発に向けたエビデンスの蓄積が必要であることが明示された。超高齢化がすすみ、一般市民の終末期への関心も広がりを見せ、厚生労働省による人生の最終段階における医療やケアに関する検討も継続される中、アドバンスケアプランニングに対する医療者の認知度は高まっている。一方で、アドバンスケアプランニングとインフォームドコンセントとの区別が曖昧であったり、事前指示書を記載することに焦点があたる現状もある。アドバンスケアプランニングの考え方は、欧米諸国から先行しているために、日本において社会的コンセンサスの形成が不十分であると考えられた。そのため、日本に適したACP開発に向けては、日本における先行研究を分析して現状と今後の課題を検討することが必要であると考え、統合的文献レビュー(Integrative Review)に着手した。キーワードをアドバンスケアプランニングで論文検索をしたところ、研究内容が多様であり、アドバンスケアプランニングの分析対象論文とする論文選定に難渋した。アドバンスケアプランニングについての海外の研究動向ならびに定義の再確認、研究メンバーでの討議を行い、レビューの焦点化、分析対象論文の選定基準の設定に至ったが、その過程に時間を要した。・研究計画修正後に研究代表者の所属施設の倫理審査を受審する。その後、地域におけるACP実践を推進している研究施設の研究倫理審査を受ける。その後、データ収集と分析を行い、実践モデル案を作成する。ACP研究者およびACP実践者で構成する専門家会議を経て、研究成果を導く。倫理審査の承認に時間がかかる場合、研究期間の延長も検討する。・研究協力者を追加し、データ収集と分析を推進する。データ収集と分析に関連して発生する事務作業については業者委託を行う。アドバンスケアプランニング(以下、ACP)の概念の起源は欧米諸国であるが、日本においてもその重要性が認識されつつある。本研究チームは平成28年度に4回の会議とメール会議を行い、1日本におけるACPのあり方について、2日本において必要とされるACPモデルについて検討を行った。1日本におけるACPのあり方について、医学中央雑誌(2011ー2016、原著論文)より、39論文を選定し、文献レビューを行っている。2014年より開始した人生の最終段階における医療体制整備事業(厚生労働省)の背景や、海外におけるACP研究者との議論により、日本におけるACPは、医療者による必要性の認識がより強く影響していることが議論された。2医療の中心的役割を担う病院を中心とした患者の療養移行の傾向を検討するため、総務省統計局「政府統計の窓口(e-Stat)」より、厚生労働省による患者調査(平成26年)、医療施設調査(平成26年)をデータベースとして、入院高齢患者の入院前および退院後の療養場所について、年齢別、地域別(3大都市圏、地方圏)での差の検討を行った。また、都道府県別病床数と高齢化率との関連をみた。その結果、65歳以上の患者の入院前の場所と退院後の行き先は、自宅が最も多く、さらに退院後は当該入院施設における外来に通院する割合が最も高かった。また、高齢になるほど、自宅退院の割合は減少し、都市圏に比べて地方圏は自宅に退院する割合が減少することがわかった。病床数と高齢化率の関係については、地域によって特徴のある傾向はみられなかった。以上より、日本においては病院施設で医療者が主導するACPの必要性が高いことを確認した。急速に日本においてもACPの認知と試みが普及しはじめている。本研究目的の妥当性の検討に時間をかけ、研究計画の再検討を行った。

そこで、日本のACP研究の現状と課題を明らかにすることを目的として、統合的文献レビュー(Integrative Review)を行った。医学中央雑誌、MEDLINE、CINAHLを検索し、日本の研究データを扱っている2011年から2017年までの原著論文39件を選定して分析をした。その結果、この期間における研究は、調査研究が多くを占め、人々の終末期ケアや事前指示書についての知識や関心について調査したものが多かった。近年ではより具体的なACPの実施方法に関する研究もみられるようになってきているが、本人の価値と研究データとの関連が不明確である研究がみられ、散見される介入方法においては介入方法の記述が十分でなく再検証が難しいことなどが明らかとなった。また、高齢者の場合は、本人の意思を確認することなく家族を高齢者の代弁者や代理意思決定者として見做す現状があるが、年齢が高くなるほど医療行為の決定を他者にゆだねる傾向もあった。