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勤労者の専門性と組織の専門性マネジメントの研究

以下学会報告を1回行った。「能力開発の観点からみた専門性マネジメントの実証的研究」経営行動科学学会第21回年次大会(2018年10月20日:日本大学商学部)工業社会から知識社会へと転換しつつある現代、組織は、社員の知識や専門性を重視する方向に転換してきた。その中で、働く人の専門性を高めていくための組織の役割が重要になってきた。本発表では、専門性を高めていくための組織のマネジメントを意味する専門性マネジメントが、わが国の組織で本当に成立するのか、そしてそれが働く人に有効なのかどうかを、専門職ではない一般の組織従業員の方々の学習自己効力感及びキャリア発達との関係から分析した。具体的には、「仮説1組織による積極的な能力開発は、従業員の専門性コミットメントを促進する。」、「仮説2組織による積極的な能力開発は、従業員の専門性コミットメントの向上を通して彼らの学習自己効力感及びキャリア発達を促進する。」という2つの仮説を設定した。その仮説を検証するため、前研究と異なり、一般の民間企業に勤務する組織従業員を対象としたインターネットによる質問票調査を実施した。その結果、組織による積極的な能力開発が、従業員の専門性に対するコミットメントにプラスに作用しており、専門性マネジメントの成立が実証された。また、そうした能力開発は、専門性に対するコミットメントの向上を通して学習自己効力感及びキャリア発達にプラスに影響し、専門性マネジメントの有効性も実証された。つまり、専門職だけでなく、専門職以外の方々についてもいわゆるナレッジマネジメントではない専門性マネジメントの成立と有効性が示された。本年度の研究実施計画の中心は、1日本および外国で企業および個人に対するインタビュー調査を行うこと、2日本および外国の民間企業正規従業員に対する質問票調査を同時点で実施すること、3調査結果を学会報告、論文にまとめ公開することであった。1の日本では5社および10人前後の個人に対するインタビュー調査を行った。しかし、2の質問票調査の実施はできなかった。また、3では調査結果の学会報告はできたが、論文にまとめ公開することまではできなかったため、(3)とした。第1に、既に実施した日米国際比較質問票調査の分析結果及び一昨年実施した保育士及び保育園長に対する質問票調査を学会報告、論文の形にとりまとめ、公開する。学会報告については、産業・組織心理学会、経営行動科学学会等を予定している。論文は、国内のレフェリー付学会誌(日本経営学会誌等)等を予定している。そのため、学会報告のための旅費を予算に計上する。第2に、日本、アメリカ及び中国の民間企業正規従業員に対する質問票調査を実施する。調査会社にインターネット調査を委託し、アメリカ、中国各200人、日本300人のデータ回収を目標とする。第3に、調査結果の分析、発表等として、結果を入力したデータファイルを調査会社に作成してもらう。そのため、謝金等の予算を計上している。同データファイルについては、研究代表者が研究室に所有しているSPSS等の統計分析ソフトを使って分析する。以下2回の研究会での報告(同内容)を行った。「働く人の専門性・専門性意識と組織の専門性マネジメントの研究」慶應義塾大学産業研究所HRM研究会(2017年11月17日:慶應義塾大学)/「働く人の専門性・専門性意識と組織の専門性マネジメントの研究ー看護職を対象として」キャリかん研究会(2017年11月24日:法政大学)企業間競争の激化により、現代の組織が直面している人的側面における課題として、従業員の専門性を高める重要性はますます高まっている。しかし、専門性とは何か、わが社で本当に必要な専門性とは何か、社員の専門性を高めるためにはどのようなマネジメントが必要なのかについては、明らかにされていない。本報告では、専門、専門性、そして専門性をどのように測定するか等を含め、概念的な点を検討した後、特に専門性が必要とされる看護職を対象として実証分析の結果を発表した。その結果、働く人のキャリアの自律性を重視するようなキャリア開発は、看護職の専門性に対するコミットメントにプラスに作用しており、専門職組織における専門性マネジメントとして働く人のキャリアの自律性を重視するようなキャリア開発が機能していることがわかり、専門性マネジメントの成立が実証された。また、そうしたキャリア開発は、専門性に対するコミットメントの向上を通してキャリア発達にプラスに影響し、専門性マネジメントの有効性も実証された。この結果から、組織がシフト等を含め自律性を重視してくれる方が専門性を自由に深められ、キャリア発達につながりやすいことが示唆された。本年度の研究実施計画の中心は、1企業の人事担当管理職へのインタビュー調査の実施、2個人対象のインタビュー調査の実施、3個人対象の質問票調査の実施、4中国における企業の人事担当管理職へのインタビュー調査の実施である。1、2ともに昨年12月までに実施済みである。3については、当初予定していた一般の組織従業員に対する質問票調査は実施できなかったが、専門職である保育士を対象とする調査を昨年11月に実施することができた。4については、やや遅れて、翌年度に実施予定である。しかし、3と同時期に、保育士の勤務する保育所の園長に対する質問票調査を昨年11月に実施することができた。以上、4の実施の遅れと、3に加え、管理職(園長)への質問票調査を実施できたため、(2)とした。

「能力開発の観点からみた専門性マネジメントの実証的研究」経営行動科学学会第21回年次大会(2018年10月20日:日本大学商学部)工業社会から知識社会へと転換しつつある現代、組織は、社員の知識や専門性を重視する方向に転換してきた。その中で、働く人の専門性を高めていくための組織の役割が重要になってきた。本発表では、専門性を高めていくための組織のマネジメントを意味する専門性マネジメントが、わが国の組織で本当に成立するのか、そしてそれが働く人に有効なのかどうかを、専門職ではない一般の組織従業員の方々の学習自己効力感及びキャリア発達との関係から分析した。具体的には、「仮説1組織による積極的な能力開発は、従業員の専門性コミットメントを促進する。」、「仮説2組織による積極的な能力開発は、従業員の専門性コミットメントの向上を通して彼らの学習自己効力感及びキャリア発達を促進する。」という2つの仮説を設定した。その仮説を検証するため、前研究と異なり、一般の民間企業に勤務する組織従業員を対象としたインターネットによる質問票調査を実施した。その結果、組織による積極的な能力開発が、従業員の専門性に対するコミットメントにプラスに作用しており、専門性マネジメントの成立が実証された。また、そうした能力開発は、専門性に対するコミットメントの向上を通して学習自己効力感及びキャリア発達にプラスに影響し、専門性マネジメントの有効性も実証された。つまり、専門職だけでなく、専門職以外の方々についてもいわゆるナレッジマネジメントではない専門性マネジメントの成立と有効性が示された。本年度の研究実施計画の中心は、1日本および外国で企業および個人に対するインタビュー調査を行うこと、2日本および外国の民間企業正規従業員に対する質問票調査を同時点で実施すること、3調査結果を学会報告、論文にまとめ公開することであった。1の日本では5社および10人前後の個人に対するインタビュー調査を行った。しかし、2の質問票調査の実施はできなかった。また、3では調査結果の学会報告はできたが、論文にまとめ公開することまではできなかったため、(3)とした。第1に、一昨年実施した日米国際比較質問票調査の分析結果及び昨年実施した保育士及び保育園長に対する質問票調査を学会報告、論文の形にとりまとめ、公開する。学会報告については、産業・組織心理学会、経営行動科学学会等を予定している。論文は、国内のレフェリー付学会誌(日本経営学会誌等)等を予定している。そのため、学会報告のための旅費を予算に計上する。第2に、日本、アメリカ及び中国の民間企業正規従業員に対する質問票調査を実施する。調査会社にインターネット調査を委託し、アメリカ、中国各200人、日本300人のデータ回収を目標とする。第3に、調査結果の分析、発表等として、結果を入力したデータファイルを調査会社に作成してもらう。そのため、謝金等の予算を計上している。同データファイルについては、研究代表者が研究室に所有しているSPSS等の統計分析ソフトを使って分析する。第1に、既に実施した日米国際比較質問票調査の分析結果及び一昨年実施した保育士及び保育園長に対する質問票調査を学会報告、論文の形にとりまとめ、公開する。
近未来社会における獣医学ーその現状と未来像ー

