hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
専門職従事者の実践知を定量的に抽出可能にするための言語・身体表現パターンの解明

現代社会において専門性の確立が課題となっている介護職と「コミュニケーター」と呼ばれるような職種は,容易に言語化することが困難な,身体的活動を含む対人サービスを提供するための知識(実践知)を有している.本研究課題では,彼らの実践知を会話分析の立場から明らかにし,専門職従事者の実践知を構成する言語・身体表現のパターンを探ることを目的に,実際の就業場面を収録した映像データの収集と分析をおこなった.その結果,グループホームの職員と日本科学未来館の科学コミュニケーターそれぞれの実践知の一端を,組織の理念や設立の背景などのエスノグラフィックな情報と会話分析による結果を結びつけることで明らかにした.現代社会において専門性の確立が課題となっている介護職と「コミュニケーター」と呼ばれるような職種は,容易に言語化することが困難な,身体的活動を含む対人サービスを提供するための知識(実践知)を有している.本研究課題では,彼らの実践知を会話分析の立場から明らかにし,専門職従事者の実践知を構成する言語・身体表現のパターンを探ることを目的に,実際の就業場面を収録した映像データの収集と分析をおこなった.その結果,グループホームの職員と日本科学未来館の科学コミュニケーターそれぞれの実践知の一端を,組織の理念や設立の背景などのエスノグラフィックな情報と会話分析による結果を結びつけることで明らかにした.本研究課題は,対人接触場面において効果的/効率的にサービスを提供するための知識,すなわち実践知を組織内で共有することで,組織全体の専門的スキルの向上および作業の効率化に貢献することを目的とする.本研究課題では,従来インタビュー調査等で明らかにされてきた,熟練者が事後的に振り返った上で形作られる実践知ではなく,専門職従事者の実践活動の中から実践知を明らかにした上で,組織内で蓄積されたデータから定量的に実践知を抽出可能にすることを目指す.そのために今年度は,高齢者介護施設(グループホーム)と科学館(日本科学未来館)での調査を,以下の3点に焦点化し実施した.(1)実践活動を録画し,データを蓄積する,(2)会話分析の立場から実践活動を観察・分析することで特定の実践知を構成している言語と身体表現の連鎖的関係を明らかにして,専門職従事者当人が理解可能な形に可視化する,(3)可視化した実践知が専門職従事者にとって組織内で共有すべき内容かどうか調査する.成果は次の通りである.(1)グループホームのカンファレンス場面,日本科学未来館展示フロアの科学コミュニケーション場面をそれぞれ収録した.(2)グループホームのカンファレンスで施設利用者の介助に関する知識や理解を共有する上で重要と思われる現象を事例分析から示した.日本科学未来館展示フロアの科学コミュニケーションでは,来館者の知識を推測し,それに見合った関心事を産み出すのに重要と思われる現象を予備分析した.(3)グループホームでは(2)の成果について聞き取り調査を開始した.日本科学未来館では,(2)の成果について聞き取りをおこない,体系的に分析を進める上で抽出した現象が妥当かどうか検討した.本研究課題は,対人接触場面において効果的/効率的にサービスを提供するための知識,すなわち専門職従事者の実践知を可視化することで,専門職従事者のスキルの向上および作業の効率化に貢献することを目指す.そのために平成26年度は,高齢者介護施設(認知症高齢者対応型グループホーム)と日本科学未来館のふたつのフィールドを対象に,以下の3点に焦点化し研究を実施した.(1)平成25年度の予備分析をもとに分析すべき現象を定め,平成25年度までに蓄積したデータから該当例を抽出し,コレクションを作成する,(2)現象を専門職従事者当人が理解可能な形に可視化するために必要な要素を検討する,(3)平成26年度内に得られた成果を学会発表や論文として公開するだけでなく,現場にも報告する.成果は次の通りである.(1)グループホームのカンファレンス(ケア実践の方針を議論するミーティング)で,複数の職員による報告が重なる(overlapping)場面自身と,日本科学未来館展示フロアで科学コミュニケーターが来館者に対して「知ってる?」と尋ねる場面をそれぞれ分析すべき現象と定め,蓄積されているデータから該当例を抽出し,会話分析的観点から分類や比較をおこなった.(2)実践知の可視化のためには,双方の就業場面において,言語・身体表現の記述に加えて,組織の活動理念,従事している活動の段階,行為連鎖上の位置も記述することが重要であることを確認した.(3)グループホームについては,平成25年度からの分析や調査をもとにした成果を,2015年夏の国際学会で報告する.日本科学未来館については,実践知を引き出すデータベースの構築法,引き出す土台となる身体のアノテーション方法に関する知見をそれぞれ学会で報告し,「知ってる?」に関する成果をまとめた論文を認知科学に投稿し,掲載された.また,日本科学未来館の職員を対象にした成果報告会も実施した.26年度が最終年度であるため、記入しない。社会科学26年度が最終年度であるため、記入しない。介護職員と科学コミュニケーターそれぞれの実践活動データの取得に困難があり,現状は当初の計画よりやや遅れている.しかし,グループホームでは,介助活動の代わりにカンファレンス活動の収録が許可されたので,介護職員が各利用者に対しどう介助するのか意思決定をおこなう場面の分析を進め,分析結果をもとに介護職員への聞き取りを開始している.