個人の自己決定権を重視する欧米諸国とは異なり、日本における“本人の望む終末期ケアの提供を可能とするために何が必要であるか"を明らかにすることが課題であると考えられた。また、日本におけるACP研究は端緒にあり、日本の文化、社会、医療事情に適したACP開発に向けたエビデンスの蓄積が必要であることが明示された。超高齢化がすすみ、一般市民の終末期への関心も広がりを見せ、厚生労働省による人生の最終段階における医療やケアに関する検討も継続される中、アドバンスケアプランニングに対する医療者の認知度は高まっている。一方で、アドバンスケアプランニングとインフォームドコンセントとの区別が曖昧であったり、事前指示書を記載することに焦点があたる現状もある。アドバンスケアプランニングの考え方は、欧米諸国から先行しているために、日本において社会的コンセンサスの形成が不十分であると考えられた。そのため、日本に適したACP開発に向けては、日本における先行研究を分析して現状と今後の課題を検討することが必要であると考え、統合的文献レビュー(Integrative Review)に着手した。キーワードをアドバンスケアプランニングで論文検索をしたところ、研究内容が多様であり、アドバンスケアプランニングの分析対象論文とする論文選定に難渋した。アドバンスケアプランニングについての海外の研究動向ならびに定義の再確認、研究メンバーでの討議を行い、レビューの焦点化、分析対象論文の選定基準の設定に至ったが、その過程に時間を要した。研究の目的と文献レビューの結果を踏まえ、データ収集のためのインタビューガイドを検討し、研究倫理審査の申請を行う。データ収集対象施設の絞り込みを行い、研究対象施設へのデータ収集の依頼を行う。・研究計画修正後に研究代表者の所属施設の倫理審査を受審する。その後、地域におけるACP実践を推進している研究施設の研究倫理審査を受ける。その後、データ収集と分析を行い、実践モデル案を作成する。ACP研究者およびACP実践者で構成する専門家会議を経て、研究成果を導く。
草地生育環境下におけるスラリー散布後の地温と物質の動態に関する実証的研究

本研究では,草地とその対照区である裸地にスラリーを散布し,スラリーが日射,降水、地温,土壌水分などの影響を受けながらどのような挙動を示し,地下水帯に浸入するかを明らかにするとともに,スラリーの散布により地温や土壌水分,蒸発量の変動特性がどのように変化するかを実験的に明らかにしようとした。2台の土壌カラムを準備し,一方は地表面を草地に,他方は裸地状態とし,それぞれのカラムに同量のスラリーを散布し,測定を行った。研究成果の概要は,以下の通りである。1.カラム下端から排水された水のEC値は,草地カラムに比べて裸地カラムの方が大きかった。このことより,スラリーが草地表面及び根群域に貯留されていると推察された。2.スラリーの散布による蒸発量の変化は,草地カラム・裸地カラムともに,今回の実験では顕著な差は見られなかった。3.カラム下端からの排水量が,スラリーの散布回数を増すにつれて,減少した。これは,スラリーの有機物成分により土壌間隙が目詰まりを起こしたためであると考えられる。今後の展開としては,(1)土壌環境の違い(草地と裸地)を考慮して,地温と土壌水,物質の同時移動モデルを作成し,実験結果を用いてモデルのパラメータを決定し,シミュレーションを行う。(2)実験結果とシミュレーション結果を比較することにより,土壌環境の違い地温と土壌水分,物質の動態に与える影響を検討する。
スマートフォンの物理センサーを用いたアプリケーションの開発と物理教育への応用

1.音波実験、電気実験への応用従来のスマートフォン(スマホ)のアプリケーション(アプリ)でできない単発現象の測定や音波発生と記録を同時にできる特徴を有するアプリ“DiracmaS"を開発し、下記のような授業への応用を行い、日本理化学協会全国理科教育大会、物理教育学会年会への研┃発表を行った。(1)音速測定、電気振動実験への応用学校の廃棄物である紙の筒(開管)とクッション材のプチプチ、ミリ秒レベルの単発現象測定が可能なアプリ“DiracmaS"を用いて音速を測定できる教材を開発した。この教材の特徴は、どこでもすぐに音速測定が可能であることである。オシロスコープを用いないでも生徒が自宅でも再実験が簡単に行える。また、LCR回路の電気振動についても発表を行った(物理教育学会口頭発表、PhysicsTeacher投稿中)。