獣医学は本来,総ゆる動物に係る医学である.今日の獣医学は幾多の曲析を経て多くの学際領域をもつ.このことは獣医学の多様性と表現され,多様化の傾向は諸外国に比ベ我が国で著しい.本研究の目的は,獣医学の在り方について獣医学およびその関連領域の研究者が議論し,21世紀に対応できる獣医学の未来像を構築することである.このため,検討すベき領域および分担者を以下のように決め,各領域から見た獣医学の内容を調査分析し,その成果を昭和62年8月25日北海道大学学術交流会館において全国から参集した獣医学会員(約350名)を対象に公開シンポジウムを開催した.1.久保,伊沢班員(北大・獣),高橋班員(東大・農),広瀬班員が(帯畜大)は獣医学の現状を分析し,比較医学および比較生物学としての獣医学および臨床分野における高度情報化システムの確立の重要性を強調した.2.深沢利行班員(九大・農),羽田野六男班員(北大・水産),八木班員(北大・理)は動物性タンパク質確保とその生産動物の疾病防除に関し,畜産学・水産学および獣医学の研究組織の連帯の確立を指摘した.3.日高敏隆班員(京大・理)は伴侶動物および産業動物の精神衛生について動物行動学の関与の必要性を強調した.4.加藤巌班員(千葉大・医),小山班員(北大・薬)は実験動物あるいは動物実験の分野の発展に対する獣医学のより一層の貢献を要望した.5.伊藤浩司班員(北大大学院環境科学)は環境科学および生態学の立場から獣医学における動物の生命倫理の確立を提案した.6.葛西道生班員(大阪大・基礎工)は21世紀の獣医学の発展のため,獣医学領域における生物工学の研究体制の早期確立を強調した.以上の成果を総合し,その詳細を昭和62年度科学研究費総合研究(B)成果報告書(様式1,冊子)に紹介すべく準備中である.獣医学は本来,総ゆる動物に係る医学である.今日の獣医学は幾多の曲析を経て多くの学際領域をもつ.このことは獣医学の多様性と表現され,多様化の傾向は諸外国に比ベ我が国で著しい.本研究の目的は,獣医学の在り方について獣医学およびその関連領域の研究者が議論し,21世紀に対応できる獣医学の未来像を構築することである.このため,検討すベき領域および分担者を以下のように決め,各領域から見た獣医学の内容を調査分析し,その成果を昭和62年8月25日北海道大学学術交流会館において全国から参集した獣医学会員(約350名)を対象に公開シンポジウムを開催した.1.久保,伊沢班員(北大・獣),高橋班員(東大・農),広瀬班員が(帯畜大)は獣医学の現状を分析し,比較医学および比較生物学としての獣医学および臨床分野における高度情報化システムの確立の重要性を強調した.2.深沢利行班員(九大・農),羽田野六男班員(北大・水産),八木班員(北大・理)は動物性タンパク質確保とその生産動物の疾病防除に関し,畜産学・水産学および獣医学の研究組織の連帯の確立を指摘した.3.日高敏隆班員(京大・理)は伴侶動物および産業動物の精神衛生について動物行動学の関与の必要性を強調した.4.加藤巌班員(千葉大・医),小山班員(北大・薬)は実験動物あるいは動物実験の分野の発展に対する獣医学のより一層の貢献を要望した.5.伊藤浩司班員(北大大学院環境科学)は環境科学および生態学の立場から獣医学における動物の生命倫理の確立を提案した.6.葛西道生班員(大阪大・基礎工)は21世紀の獣医学の発展のため,獣医学領域における生物工学の研究体制の早期確立を強調した.以上の成果を総合し,その詳細を昭和62年度科学研究費総合研究(B)成果報告書(様式1,冊子)に紹介すべく準備中である.
多次元電波伝播モニタ超解像アレーに関する研究