他方,日本科学未来館では,他のプロジェクトと共同でデータを収録することになり,平成25年度末に収録を終えた段階である.データ収録に先立ち,予備調査段階で映像データを見ながら専門職従事者に聞き取りをおこない,分析対象とする現象は定まっているため,平成26年度に遅れを取り戻すことは可能と考える.平成26年度の前半は,前述(9.研究実績の概要)で示した成果から(2)(3)を発展させる.グループホームについては,これまでに収録した約20時間のカンファレンスデータを用いて,これまで事例分析で明らかにした現象について体系的な分析と可視化を進める.日本科学未来館については,約8時間の展示フロアにおける科学コミュニケーションのデータを用いて,予備調査で得られた現象を中心に体系的な分析と可視化を進める.それぞれの可視化データをもとに聞き取り調査を進める.平成26年度の後半は,機械学習やデータマイニングでおこなわれている身体動作のパターン認識からの知見や自然言語処理の手法を援用して,実践知を定量的に抽出するために必要なパターンの抽出可能性を検討する.
成人T細胞白血病リンパ腫における予後予測モデルおよび微小残存病変の評価法の開発

成人T細胞白血病リンパ腫(ATL)は予後不良の疾患であり、同種造血細胞移植(移植)により治癒が期待できるが、1適切な移植適応症例の選択、2最適な移植時期の決定、3移植後再発の抑制といった点が問題となる。そこで本研究では1、2の問題点を明らかにするため、ATL症例における腫瘍抗原であるTax発現能および細胞遺伝子変異の解析を行い、それらの結果を臨床データと組み合わせ新しい予後予測モデルを構築する。またこれまで我々は移植前後の微小残存病変(MRD)の評価を行っているが、本研究ではマスサイトメトリーと次世代シークエンサーを使用したMRD評価を行い、2、3の問題点に対する解決に繋げていく。
身体運動の最適化における運動決定規範に関する研究

歩および走動作においては,移動速度(歩・走速度)が小さい場合には「筋活性度の2乗和」が最適な目的関数であり,移動速度が大きくなるにしたがって3乗和,4乗和とべき乗の数が大きくなる傾向がみられた.跳躍動作においては「筋応力」が対象となり,跳躍の努力度が大きくなるにしたがって筋応力の2乗和,3乗和,4乗和とべき乗の数が大きくなる傾向がみられた.さらに着地動作においては着地動作全体を通して適した目的関数は「筋応力の2乗和」であるが,着地直前の拮抗筋の共縮局面での筋力の推定精度が低くなった.以上の結果から,身体運動における運動決定規範(最適化における目的関数)について,複数の先行研究で「筋活性度の3乗和が目的関数として適している」と言われてきたことに対して異議を唱えるものであり,重要な結論を得たといえよう.歩および走動作においては,移動速度(歩・走速度)が小さい場合には「筋活性度の2乗和」が最適な目的関数であり,移動速度が大きくなるにしたがって3乗和,4乗和とべき乗の数が大きくなる傾向がみられた.跳躍動作においては「筋応力」が対象となり,跳躍の努力度が大きくなるにしたがって筋応力の2乗和,3乗和,4乗和とべき乗の数が大きくなる傾向がみられた.さらに着地動作においては着地動作全体を通して適した目的関数は「筋応力の2乗和」であるが,着地直前の拮抗筋の共縮局面での筋力の推定精度が低くなった.以上の結果から,身体運動における運動決定規範(最適化における目的関数)について,複数の先行研究で「筋活性度の3乗和が目的関数として適している」と言われてきたことに対して異議を唱えるものであり,重要な結論を得たといえよう.身体運動をキネティクス観点から詳細に分析するためには,関節トルクを筋張力のモーメントに分配する問題(分配問題)を解く必要がある.しかし,分配問題を解く際の目的関数すなわち身体運動の動作規範には,共通のものが存在するわけではない.そこで本研究では,身体運動,特に移動運動を中心として運動中の筋張力を推定する方法を確立し,動作規範について検討することを目的とした.平成19年度は,動作データから筋力を推定する計算プログラムを構築し,ある程度は筋放電と一致することを確認した(学術論文および研究発表).そして,ゆっくりした歩行動作(1m/秒)から疾走動作(7m/秒)までの6通りの歩・走動作を対象として,分配問題の目的関数がどのように変化するのかを検討することを目的として動作計測実験を行った.被験者は大学陸上競技選手24名であった.