(2)気柱共鳴実験への応用従来のアプリにはない音波発生と記録を同時に行えるアプリ“DiracmaS"を用いて、上記のような紙の筒の固有振動数、基本振動や2倍振動における管内の音圧分布を簡単に測定できる教材を開発した。2.落下運動(自由落下、鉛直投げ上げ、水平投射運動)のFCI調査落下運動を簡単に測定できる“DiracmaA"を授業に用いて、授業前と授業後にFCI(力学概念調査)を行いゲインを測定した。条件(実験を行っている態度)によっては、アメリカで行われているアクティブラーニングと同等のゲインが得られることがわかった(American Association of Physics Teachers(AAPT)2018Summer Meetingにて発表予定)。3.加速度センサーを用いたアプリ“Diracma1"のi-phoneアプリへの展開Andorid系アプリ“Diracma"シリーズの最初に公開した“Diracma1"をi-phone用アプリに改良し、AppStoreにて無料公開した。Diracma1は、加速度センサーを用いて、スマホの長手方向の加速度を時間変化をグラフ化し、速度一時間(v-t)グラフへの変換も可能とした。
機能未知の細胞質局在型アイソフォームを利用した新奇育種技術の開発

我々は最近、植物の主要な光受容体であるフィトクロムが、シロイヌナズナにおいて2,000を超える遺伝子に直接働きかけ、それらの転写開始点を変化させることで、mRNAの5'末端の長さを制御し、その結果、およそ400ものタンパク質の細胞内局在が光依存的に変化することを発見した(Ushijima et al., Cell, 2017)。これらの標的はいずれも、これまで特定の細胞内小器官にしか局在しないと考えられていたタンパク質であるが、当該制御によりN末端のシグナル配列が失われることで、機能未知の細胞質局在型アイソフォームが出現し、それらが様々な光環境への植物の適応に働くことを明らかにした。そこで本研究では、光依存的な転写開始点変化によって生じる細胞質局在型アイソフォームの機能をイネで網羅的に解析し、その中から育種に利用可能な機能を持つものを同定することで、細胞質局在型アイソフォームを利用した新奇育種技術の開発を目指している。当該年度では、我々がシロイヌナズナにおいて発見した光依存的な転写開始点制御が、実用植物であるイネとトマトにおいても存在することを検証するため、イネおよびトマトの芽生えを暗所で生育させた後、連続赤色光を3時間照射したサンプルと、そのまま暗所で生育させたサンプルからそれぞれ抽出したRNAを用い、次世代シーケンサーによる転写開始点解析(TSS-seq解析)を行い、赤色光依存的な転写開始点変化を解析するのに十分な品質のデータを得た。我々がシロイヌナズナにおいて発見した光依存的な転写開始点制御が、実用植物であるイネとトマトにおいても存在することを検証するため、イネおよびトマトの芽生えを暗所で生育させた後、連続赤色光を3時間照射したサンプルと、そのまま暗所で生育させたサンプルからそれぞれ抽出したRNAを用い、次世代シーケンサーによる転写開始点解析(TSS-seq解析)を行い、光条件に応じた転写開始点の変化を解析するために十分な品質のデータを得た。転写開始点は、植物の形態変化に伴って大きく変化することが知られている(Mejia-Guerra et al., 2015)。そして植物の形態は、光シグナルの有無によって劇的に変化する。そこで本研究では、黄化芽生えに連続赤色光を3時間のみ照射することで、形態変化を引き起こすことなく、光シグナルのみに依存した転写開始点変化を解析することを可能にしている。しかし、標的遺伝子の中には、転写開始点変化の光応答性が遅く、3時間の赤色光照射ではごく僅かな変化しか示さないものも存在すると考えられる。そこで、そのような遺伝子についても同定を可能にするために、連続赤色光下で生育し続けたサンプルも用意し、RNAを抽出し、TSS-seq解析を行い、転写開始点の変化を解析するために十分な品質のデータを得た。TSS-seq解析のデータを用いて赤色光依存的な転写開始点変化を示す遺伝子を同定する。同定された赤色光依存的な転写開始点変化によって、コードするタンパク質のアミノ酸配列が変化するかどうか、またその結果、タンパク質の細胞内局在変化が予測されるかどうかを解析する。