実用的な電波伝播超解像アレーの実現に向け,最終年度である今年度は,データアクジッションシステムを構築し,アレー自動校正手法の確立,および室内伝播測定実験を行った.1.アレー自動校正手法の確立前年度までの研究において,アレーシステムでは,アンプ等の利得・位相誤差に関しては,システム給電系の工夫や事前校正で改善可能であることを明らかにしているが,アレーの素子間相互結合による誤差が,分解能特性に著しい影響を与えることが判明した.今年度は,リニアアレー,円アレーなどにおいて、それらがどのように影響を及ぼすかを定量的に評価し,ネットワークアナライザにより受信アレー単体で可能な校正効果,および外部構成信号を用いる自動校正手法を開発し,実験により,それらの性能を実証した.特に,素子がパラレルに並んだアレーによるDOA推定では,両校正手法とも比較的良好な校正が可能であるが,近傍に結合導体が存在した場合や,1波長近いアレー素子を使用する場合では,外部構成信号を用いる自動校正手法が優れた校正効果を有することを実証した.この校正手法は,送信用アダプティブアレーや各種ディジタルビームフォーマにも有効な手法である.2.多次元電波伝播モニタによる測定実験波源が1つ,2つの場合の時空間伝播測定検証実験を電波暗室内で行い,その分解能特性の検証を行った.さらに大学講義室内での伝播計測実験などを行い,推定された素波の動画(測定時に撮影されたディジタル動画)へのマッピングに関する検討を行った.これにより,周囲の状況と観測される素波の対応の時間変化の可視化を可能とした.これは,時間変動の様子を理解するうえで,役立つものといえる.実用的な電波伝播超解像アレーの実現に向け,まず,理論的な検討として,MUSIC法などに比べ少スナップショット,低SNR時においても精度の良い推定を実現する最尤推定手法であるMODE法の3次元推定アルゴリズムを導出した.偏波を含めた4次元への拡張も容易である.また,計算機シミュレーションによるアルゴリズムの分解能特性評価を行い,前述の特徴を実現していることを確認し,さらにコヒーレント波に対する分解能をMUSIC法と比較し,相関抑圧前処理の必要が無いため,アレー開口を有効に利用でき,いかなる状況においても優れた波源推定を実現できることを示した.また,超解像アレーシステムの実証実験に向け,今年度は,以前の研究において試作されたFM-CW方式に基づいた4素子アレーシステムの多素子化(8素子)を行い,RF, IF部の主要な回路を設計・試作した.実際の運用において超解像アレーの高分解能性を実現するには,各素子・チャネルの回路のばらつきに加え,アンテナ素子の相互結合の校正が不可欠である.今年度の研究として電波伝播モニタに相応しい校正手法に関する検討を行い,一手法を提案した,校正手法としてはフェーズドアレーにおいて,種々の手法が提案されているが,市街地・室内伝播用超解像アレーとしては,変動の少ない素子間相互結合補正行列と時間変動の大きな利得・位相誤差補正行列の各々が個別に校正可能であることが望ましいと考えられる.その点に着目し,かつ超解像法の動作原理を利用した校正アルゴリズムを開発し,実験により,その校正精度が実用的にも十分であることを確認した.実用的な電波伝播超解像アレーの実現に向け,最終年度である今年度は,データアクジッションシステムを構築し,アレー自動校正手法の確立,および室内伝播測定実験を行った.1.アレー自動校正手法の確立前年度までの研究において,アレーシステムでは,アンプ等の利得・位相誤差に関しては,システム給電系の工夫や事前校正で改善可能であることを明らかにしているが,アレーの素子間相互結合による誤差が,分解能特性に著しい影響を与えることが判明した.今年度は,リニアアレー,円アレーなどにおいて、それらがどのように影響を及ぼすかを定量的に評価し,ネットワークアナライザにより受信アレー単体で可能な校正効果,および外部構成信号を用いる自動校正手法を開発し,実験により,それらの性能を実証した.特に,素子がパラレルに並んだアレーによるDOA推定では,両校正手法とも比較的良好な校正が可能であるが,近傍に結合導体が存在した場合や,1波長近いアレー素子を使用する場合では,外部構成信号を用いる自動校正手法が優れた校正効果を有することを実証した.この校正手法は,送信用アダプティブアレーや各種ディジタルビームフォーマにも有効な手法である.2.多次元電波伝播モニタによる測定実験波源が1つ,2つの場合の時空間伝播測定検証実験を電波暗室内で行い,その分解能特性の検証を行った.さらに大学講義室内での伝播計測実験などを行い,推定された素波の動画(測定時に撮影されたディジタル動画)へのマッピングに関する検討を行った.これにより,周囲の状況と観測される素波の対応の時間変化の可視化を可能とした.これは,時間変動の様子を理解するうえで,役立つものといえる.
短寿命励起鍵物質の蛍光発光原理解明と生細胞蛍光プローブへの応用

「生細胞プローブのデザイン・合成とその応用」.生体内において,蛋白質に結合していない遊離のZn^<2+>は細胞死や神経伝達に関与していることが報告され,近年着目されるようになった.しかし,Zn^<2+>の作用機序に関しては不明な点が多い.そこで,Zn^<2+>を可視化することが,有効であると考え蛍光プローブの開発を行った.まず,PETの機構を用い,Zn^<2+>のホストを蛍光団に組み込むことで蛍光プローブを作成した.Zn^<2+>ホストとしてTPEN類縁体を用い,フルオレセインを蛍光団として用いZnAF類をデザイン・合成した.このうち,ZnAF-2はnMの濃度変化を測定でき,最高感度かつ選択的であり,ミリ秒単位での濃度変化を測定できる.さらに,細胞膜透過性に修飾したZnAF-2 DAを合成し,正常時及び虚血時におけるラット脳海馬におけるZn^<2+>濃度変化を可視化することに成功した.正常時,Zn^<2+>はCA3及び歯状回において高濃度で存在するが,虚血や脱分極刺激によってCA1において濃度上昇することを示した.これは生きた状態でのZn^<2+>濃度変化を可視化した初めての例である.まず,プローブ分子のデザインを行った.この場合,Zn^<2+>のホストに蛍光団に直接結合させ,Zn^<2+>の配位により蛍光団のHOMOエネルギーを低下させることにより,蛍光が変化することをもくろみZnAF-1とZnAF-2をデザイン・合成した.ZnAF-1またはZnAF-2を含む溶液にZn^<2+>を加えると,蛍光強度がZnAF-1では約17倍に,ZnAF-2では約51倍に増大した.Zn^<2+>依存の蛍光は励起波長492nm・蛍光波長514nmと可視光励起が可能であった.錯体形成速度k_<on>は4.0x10^6M^<-1>s^<-1>であり,瞬時にZn^<2+>イオンを捉えることが示された.次に、最も高感度であるZnAF-2を細胞膜を透過できるように修飾したZnAF-2 DAを合成した.ZnAF-2 DAはフェノール性の負電荷を保護してあるため,細胞膜透過性を有し細胞質内のエステラーゼによって脱アセチル化され,細胞質内に留まりやすくなる.ZnAF-2 DAを含む溶液を用いてラット脳スライスを用いて,虚血時におけるZn^<2+>の濃度の変化の変化を可視化解析した.無刺激時には,海馬のCA3領域及び歯状回においてZn^<2+>が高濃度存在した.低酸素・低グルコースの虚血刺激では,CA1領域においてZn^<2+>濃度が大きく変化した.このZn^<2+>濃度変化はTPENによって阻害された.以上の結果から,ZnAF-2は生きた状態でのZn^<2+>の濃度の変化を可視化できることが示された.「生細胞プローブのデザイン・合成とその応用」.生体内において,蛋白質に結合していない遊離のZn^<2+>は細胞死や神経伝達に関与していることが報告され,近年着目されるようになった.しかし,Zn^<2+>の作用機序に関しては不明な点が多い.そこで,Zn^<2+>を可視化することが,有効であると考え蛍光プローブの開発を行った.まず,PETの機構を用い,Zn^<2+>のホストを蛍光団に組み込むことで蛍光プローブを作成した.Zn^<2+>ホストとしてTPEN類縁体を用い,フルオレセインを蛍光団として用いZnAF類をデザイン・合成した.このうち,ZnAF-2はnMの濃度変化を測定でき,最高感度かつ選択的であり,ミリ秒単位での濃度変化を測定できる.さらに,細胞膜透過性に修飾したZnAF-2 DAを合成し,正常時及び虚血時におけるラット脳海馬におけるZn^<2+>濃度変化を可視化することに成功した.正常時,Zn^<2+>はCA3及び歯状回において高濃度で存在するが,虚血や脱分極刺激によってCA1において濃度上昇することを示した.これは生きた状態でのZn^<2+>濃度変化を可視化した初めての例である.
骨組織の力学的反応性を調節するプレコンディショニング磁場刺激の役割