歩よび走動作を3次元自動動作分析装置で計測すると同時に,プリアンプタイプの電極を用いて下肢の8筋(前脛骨筋,腓腹筋外側頭,大腿直筋,外側広筋,下肢二頭筋長頭,長内転筋,中殿筋,大殿筋)の筋放電を測定した.また被験者の下肢の筋力特性を評価するために,筋力測定器(BIODEX)を用いて,膝関節および股関節の等速性屈曲/伸展最大筋力を測定した(両関節とも3種類の速度).本実績報告作成時点では,3次元自動動作分析装置から得られた身体分析点のラベリング中である.そして上述したように,最適化による筋力推定プログラム(基幹システム)は構築済みであり,ラベリング終了次第,様々な目的関数による最適化計算を実施する準備は完了した.身体運動をキネティクス観点から詳細に分析するためには,関節トルクを筋張力のモーメントに分配する問題(分配問題)を解く必要がある.しかし,分配問題を解く際の目的関数すなわち身体運動の動作規範(目的関数)には,共通のものが存在するわけではない.そこで本研究では,身体運動,特に移動運動を中心として運動中の筋張力を推定する方法を確立し,動作規範について検討することを目的とした.平成20年度は,平成19年度に構築した筋力推定のための基幹プログラムを活用し,様々な運動規範(目的関数)に基づいて歩行および走動作中の筋力推定を行った.その結果,従来は筋活性度の3乗和を最小にすることを動作規範として筋力推定を行うことが最適であるとされてきたが,歩速度/走速度によってはの活性度の3乗和が必ずしも最適な動作規範ではないことが示唆された.すなわち,これまでの研究で用いられてきたような単一の動作規範で筋力推定することには問題があることを明らかとなった.このことは,本研究の「動作規範について検討すること」という目的の一つを達成できたことになる.さらに,28名の被験者を対象に,異なる努力度で垂直跳および立ち幅跳を行った際の下肢主要筋の筋放電,動作精報,地面反力情報を同時計測する実験を行った(筑波大学人間総合科学研究科倫理委員会承認済).現在は最適化計算中であるが,1試技1条件の筋力推定・最適化のために約10時間を要するため,複数の試技・条件で最適化を行う必要がある本研究では,使用するコンピュータの計算能力を向上させる必要があろう.なお,歩動作および走動作における動作規範に関する研究は,2009年7月に開催される国際バイオメカニクス学会(南アフリカ・ケープタウン大学)での研究発表が受理されている.身体運動をキネティクス観点から詳細に分析るためには,関節トルクを筋張力のモーメントに分配する問題(分配問題)を解く必要がある.しかし,分配問題を解く際の目的関数すなわち身体運動の動作規範には,様々なものが提案されてきている.

そこで本研究では,身体運動,特に移動運動を中心として運動中の筋張力を推定する方法を確立し,動作規範について検討することを目的とした.本年度は,伸張性収縮をともなう動作として着地動作を取り上げ,筋力推定を行った.24名の被験者を対象に,高さが異なる台(20cm,40cm,60cm)から飛び降りて両脚で着地する動作を対象として,関節運動,下肢主要8筋の筋放電,地面反力を計測した.その後,筋の「活性度」「張力」「応力(単位断面積あたりの張力)」を評価対象として,それぞれの2乗和,3乗和,4乗和を目的関数として筋力の推定を行った(張力,応力を用いる際にも,最適化時には活性度を算出している).最後に,整流筋放電と活性度との相関係数に基づいて最適な目的関数の同定を試みた.その結果,着地動作全体を通して適した目的関数は,「筋応力の2乗和」であることが明らかとなった.しかし同時に,着地前の拮抗筋の共縮局面においては,筋力の推定精度が低くなることが問題点として明らかとなった.さらに,過去2年間の研究成果もあわせて検討した.歩・走動作においては,移動速度(歩・走速度)が小さい場合には「活性度の2乗和」が最適であり,移動速度が大きくなるにしたがって3乗和,4乗和とべき乗の数が大きくなることが明らかとなっている.また,跳躍動作においては,「筋応力」が対象となり,跳躍の努力度が大きくなるにしたがって筋応力の2乗和,3乗和,4乗和とべき乗の数が大きくなることが明らかとなっている.以上の結果を総合的に評価すると,最適化における目的関するに関して,複数の先行研究で「活性度の3乗和が目的関数として適している」と言われてきたことに対して異議を唱えるものであり,重要な結論を得たといえよう.