そしてそれらの結果を、シロイヌナズナにおいて既に得られている結果(Ushijima et al., Cell, 2017)と比較することで、光依存的な転写開始点制御が植物において普遍的な現象であることを検証する。光依存的な転写開始点変化によって、コードするタンパク質のN末端のアミノ酸配列変化を示すことが判明した全ての遺伝子について、短い転写産物由来のcDNAを、形質転換イネにおいて過剰発現させ、細胞質局在型アイソフォームの機能を網羅的に解析するためのベクターを構築する。導入する短いcDNAに対して、GFPタンパク質が融合されるようにベクターを構築する。これは、結合したGFPタンパク質を利用して、蛍光観察や抗GFP抗体を用いたウエスタンブロット分析を行うことで、導入遺伝子に由来するタンパク質の蓄積確認や定量が可能となるためである。また、候補となる遺伝子は1,000を超えると考えられる。そこで、ベクターの構築については、in-fusion技術を利用して、相同組換えで導入することにより、ハイスループットのベクター構築を可能にする。

我々がシロイヌナズナにおいて発見した光依存的な転写開始点制御が、実用植物であるイネとトマトにおいても存在することを検証するため、イネおよびトマトの芽生えを暗所で生育させた後、連続赤色光を3時間照射したサンプルと、そのまま暗所で生育させたサンプルからそれぞれ抽出したRNAを用い、次世代シーケンサーによる転写開始点解析(TSS-seq解析)を行い、光条件に応じた転写開始点の変化を解析するために十分な品質のデータを得た。転写開始点は、植物の形態変化に伴って大きく変化することが知られている(Mejia-Guerra et al., 2015)。そして植物の形態は、光シグナルの有無によって劇的に変化する。そこで本研究では、黄化芽生えに連続赤色光を3時間のみ照射することで、形態変化を引き起こすことなく、光シグナルのみに依存した転写開始点変化を解析することを可能にしている。しかし、標的遺伝子の中には、転写開始点変化の光応答性が遅く、3時間の赤色光照射ではごく僅かな変化しか示さないものも存在すると考えられる。そこで、そのような遺伝子についても同定を可能にするために、連続赤色光下で生育し続けたサンプルも用意し、RNAを抽出し、TSS-seq解析を行い、転写開始点の変化を解析するために十分な品質のデータを得た。TSS-seq解析のデータを用いて赤色光依存的な転写開始点変化を示す遺伝子を同定する。同定された赤色光依存的な転写開始点変化によって、コードするタンパク質のアミノ酸配列が変化するかどうか、またその結果、タンパク質の細胞内局在変化が予測されるかどうかを解析する。そしてそれらの結果を、シロイヌナズナにおいて既に得られている結果(Ushijima et al., Cell, 2017)と比較することで、光依存的な転写開始点制御が植物において普遍的な現象であることを検証する。光依存的な転写開始点変化によって、コードするタンパク質のN末端のアミノ酸配列変化を示すことが判明した全ての遺伝子について、短い転写産物由来のcDNAを、形質転換イネにおいて過剰発現させ、細胞質局在型アイソフォームの機能を網羅的に解析するためのベクターを構築する。導入する短いcDNAに対して、GFPタンパク質が融合されるようにベクターを構築する。これは、結合したGFPタンパク質を利用して、蛍光観察や抗GFP抗体を用いたウエスタンブロット分析を行うことで、導入遺伝子に由来するタンパク質の蓄積確認や定量が可能となるためである。また、候補となる遺伝子は1,000を超えると考えられる。そこで、ベクターの構築については、in-fusion技術を利用して、相同組換えで導入することにより、ハイスループットのベクター構築を可能にする。
英語多様性に対応するグローバル型シャドーイングの開発