不動による骨量低下の軽減のために、機械的刺激と磁場刺激の効果について検討した。機械的な刺激は静磁場やパルス磁場刺激は骨組織において骨形成を促進する可能性が示唆されているが、それらは刺激の条件によって効果が異なる可能性も示唆されている。また一方で神経や骨格筋など興奮性細胞においては活動閾値の変化など可塑的変化を起こし、刺激条件の差異によって興奮性もしくは抑制性の影響をもたらす。骨組織に対する低強度の機械的刺激処方のコンディショニング刺激としての磁場刺激の効果について検証するために、高齢期の下肢不動モデルラットを対象として各種磁場刺激をコンディショニング刺激を用いて、脛骨海綿骨骨量等への影響を三次元マイクロCTを用いて調べた。これらのことから、骨組織への低強度機械的刺激の効果はコンディショニング磁場刺激の条件により異なり、また機械的刺激が効果発現に満たない強度や時間等の条件であっても、磁場刺激条件によっては骨量低下軽減に対して有効性を示す可能性が示唆された。コンディショニング磁場刺激の条件が低強度機械的刺激の骨量低下軽減効果の発現に及ぼす影響について検討するために、各種静磁場刺激条件でコンディショニング刺激を行い、効果がみられない、もしくはみられる条件を検索することができた。本研究課題では高齢期の除神経による不動モデルを対象としており、磁場刺激の骨組織内神経線維の影響を除外して検証することができ、神経以外の骨組織内細胞に対する影響を検索することができ、今後の研究を条件設定を含めて効率的に実施することが可能となった。明らかとなった磁場刺激条件をもとに機械的刺激処方のコンディショニング磁場刺激の効果を主に骨組織を対象に検証していく。今後は、機能的評価のために骨破断試験を行い、破断強度、最大強度、スティフネス、elastic modulus等を計測、評価する。またマイクロCTを用いた骨梁の構造解析に加えて、皮質骨における影響を皮質骨幅や断面積、Porosity等を計測、評価する。さらに骨組織形態計測や顕微鏡観察、骨組織や細胞の画像解析を実施する予定である。また、除神経した骨組織内神経線維の影響を除した場合においても効果が得られるコンディショニング磁場刺激条件を検証できたので、次に骨組織内の骨細胞や骨芽細胞などを対象に影響がみられる因子を検索する計画である。筋収縮力は骨に機械的刺激を与える重要な因子のひとつであり低強度刺激で骨量低下を軽減する効果について検討した。電気刺激誘発性筋収縮により不動性骨量低下を軽減する効果が示された。また効果発現は一部機械的刺激を感知する経路が関与している可能性があり、条件により効果が減弱する傾向も示された。また静磁場やパルス磁場刺激により骨形成が促進されることが示唆されるが、これらは刺激条件によって効果が異なる可能性がある。筋収縮力による機械的刺激のコンディショニング刺激としての磁場刺激の効果について検証するため、磁場刺激による骨内磁場強度について刺激条件等の検討を行った。静磁場刺激において、9種類のネオジウム磁石を用いて磁石の形状および磁束密度の差異、場所や距離の差異による磁場強度の変化の特徴を調べた。本研究で用いた円形形状の磁石ではその直下で約50mTから560mTの磁場強度を示し、その距離が大きくなるにつれて磁場強度が低下した。距離4-5mmを変曲点として低下勾配が変化した。高磁束密度の磁石を用いて刺激した条件ではr=0.9957の高い相関関係を示し、磁場強度が距離依存的に減衰することが示された。パルス磁場刺激においては、10種類の刺激強度と骨内磁場強度とに高い正相関が示され、刺激装置の強度依存的に骨内磁場強度が変化した。また刺激距離の増大に伴い磁場強度が指数関数的減衰を示し、距離が30mm付近でその変曲点が示された。反復磁場刺激により骨形成タンパク質の増大が示され、骨芽細胞の骨形成機能が促進される可能性が示唆された。骨内磁場強度が50±10mTの範囲を惹起できる設定刺激条件については、静磁場刺激(9種類)で4-15mmの範囲、パルス磁場刺激(10%-30%強度)で10-90mmの範囲となり、静磁場刺激とパルス磁場刺激条件の骨内磁場強度についての対応関係について設定が可能となった。磁場刺激が骨の機械的刺激に対する反応性に及ぼす影響について検討するために、パルス磁場刺激および静磁場刺激の骨組織での磁場強度を各種条件で検証した。磁場刺激は骨組織においても骨芽細胞等を刺激してその活性を促進することが示唆されているが、その条件により効果が異なることも示唆されており、条件設定は重要である。骨内磁場強度において刺激の種類、強度、距離等の条件の違いによる変化について検討できた。静磁場刺激においては用いるネオジウム磁石の形状や磁束密度、刺激距離の違い等について117条件で検討したが、2-560mT以下の強度で設定可能であることが理解された。C型形状磁石では内側直下よりも距離3-4mmのポイントにおいて最高磁場強度を示し、さらに距離が遠くなるにつれて低下した。また、これに対応するパルス磁場刺激の刺激条件も検討することができ、刺激強度、場所、刺激距離に関する対応条件も設定することが可能となった。また骨形成を促進する可能性のある刺激条件を検索することができた。これらの成果は今後の研究を効率的に実施する上で重要な知見となった。

機械的な刺激は静磁場やパルス磁場刺激は骨組織において骨形成を促進する可能性が示唆されているが、それらは刺激の条件によって効果が異なる可能性も示唆されている。また一方で神経や骨格筋など興奮性細胞においては活動閾値の変化など可塑的変化を起こし、刺激条件の差異によって興奮性もしくは抑制性の影響をもたらす。骨組織に対する低強度の機械的刺激処方のコンディショニング刺激としての磁場刺激の効果について検証するために、高齢期の下肢不動モデルラットを対象として各種磁場刺激をコンディショニング刺激を用いて、脛骨海綿骨骨量等への影響を三次元マイクロCTを用いて調べた。これらのことから、骨組織への低強度機械的刺激の効果はコンディショニング磁場刺激の条件により異なり、また機械的刺激が効果発現に満たない強度や時間等の条件であっても、磁場刺激条件によっては骨量低下軽減に対して有効性を示す可能性が示唆された。コンディショニング磁場刺激の条件が低強度機械的刺激の骨量低下軽減効果の発現に及ぼす影響について検討するために、各種静磁場刺激条件でコンディショニング刺激を行い、効果がみられない、もしくはみられる条件を検索することができた。本研究課題では高齢期の除神経による不動モデルを対象としており、磁場刺激の骨組織内神経線維の影響を除外して検証することができ、神経以外の骨組織内細胞に対する影響を検索することができ、今後の研究を条件設定を含めて効率的に実施することが可能となった。電気刺激誘発性筋収縮力による骨組織への機械的刺激が不動性骨萎縮を軽減する効果に関して、機械的刺激前に処方するコンディショニング磁場刺激の効果を種々の観点から検証していく。明らかとなった磁場刺激の条件と骨内磁場強度の関係性を基に効率的に処方条件の設定を行う予定である。今後は組織細胞レベルの効果検証のために、骨組織の微細構造解析や組織形態計測、顕微鏡観察、画像解析等を実施する予定である。構造的には、3次元骨梁構造解析を行い骨量、骨密度、骨梁幅、骨梁間距離、骨梁連結密度、骨梁数等につて、また皮質骨については皮質骨幅、断面積、total porosity等を評価する。機能的には、骨破断強度、最大強度、破断点ストローク、スティフネス、elastic modulus等を3点曲げ試験により評価する。磁場刺激が骨形成を促進する可能性やメカニカルストレスを感受する骨細胞の石灰化促進の可能性について検討するため、骨細胞の観察や骨細胞が産生する石灰化関連タンパク質について免疫染色を行い、効果が現れる項目を検索する予定である。明らかとなった磁場刺激条件をもとに機械的刺激処方のコンディショニング磁場刺激の効果を主に骨組織を対象に検証していく。今後は、機能的評価のために骨破断試験を行い、破断強度、最大強度、スティフネス、elastic modulus等を計測、評価する。またマイクロCTを用いた骨梁の構造解析に加えて、皮質骨における影響を皮質骨幅や断面積、Porosity等を計測、評価する。さらに骨組織形態計測や顕微鏡観察、骨組織や細胞の画像解析を実施する予定である。また、除神経した骨組織内神経線維の影響を除した場合においても効果が得られるコンディショニング磁場刺激条件を検証できたので、次に骨組織内の骨細胞や骨芽細胞などを対象に影響がみられる因子を検索する計画である。
児童の科学的な疑問を見いだす力を育成する教育環境の研究

1.研究目的1疑問の発生過程及び発生要因を追究し、疑問の発生過程モデルを考案する。2発生過程モデルに対応した、「科学的な疑問を見いだす力」を育成する方略を開発する。3方略を実践し、その有効性及び課題を明らかにする。2.研究方法文献調査から,疑問の発生過程を「前提の保証」し「事象との邂逅」を経て「発生要因が生起」することにより「疑問の発生」が起こるとモデル化した。前提の保証は,思考の言語化の技能や先行知識概念の保有,事象との邂逅は事象の知覚と思考の継続,発生の要因は対話や知的好奇心の増大,感情や認知的不協和を起こす事象の知覚とした。このモデルに沿い児童に働きかけるべく,見いだした疑問を公表し共有する環境を保証した。疑問カードと疑問の掲示板を設置し,児童の日常生活に「疑問を見いだすこと」と「疑問を公表すること」を埋め込んだ。児童間の対話を促進するため,校内放送により「児童の見いだした疑問」を公表した。3.研究成果1.研究目的1疑問の発生過程及び発生要因を追究し、疑問の発生過程モデルを考案する。3.研究成果
ファイトレメディエーションを利用した窒素・リン除去における根圏生態系の役割の解明

本研究では,根圏付近の植物,細菌,原生動物,後生動物の生物学的環境とその周辺部の物理化学的環境,および根茎から分泌される物質を根圏生態系とみなし,根圏生態系における汚染物質除去機構を明らかにし,さらに得られた知見を多くの人が利用できるインターネットで情報化することを目的としている。一方,根圏微生物の多くは根茎の周囲に形成された生物膜内部や根茎内部に存在しており,そのままでは観察や同定が容易でないこと,また分離培養が困難な微生物が圧倒的に多いといったことから,水生植物の根圏を構成する微生物相やそれらの機能は未解明の部分が多い。そこで,水生植物の根圏微生物相検索に適した手法の検討を行った。具体的には,近年環境中の微生物の検索に利用されてきているPCR-DGGE法の適用を試みた。その結果,以下のことが明らかになった。1)2001-2005年における、5月12月のマコモの窒素・リン吸収量を評価した。4年分のデータを整理することによって、マコモの窒素・リン吸収について一般性があることを示すことができた。2)マコモ根茎付着細菌相を調べるため,PCR-DGGE法を試みた。変性剤濃度15%55%で200V,4時間泳動を行った場合,マコモ根茎および栽培液の試料においてバンドが複数本確認されたことから,マコモ根茎付近は,数種類の細菌によって構成されていること,さらに,マコモ根茎付近に硝化細菌が存在する可能性が示された。3)マコモ根茎からは糖やアミノ酸などの高分子・低分子化合物が分泌されていると考えられるため、栽培液を採取し,TOCの測定を行った。その結果、5月から12月までの実験期間中、ほとんどの時期においてマコモ栽培液中の有機物濃度が上昇していることが明らかになった。この有機物の存在が、根圏における微生物動態に影響を及ぼすことが示唆された。ファイトレメディエーションを利用した窒素・リン除去における根圏生態系の役割を明らかにするために,水生植物(マコモ)を用い,微生物量・種の豊富な活性汚泥混合液中にマコモを設置した系(Run1)とマコモを設置しない系(Run2)を設定し,マコモと根圏における物質の動態と微生物相の変化について調べた。実験は4ヶ月間回分式で行い,汚泥中の炭素,窒素含有量,汚泥混合液のろ液中窒素・リン濃度,汚泥混合液中全菌数,原生動物数および微小後生動物数に着目した。・実験の経過に伴い汚泥中の炭素含有率はRun1の方がRun2と比較して高くなった。このことから,マコモ根茎から有機物が供給されていることが明らかになった。・実験の経過に伴い,汚泥ろ液中のNH_4-N濃度および汚泥中窒素含有量はRun1のほうが小さくなり,Run2に対するRun1の割合は,最も差が大きいときでそれぞれ約10%,約60%であった。このことから,マコモの存在により根圏における液中の窒素濃度が低下するだけでなく,固形有機物の窒素含有量の減少か促進されることが明らかになった。・全菌数について,実験の経過に伴い差が見られた。すなわち,マコモのありの条件下ではRun2の条件下よりも1.2倍1.6倍多かった。・原生動物・後生動物の出現種・数が大きく異なった。とくに,肉質鞭毛虫綱,繊毛虫網膜口目,縁毛目,後生動物に違いが見られた。とくに,後生動物は,時間の経過に伴いRun1では出現したが,Run2ではほとんど出現しなかった。以上,マコモの根圏ではマコモ根茎からの有機物の供給や窒素吸収が非常に活発であること,またそのことは根圏微生物相に大きく影響を及ぼすことが明らかになった。具体的には,試料の前処理方法について超音波破砕処理と攪拌機による分散処理を比較し,さらに近年環境中の微生物の検索に利用されてきているPCR-DGGE法およびFISH法の適用を試みた。1)マコモ根茎付着生物膜を,生物膜の剥離および分散方法を検討した結果,超音波破砕を行うよりも試験管ミキサーによる攪拌の方が,FISH法に適用しやすいことがわかった。2)原生動物・後生動物は超音波破砕法では細胞が破砕されてしまうため,超音波破砕機による処理は適さないことが示された。3)マコモ根茎付着細菌相を調べるため,PCR-DGGE法を試みた。