本研究課題前半の目的は、多様な種類の英語を聞き取るリスニング力・分かりやすい発音を備えたスピーキング力を育む新たなシャドーイング法を開発すること、そしてこれまで英語母語話者(NS)の英語を聞き取るためのリスニング指導法であったシャドーイングを、非英語母語話者(NNS)を含む国際共通語としての英語(ELF)対応型にモデルチェンジする事である。この目的を達成するために初年度に設定した課題は、シャドーイングが多様な英語に対するPerceptual adaptationをどこまで促進するかを測定する事であった。一年目に分かった事は、多様な種類の英語を用いてシャドーイングを行う場合は、文字テキストを提示するステップを設けて、聞いている馴染みのない音声と文字・通常の発音を結びつけることが重要であるという事であった。学習者にとって、聞いているだけでは、何の音を聞いているかが分からないため、「聞いている音」と「聞いているはずの音」を結びつけることが、多様な英語を聞き取る上で重要であることを再確認した。また、研究過程で、現在様々なシャドーイングの種類が提唱されていることに気づき、いったん、それぞれのシャドーイングの効果と理論の整合性について包括的に確認する必要性を感じた。今後の研究を効率的に進めるためにも、各シャドーイングの理論整理・手順整理を行っている。その整理したものを、次年度以降の実験手順に生かしていく。実験の効果分析をしている過程で、今後の展開を考えた際、一旦、シャドーイング・perceptual adaptationの理論とデータの整理が必要となった。そのため、やや遅れている。二年目の、シャドーイングが分かりやすい発音習得にどの程度効果的かを検証する事と並行して、シャドーイングの音声知覚への影響の理論・データ整理が必要である。旅費が予定の半分で抑えられたため。
ナノ構造を有する電子・光応答性インテリジェントポリマーの合成とその物性評価

申請者はこれまで有機テルル開始剤を用いたリビングラジカル重合系を開発してきた。本年度の研究課題・目標は、これらの方法論を生かして電気・光化学的な応答性を持つポリマーを合成することであった。しかしながら、これまで開発を行ってきたリビング重合法は分子量の制御されたポリマーを与えるものの、用いる有機テルル重合開始剤の毒性などが問題となっていた。従って本年度は、本来の課題に先立って、新たにリビング重合系の設計に取り組んだ。一般に、中性の分子を一電子酸化・還元すると対応するラジカルイオン種が生じる。これらラジカルイオン種のうち、多くのものは不安定であり、特定の結合が開裂して対応する中性のラジカル種とイオン種が生じる。従って、これらラジカルイオンを反応性の高いラジカルやイオン種の前躯体として用いるなら、新しい活性種の生成法、また新しい重合開始系となりうると思われる。有機ケイ素化合物をラジカルカチオン前駆体として、トリアリルアミニウム塩を1電子移動剤として用いて検討を行ったところ、ベンジルシランとアミニウム塩を用いた2成分系がラジカル重合の新しい開始系となることを明らかにした。この新しい2成分系はスチレンやメタクリル酸メチル、アクリル酸ブチルの重合が可能であることを明らかにした。ベンジルシラン類においては酸化電位の低いベンジルシランが開始剤として有効であることを明らかにし、これと酸化力の比較的おだやかなアミニウム塩とを組み合わせることにより、より温和な条件での重合を達成した。ベンジルシラン以外にもベンジルスタンナンも開始剤として有効であることを明らかにした。また、アミニウム塩は1電子移動剤として働くだけでなく、ラジカル重合の阻害剤としても働くことを見出した。具体的には、最も簡便な系として有機ケイ素化合物をラジカルカチオン前躯体として選び、これを金属酸化剤によって酸化した。生成したmラジカルカチオンからは、結合開裂を伴って中性のラジカル種が生成し、モノマーの共存下において検討すると実際に重合が効率よく進行した。これは酸化的な活性種生成の検討である。一方、4級アンモニウムカチオンを還元し、活性種を発生させ、これを重合開始剤として検討することも同時に行っており、実際にポリマーが得られることを確認している。これらの方法の利点はこれまで開発を行ってきた重合開始剤と違い、毒性の高い試薬を用いる必要がない点である。
頭頚部皮膚悪性疾患における三次元SPECT・CT融合画像の研究

RI(radioisotope)法による頭頚部皮膚悪性腫瘍のセンチネルリンパ節(SLN)生検において、従来のシンチグラムでは、SLNの描出はされてもその解剖学的部位の把握は困難であった。背景:頭頚部皮膚悪性腫瘍において、術前診断で明らかな転移がなくても所属リンパ節の郭清を行う場合がある。しかし、郭清例で転移が存在しない場合も見られ、リンパ浮腫や副神経障害等を生じることがあり、QOLを損なうことがある。センチネルリンパ節(SLN)とは、腫瘍からリンパ流が最初に流れ込むリンパ節であり、術前にSLN生検により、転移がない場合、郭清の省略が可能となりQOLの向上につながる。