変性剤濃度15%55%で200V,4時間泳動を行った場合,マコモ根茎の試料においてバンドが複数本確認されたことから,マコモ根茎付近は,数種類の細菌によって構成されていること,さらに,マコモ根茎付近に硝化細菌が存在する可能性が示された。4)マコモ根茎付着生物膜中に頻繁に観察される微小動物を動画により記録した。また,原生動物Aspidisca sp.や後生動物Philodina sp.の分離・培養に成功した。本研究では,根圏付近の植物,細菌,原生動物,後生動物の生物学的環境とその周辺部の物理化学的環境,および根茎から分泌される物質を根圏生態系とみなし,根圏生態系における汚染物質除去機構を明らかにし,さらに得られた知見を多くの人が利用できるインターネットで情報化することを目的としている。一方,根圏微生物の多くは根茎の周囲に形成された生物膜内部や根茎内部に存在しており,そのままでは観察や同定が容易でないこと,また分離培養が困難な微生物が圧倒的に多いといったことから,水生植物の根圏を構成する微生物相やそれらの機能は未解明の部分が多い。そこで,水生植物の根圏微生物相検索に適した手法の検討を行った。具体的には,近年環境中の微生物の検索に利用されてきているPCR-DGGE法の適用を試みた。その結果,以下のことが明らかになった。1)2001-2005年における、5月12月のマコモの窒素・リン吸収量を評価した。4年分のデータを整理することによって、マコモの窒素・リン吸収について一般性があることを示すことができた。2)マコモ根茎付着細菌相を調べるため,PCR-DGGE法を試みた。変性剤濃度15%55%で200V,4時間泳動を行った場合,マコモ根茎および栽培液の試料においてバンドが複数本確認されたことから,マコモ根茎付近は,数種類の細菌によって構成されていること,さらに,マコモ根茎付近に硝化細菌が存在する可能性が示された。3)マコモ根茎からは糖やアミノ酸などの高分子・低分子化合物が分泌されていると考えられるため、栽培液を採取し,TOCの測定を行った。その結果、5月から12月までの実験期間中、ほとんどの時期においてマコモ栽培液中の有機物濃度が上昇していることが明らかになった。この有機物の存在が、根圏における微生物動態に影響を及ぼすことが示唆された。
炭素-炭素π単結合の創製・集積化による新規π電子空間の構築

研究の目的:将来の科学・技術を支える新しい研究領域を切り拓く戦略の一つは,これまで人類が気付いていない未開拓な分子構造とその機能を明らかにすることである。つまり,新しい分子構造に基づく新規な機能を有する物質群を創り,新たな物質科学の領域を創出することである。その研究目的を達成するには,分子を構成する原子の空間的配置を決定する結合様式に新しい概念を導入し,その新概念を実証する実験的研究が必要である。そこで,分子の構成原子の空間的配置を決定する結合様式に新しい概念「π結合のみによる原子と原子の結びつき(π単結合)」を提案し,新学術領域内での共同研究を進めながら,その新概念を実証する新しい構造を有する物質群の創製を実施する。そのπ単結合物質は可視光部位に強い吸収を持つことを見いだしており,本研究では,その研究成果をさらに発展させ,π単結合物質が持つ新規な機能に関する研究に邁進する。本年度(平成24年6月28日)の研究成果:平成23年度からの平成24年度にかけての研究では,我々がこれまでに見出してきた1,3-ビラジカルのスピン多重度制御に及ぼす2位の置換基Xの効果に基づくポリラジカル種のスピン整列を行い,π単結合の集積化を行った。具体的には,一重項カップラーとしてパラベンゾキノン(PBQ)骨格を有する分子と三重項カップラーとしてメタベンゾキノン(MBQ)骨格を有する分子群の発生をアゾ前駆体から行い,未開拓分子構造の構築と物性評価を実施した。前駆体アゾ化合物の合成は,これまで我々が見出してきた手法(JACS, 2000, 122, 2019-2026)に従って行い,新たな新規π電子化合物の合成に成功した。平成23年度24年度は,アルコキシ基の立体的な嵩高さが大きくなるにつれて,一重項ビラジカルの寿命が飛躍的に延びることを明らかにした。具体的には,アルコキシ基をデンドリマー化したビラジカルの発生に関する研究をスタートし,更なるπ単結合化学種の長寿命化を行い,5μsまで長寿命化に成功した.最近,窒素元素を導入することで,100ミリ秒程度の一重項ビラジカルの発生に成功した。そのπ単結合物質は可視光部位に強い吸収を持つことを見いだしており,本研究では,その研究成果をさらに発展させ,π単結合物質が持つ新規な機能に関する研究に遭進する。本年度(平成24年3月31日)の研究成果:平成23年度の研究では,我々がこれまでに見出してきた1,3-ビラジカルのスピン多重度制御に及ぼす置換基Xの効果に基づくポリラジカル種のスピン整列を行い,22年度から実施しているπ単結合の集積化を行った。平成2122年度の公募研究において,π単結合性化合物の寿命に及ぼすアルコキシ基(OR)の効果について精査した(JACS, submitted)。平成23年度は,アルコキシ基の立体的な嵩高さが大きくなるにつれて,寿命が飛躍的に延びることを明らかにした。具体的には,アルコキシ基をデンドリマー化したビラジカルの発生に関する研究をスタートし,更なるπ単結合化学種の長寿命化を行い,5μsまで長寿命化に成功した。

本年度(平成24年6月28日)の研究成果:平成23年度からの平成24年度にかけての研究では,我々がこれまでに見出してきた1,3-ビラジカルのスピン多重度制御に及ぼす2位の置換基Xの効果に基づくポリラジカル種のスピン整列を行い,π単結合の集積化を行った。具体的には,一重項カップラーとしてパラベンゾキノン(PBQ)骨格を有する分子と三重項カップラーとしてメタベンゾキノン(MBQ)骨格を有する分子群の発生をアゾ前駆体から行い,未開拓分子構造の構築と物性評価を実施した。前駆体アゾ化合物の合成は,これまで我々が見出してきた手法(JACS, 2000, 122, 2019-2026)に従って行い,新たな新規π電子化合物の合成に成功した。平成23年度24年度は,アルコキシ基の立体的な嵩高さが大きくなるにつれて,一重項ビラジカルの寿命が飛躍的に延びることを明らかにした。具体的には,アルコキシ基をデンドリマー化したビラジカルの発生に関する研究をスタートし,更なるπ単結合化学種の長寿命化を行い,5μsまで長寿命化に成功した.最近,窒素元素を導入することで,100ミリ秒程度の一重項ビラジカルの発生に成功した。当初予定していた,π単結合性を有する一重項ビラジカルの長寿命化に及ぼす速度論的安定化効果を明らかにすることができたため.今後は,π単結合化合物の寿命に及ぼすデンドリマー化の効果を精査するとともに,レドックス反応部位を持つπ単結合化合物の合成も実施する。レドックス反応部位を持つπ単結合性化合物を発生する意図は,レドックス部位の酸化還元により発生するスピン整列により,分子スピントロニクス分野(CEJ2009,15,11210-11220)への応用が期待されるためである。
急速眼球運動発現の脳幹神経機構-垂直Burster-driving neuronの存在部位と発射特性-

前庭眼振が3次元空間内の頭部の回転平面に対応して特異的にその平面で発生することは知られている。水平性の前庭眼振についてはOhkiら(1988)は舌下神経前位核およびその近傍に存在するBurster-driving neuron(BDN)が前庭眼振急速相の発現に重要であることを報告したが、垂直性の前庭眼振については同様な機能をもつニューロンがどこに存在するのか、またどのような発射特性を有するかについては全く不明なままである。本研究は垂直性の前庭眼振のBDNの条件を満足するニューロンを覚醒ネコを用いて探索し、その存在部位、発射特性さらにその領域の化学的不活性化による眼球運動障害を解析した。垂直BDNの性質を備えたニューロンは中脳吻側部網様体で発見された。これらはCajal間質核とそのごく近傍の網様体にburstのon一方向が下向きのBDNが見つかり、それよりさらに外側部および尾側部に上向きon一方向のBDNが見つかった。on一方向が下向きのBDNは反対側前半規管から興奮性入力を受け、on一方向が上向きのBDNは後半規管から興奮性入力を受けた。これらはいずれも不規則な自発発射を示した。Cajal間質核領域の下向きのBDNが記録された領域の両側の化学的不活性化により上向き下向きサッカードともその眼位の保持が選択的に障害され、その時定数は平均0.4秒迄短縮した。さらに下向き急速眼球運動の発現回数が選択的に減少した。Cajal間質核よりも外側部で上向きのBDNが記録された領域の両側性の化学的不活性化により上向き急速眼球運動の発現回数が有意に減少した。これらの実験結果はCajal間質核を含めた中脳吻側部領域が垂直方向の急速眼球運動の発現に必要であることを示す。前庭眼振が3次元空間内の頭部の回転平面に対応して特異的にその平面で発生することはよく知られているが、この回転平面特異性の神経機構は未だに不明である。水平性の前庭眼振についてはOhkiら(1988)は舌下神経前位核及びその近傍に存在するBurster-driving neuron(BDN)が前庭急速相の発現に重要であることを報告した。これらのニューロンは水平半規管から興奮性入力を受け水平性の前庭眼振中に特徴的な発射パターンを示して水平のバーストニューロンを駆動する。しかし垂直性の前庭眼振については同様なニューロンがどこに存在するか、まだどのような発射特性を有するかその詳細は不明のままであった。本研究は覚醒ネコを用いてこれらの解明を目指した。その結果、下向きのBDNの必要条件を備えるニューロンは、カハール間質核に一致して発見された。この領域には、垂直方向の眼球位置信号を有するバースト・トーニック及びトーニックニューロンが多数存在するが、下向きBDNはこれらのニューロンと混在して発見された。下向きBDNの発射の特徴は、(1)自発々射頻度が眼位関連ニューロンと比較して低く不規則で、(2)反対側の前半規管から興奮性入力を、主に2シナプス性に受ける。(3)下向き急速眼球運動(前庭眼振、視運動性眼振の急速相とサッケード)に約30msec先行してバースト発射し、それは急速眼球運動中にも持続する。(4)上向き或は水平性の急速眼球運動中には、バースト発射をしないか、或いはしても眼球動運に遅れてバーストする。

更に(5)この領域にGABA作動薬のmuscimolを両側性に微量(0.3ug)注入すると下向き急速眼球運動の発現が消失した。これらの結果は下向きBDNが下向き急速眼球運動の発現に関与することを示唆する。前庭眼振が3次元空間内の頭部の回転平面に対応して特異的にその平面で発生することは知られている。水平性の前庭眼振についてはOhkiら(1988)は舌下神経前位核およびその近傍に存在するBurster-driving neuron(BDN)が前庭眼振急速相の発現に重要であることを報告したが、垂直性の前庭眼振については同様な機能をもつニューロンがどこに存在するか、またどのような発射特性を有するかについては全く不明なままである。本研究は今年度は上向きの前庭眼振のBDNの条件を満足するニューロンを覚醒ネコを用いて探索し、その存在部位、発射特性さらに上向きと下向きBDN領域の化学的不活性化による眼球運動障害を解析した。上向きBDNの性質を備えたニューロンは中脳吻側部網様体でCajal間質核よりさらに外側部および尾側部に見つかった。下向きBDNは昨年度報告したようにCajal間質核を中心とした領域であったので、上向きBDNの領域はそれよりも外側部で尾側部に存在することになる。下向きのBDNが反対側前半規管から興奮性入力を受けたのに対し、上向きBDNは後半規管から興奮性入力を受けた。これらはいずれも不規則な自発発射を示した。下向きBDNが記録された領域の両側の不活性化により上向き下向きサッカードともその眼位の保持が選択的に障害され、その時定数は平均0.4秒迄短縮した。さらに下向き急速眼球運動の発現回数が選択的に減少した。それよりも外側部で上向きのBDNが記録された領域の両側性の化学的不活性化により上向き急速眼球運動の発現回数が有意に減少した。これらの実験結果はCajal間質核領域が垂直方向の急速眼球運動の発現に必要であることを示す。
衝撃波照射による心筋再生・血管新生療法の基礎的検討