SLNの検出にはガンマプローブを用いた方法が一般的であるが、頭頚部のリンパ流は複雑であり、術前にSLNの部位が把握できていれば、最低限の侵襲で、正確なSLN生検が可能となる。目的:本研究では、センチネルリンパ節の術前画像化のための3次元SPECT/CT融合画像作成のソフトウェア開発、画像作成の実際の方法等を確立し、簡便な術前の3次元シミュレーション画像診断の臨床応用を目的としている。3次元SPECT/CT融合画像のソフトウェア開発は、ZIOソフト社、テラリコンコーポレーションと数年来、共同で進めてきている。開発成果として、ZIOソフト社にて、CT volume-rendering/surface rendering画像とSPECT volume-rendering volume-rendering/MIP(maximum intensity projection)画像との3次元融合画像作成をいずれもテンプレート使用にて、5-10で作成可能とし、また、ZIOソフト社にて、2次元的融合画像のMPR像を多断面で連続切片で切り出し可能とした。また、これらの画像は院内の画像サーバーへ簡便に配信可能となり、院内HISシステムからも簡便に閲覧可能となり、フィルムレス化した。これにより、手術アプローチ部位の描出目的である深部センチネルリンパ節を体表に投影するを作成でき、かつ、センチネルリンパ節と周囲組織との解剖学的関係が把握可能となり、術前シミュレーション画像を院内のどこにでも提供可能となった。臨床研究としては、頭頸部悪性疾患の病変の部位とセンチネルリンパ節の分布を3次元画像上で評価し、頭頸部領域のリンパ流の傾向を検討した。また、実際の手術所見、リンパ節生検、リンパ節再発等の臨床所見と比較することで、センチネルリンパ節生検査の妥当性とSPECT・CT融合画像の手術や放射線治療に関しての寄与についても検討した。
顎顔面の形態形成における骨形成タンパク質の発現と作用に関する研究

我々は、BMPの作用メカニズムを解明するため、BMP遺伝子およびBMPレセプター遺伝子のクローニングとその発現の検索を行ってきた。ヒト歯髄の初代培養細胞にBMP遺伝子が発現していることを見いだし、3種類のBMP遺伝子(BMP-2,-4,-6)をクローニングした。また、骨形成組織をクローニングのソースとして用いたところ、2種類のBMPレセプター(BMPタイプIAレセプター・BMPタイプIIAレセプター)のcDNAをクローニングすることができた。さらに、ラット歯髄細胞株RPC-C2Aより作製したcDNAライブラリーから、ラットBMPタイプIAレセプターの全長cDNAのクローニングに成功した。同じcDNAライブラリーから、BMPタイプIIレセプターと思われるクローンも単離してつり、現在その解析を急いでいる。これらのうち、BMPタイプIレセプター遺伝子において、ラットの皮下にBMPを移植し、異所性に誘導した骨形成組織においてその発現を検索した。その結果タイプIAレセプターおよびタイプIBレセプターは、異所性骨形成における異なったステージで発現し、機能していることが示唆された。さらに、TGF-βやアクチビンといったBMP以外のTGF-βスーパーファミリーのリガントに対するレセプターの遺伝子も同時に発現していることを確認し、異所性骨形成過程においては、BMPだけではなく、他のTGF-βスーパーファミリーに属する因子も重要な役割を担っていることが示唆された。現在、これらの遺伝子をプローブとして、発生過程および新生児ラットの顎顔面における発現を検討中である。骨形成タンパク質(Bone Morphogenetic Protein,以下BMPと略す)は、骨誘導物質としての作用とともに、固体の発生過程での形態形成においても非常に重要な役割を担っているものと考えられている。予備実験の段階では、新生児マウスの下顎に複数のタイプのBMP遺伝子の発現が確認されていたが、実際にそれらをクローニングすることはできなかったことから、クローニングには目的とする遺伝子の発現量のさらに多い組織が必要であると考えられた。我々は、骨形成タンパク質(Bone Morphogenetic Protein、以下BMPと略す)の作用メカニズムを解明するため、BMP遺伝子およびBMPレセプター遺伝子のクローニングとそれらの発現の検索を行ってきた。昨年度までに我々は、3種類のヒトBMP遺伝子(BMP-2,-4,-6)、2種類のラットBMPタイプIレセプター遺伝子(タイプIA,IB)をクローニングし、既に報告した。さらに本年度に入り、ラット歯髄細胞株RPC-C2Aより作製したcDNAライブラリーから、BMPタイプIIレセプターと思われるクローンも単離しており、現在その解析を急いでいる。これらのうち、BMPタイプIレセプター遺伝子について、ラットの皮下にBMPを移植し、異所性に誘導した骨形成組織においてその発現を検索した。その結果、タイプIAレセプターおよびタイプIBレセプターは、異所性骨形成における異なったステージで発現し、機能していることが示唆された。さらに、TGF-βやアクチビンといったBMP以外のTGF-βスーパーファミリーのリガンドに対するレセプターの遺伝子も同時に発現していることを確認し、異所性骨形成過程においては、BMPだけではなく、他のTGF-βスーパーファミリーに属する因子も重要な役割を担っていることが示唆された。現在、これらの遺伝子をプローブとして、発生過程および新生児ラットの顎顔面における発現をin situ hybridizationにて検討中である。
異方性複合材料からなる積層構造要素の力学的特性に関する研究

直交異方性弾性材料からなる積層板や梁について、静的ならびに動的な力学的および熱力学的特性の解明を中心に研究を進めた。変位成分を板や梁の厚さ方向座標の無限ベキ級数に展開する手法により、ひずみや応力などの力学的諸量についても同様に無限ベキ級数で表す。展開ひずみ-変位関係式を用いてエネルギー原理を適用し、2次元ないしは1次元高次理論として板および梁の運動方程式と境界条件式を厳正に導出した。一方、直交異方性材料についての3次元材料法則を用いて積層板および梁の厚さ方向に積分することにより、2次元ないしは1次元高次積層構造理論の基礎式で使用する高次断面力成分と変位成分の関係を誘導した。これらの基礎式は、積層板や梁を2次元ないしは1次元的に取り扱う静的ならびに動的問題において、任意の荷重状態や境界条件について一般的に利用できるものである。次に、構成式から求めた面内応力を用いて積層構造要素の3次元弾性体の釣合式を積分することにより、積層構造要素の解析では重要なせん断応力および厚さ方向の垂直応力の分布を精度よく与える基礎式を誘導した。2次元ないしは1次元高次理論と3次元弾性理論との結合により、積層構造要素の力学的特性を解析する手法は3次元弾性理論を直接用いる場合と比べて計算量が格段に少なくて済み、結果の精度も十分であることから非常に多くの層からなる積層構造要素の解析に適していると云える。上記の手法を適用して、直交異方性積層長方形板の静的境界値問題ならびに振動と座屈の固有値問題を解析した。板厚方向に層が対称または非対称に配置された任意の積層板について、種々の材料特性に対して自然振動数、座屈応力および詳細な応力分布を精度よく求められることを示した。さらに一次元構造要素としての直交異方性材料から構成される積層梁についても静的ならびに動的力学的特性の解析が、本理論を適用することにより効率よく信頼性の高い結果が得られることが実証された。直交異方性弾性材料からなる積層板の静的ならびに動的な力学的特性の解明を中心に研究を進めた。変位成分を板厚方向座標の無限ベキ級数に展開する手法により、ひずみや応力などの力学的諸量についても同様に無限ベキ級数で表す。展開ひずみ-変位関係式を用いてハミルトンの原理を適用し、2次元高次板理論として運動方程式と境界条件式を厳正に導出した。一方、直交異方性材料についての3次元材料法則を用いて積層板の板厚方向に積分することにより、2次元高次積層板理論の基礎式で使用する高次断面力成分と変位成分の関係を誘導した。これらの基礎式は、積層板を2次元的に取り扱う静的ならびに動的問題において、任意の荷重状態や境界条件について一般的に利用できるものである。次に、2次元高次板理論の結果を用いて、積層板の表面ならびに積層板内部の応力状態を精度よく求める手法を提示した。構成式から求めた面内応力を用いて積層板の3次元弾性体の釣合い式を積分することにより、積層板の解析では重要なせん断応力および板厚方向の垂直応力の分布を精度よく与える基礎式を誘導した。2次元高次板理論と3次元弾性理論との結合により、積層板の力学的特性を解析する手法は3次元弾性理論を直接用いる場合と比べて計算量が格段に少なくて済み、結果の精度も十分であることから非常に多くの層からなる積層板の解析に適していると云える。上記の手法を適用して、面内応力の作用する単純支持直交異方性積層長方形板の振動と座屈の問題を解析した。