培養細胞(血管内皮細胞)及び実験動物(ラット)を用いて、体外衝撃波照射の治療効果を検討する実験を施行した。培養血管内皮細胞に衝撃波を照射すると、血管内皮増殖因子の発現亢進が認められた。しかし、培養・照射条件の設定が困難であり、今後も検討が必要と思われた。慢性心不全の疾患モデルラットを作成し、心臓に体外衝撃波を照射すると、照射群において左室収縮力の改善傾向と生存率の改善傾向、有意な毛細血管密度の増加を認めた。in vitro実験として、正常ヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)を単層培養し、小型衝撃波発生装置を用いて照射を行った。DNAマイクロアレイ解析を施行し、衝撃波照射前後の遺伝子発現プロファイルの変化を検証したところ、照射後の血管内皮増殖因子(VEGF)の発現量増加が再現されないことが分かり、原因として衝撃波発生装置の焦点深度幅の問題で、一層の培養細胞に確実に一定のエネルギーが照射されていない可能性が考えられた。一層の培養細胞に確実に衝撃波を照射可能とするべく、特殊な培養チャンバーを本学工学部と共同開発し、それを用いて照射実験を施行したが、VEGF遺伝子のup-regulationは再現されなかった。現在、生体内の立体構造を再現するような培養系を念頭に、コラーゲンゲル内に立体的にHUVECを培養し、ゲル内に向けて衝撃波を照射する実験系を試行中である。in vivo実験として、慢性心不全の疾患モデルラットを作成した。ダーる食塩感受性高血圧ラットを使用し、高塩分食を負荷し、高血圧性心肥大による心不全モデルを作成した。心不全を発症する前後の時期に体外衝撃波照射を行い、非照射群と比しその後の心磯能、生存期間を解析した。有意差には達しなかったものの、照射群において左室収縮力の改善傾向と生存率の改善傾向を認めた。また、体外衝撃波照射が骨髄由来血管内皮前駆細胞を心筋内に動員し、血管新生を促進し、心機能を改善させるという仮説を検証するため、ラットの骨髄置換実験を反復施行し、ラット骨髄移植の実験系を確立させた。In vitro実験として正常ヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)を単層培養し、小型衝撃波発生装置を用いて照射を行ったが、照射後の血管内皮増殖因子(VEGF)の発現量増加が再現されなかった。原因として衝撃波発生装置の焦点深度幅が小さく、一層の培養細胞に確実に衝撃波が照射されていない可能性が考えられた。特殊な培養チャンバーを本学工学部と共同開発し、それを用いて照射実験を施行したが、VEGF遺伝子の発現増加は再現されなかった。単層培養系に衝撃波を照射する実験系は確立困難と判断し、コラーゲンゲル内に立体的にHUVECを培養し、ゲル内に向けて衝撃波を照射する実験系に移行した。しかし、VEGF遺伝子の発現増加が認められなかった。現状の実験系では衝撃波の効果を受けていない細胞が多すぎて、衝撃波の効果が埋没してしまっている可能性が高いと考えられた。In vivo実験として、ダール食塩感受性高血圧ラットを使用し、高塩分食を負荷し、高血圧性心肥大による心不全モデルを作成した。心不全を発症する前後の時期に体外衝撃波照射を行い、非照射群と比しその後の心機能、生存期間を解析した。照射開始後2週目において、心機能悪化の進行抑制効果を認めるものの、心機能の低下は完全には抑えられず。最終的には心機能・生存率に有意差は認められなかった。肺重量、脳性ナトリウム利尿ペプチド値なども照射群で治療が有効である傾向は認めたが有意差は得られなかった。また、照射群において心筋内毛細血管密度が有意に増加しており、衝撃波照射による心機能改善効果に血管新生が寄与している可能性が示唆された。
隣接面齲蝕予防材の開発および基礎的研究

近年,多くの齲蝕予防法により,咬合面齲蝕や早期に広範な歯冠崩壊をきたす乳歯齲蝕が減少している。しかし,隣接面齲蝕は現在でも増齢的に増加傾向を示すが,効果的な予防対策はない。そこで,隣接面齲蝕予防処置に用いるフッ素徐放性齲蝕予防材の製作を行った。これは,フッ素を隣接面に直接到達するさせることが可能なフッ素含有フィルムで,フィルムの材料としては水溶性合成樹脂のポリビニールアルコールを,フッ化物としてはNaFを使用している。まず,濃度8wt%ポリビニールアルコールを精製水に昇温溶解した。次に可塑剤として5.04wt%グリセリンを,フッ化物としてNaF溶液を添加した後,37°Cでフッ素含有フィルム溶液を乾燥した。フッ素含有フィルムは口腔内で使用するのに適当なフィルムの大きさ,100mm^2当たり,フッ素含有量がそれぞれ,0.5%,1%,2%になるようにNaF溶液の添加量を調節した。そして,フィルムの物性を調べるために,粘性試験,引張試験および表面観察を行った。粘性試験はE形粘度計を,引張試験は引張試験器を用いて計測し,ハイドロキシアパタイト(以下HApと略す)焼結体の表面観察は走査型電子顕微鏡およびプローブ顕微鏡にて行った。また,フィルム含有中フッ素量は,フッ素複合イオン電極法にて計測を行った。HApのフッ素残留に関する実験は,HAp粉末および焼結体を用いて行った。HAp焼結体から溶出させたカルシウムは,原子吸光分光光度計を用い計測した。そこで,以下の結果を得た。フィルムは歯牙植立模型上の隣接面に挿入が可能でり,フィルムは,水分を含むとゲル状となり歯間鼓形空隙に停留し,1時間後には溶解した。また,フィルムから徐放するフッ素はPVAの干渉を受けずに回収可能であり,経時的に徐放することが確認できた。さらに,フィルムから徐放するフッ素はHApへ取り込むことが可能であり,HAp焼結体では,耐酸性の獲得ができた。以上のことより,フッ素含有フィルムは,隣接面に挿入可能であり,フィルムから徐放されるフッ素は,齲蝕予防の難しい隣接面に対して効果的に作用することが示唆された。隣接面の齲蝕予防を目的に,フッ素を利用した局所応用の一つとして隣接面挿入型フッ素含有フイルムを製作し,基礎的実験を行った。フッ素含有フイルムは現在,NaF,ポリビニールアルコール,グリセリンを混合し製作している。含有されたNaFはフッ素として0.1mg含有するように調整した。フッ素含有量を変えたものについても,フッ素錠剤やドロップといったアメリカやヨーロッパで広く齲蝕予防に使用されているフッ化物製剤を参考に検討中である。製作したフイルムからは精製水および人工唾液中へのフッ素溶出が確認された(回収率9698%)。また,フッ素溶出,フイルム溶解の経時的変化ついても実験を行った。10mlプラスチック容器内で,フイルム中のフッ素が約35分程度で急速に溶出し,約10分前後でピークに達し,一定の濃度を保ちつつ,約30分でフイルム全体が溶解した。次に,フイルムを抜去歯牙を用いて擬似的に作った隣接面に挿入し,同様の溶出溶解実験を行った。現在,実験中ではあるが,予備実験においては,フッ素溶出,フイルム溶解ともに作用時間が延長することが確認されており,その適正時間について,歯牙への取り込み量を考慮に入れ検討中である。フイルム作用時間の延長に伴い,フイルムが不潔域に保持されるため,フイルムに付着する好気性菌,嫌気性菌についても検討中である。さらに,ハイドロキシアパタイト(粉末)を使用し,フイルム中のポリビニールアルコールやグリセリンがフッ素のアパタイトへの取り込みにどの程度影響を及ぼしているのか検討を行った。その結果,フイルムは同濃度のNaF水溶液とほぼ同程度にフッ素の取り込みが確認された。

HApのフッ素残留に関する実験は,HAp粉末および焼結体を用いて行った。HAp焼結体から溶出させたカルシウムは,原子吸光分光光度計を用い計測した。そこで,以下の結果を得た。フィルムは歯牙植立模型上の隣接面に挿入が可能でり,フィルムは,水分を含むとゲル状となり歯間鼓形空隙に停留し,1時間後には溶解した。また,フィルムから徐放するフッ素はPVAの干渉を受けずに回収可能であり,経時的に徐放することが確認できた。さらに,フィルムから徐放するフッ素はHApへ取り込むことが可能であり,HAp焼結体では,耐酸性の獲得ができた。以上のことより,フッ素含有フィルムは,隣接面に挿入可能であり,フィルムから徐放されるフッ素は,齲蝕予防の難しい隣接面に対して効果的に作用することが示唆された。