もやもや病の感受性遺伝子の機能解明と 1 次予防の展開

MysterinのR4810K変異は、家族性もやもや病の感受性変異である。本研究では、もやもや病患者からiPSを樹立し、内皮細胞に分化させたところ患者に特異的な遺伝子発現パターンが認められた。また強制発現系では、増殖速度の抑制が認められた。また、ノックアウトマウスでは、Akita mouseとの交配において糖尿病の進展の抑制が認められた。また遺伝疫学的検討により東アジアに約1500万人の保因者と5万人患者が存在すると推定された。本研究の目的は、我々が全ゲノムの連鎖解析で見出した17q25.3の遺伝子座位において、Positional cloningを行い、感受性遺伝子Xを特定した。この遺伝子について、以下の4点を行うことである。(1)遺伝子Xの細胞生物学的機能の解明(2)ウィリス輪終末部位の閉塞性病変の根幹をなす平滑筋細胞の増殖の機転(3)遺伝子破壊によるマウスでの病態の検討(4)遺伝疫学的検討による予防手法の確立以上をもってもやもや病の病態の解明から治療・予防の策定に資する。平成22年度は、遺伝子改変マウスを用いた検討改変動物の作成:標的とする遺伝子XのジェノミックDNAをもとにKO個体を生産した。現在、この個体について交配を行いつつある。病態解明には、遺伝子Xの特異抗体が必要である。その為、cDNAを断片化し発現ベクターに組み込み断片のpolypeptideから作成する方法と全長cDNAを用いて組み換えbacuro virusにいれ作成した。前者についてはほぼ抗体を作成しえた。細胞生物学的機能および平滑筋細胞の増殖の機転を解明するために、in vitro系の確率を行った。既に3名の患者より線維芽細胞の提供を受け、iPS細胞の樹立を行った。本研究の目的は、我々が全ゲノムの連鎖解析で見出した17q25.3の遺伝子座位において、Positiohal cloningを行い、感受性遺伝子mysterinを特定した。(1)遺伝子mysterinの細胞生物学的機能の解明(2)ウィリス輪終末部位の閉塞性病変の根幹をなす平滑筋細胞の増殖の機転(3)遺伝子破壊によるマウスでの病態の検討(4)遺伝疫学的検討による予防手法の確立以上をもってもやもや病の病態の解明から治療・予防の策定に資する。平成23年度は、遺伝子改変マウスを用いた検討改変動物の作成:標的とする遺伝子mysterinのジェノミックDNAをもとにKO個体を生産した。現在、この個体について交配を行い新たな形質を見出し、現在その生理的変異について検討している。病態解明には、遺伝子mysterinの特異抗体が必要である。昨年度得た抗体について、SiRNAで特異性を検討したところ非常に特性が高いことが判明した。この抗体を用いて細胞内局在を検討したところ核および細胞質に存在していた。細胞生物学的機能および平滑筋細胞の増殖の機転を解明するために、in vitro系の確立を行った。A.細胞生物学的機能の解明:遺伝子RNF213(mysterin)について主として分子レベルでの機能の解析を行った。1)分子生物学的特徴付け:作成した産物を用い、1高解像度の蛍光顕微鏡を用いて、細胞内局在についての免疫染色を行い、細胞内輸送系にかかわる蛋白群との関係を明確にした。2)iPS細胞の樹立:昨年度すでに、患者3名の皮膚生検組織の提供を受けた。この組織を用いてiPS細胞の樹立を行った。その後、血管内皮細胞および血管平滑筋細胞分化させ、In vitroで影響について増殖速度を中心に検討した。また、接着因子の発現についても検討した。RNAiによる遺伝子サイレンシングを用いて検討を行った。B.閉塞病変の病理プロセスの解明:過去に得られた病理標本を用い、種々のマーカーと上記で得た遺伝子RBNF213(mystery)の特異抗体で染色を行い、観察した。具体的には、mysterinの発現が病変部位に認められるかどうか免疫染色で検討した。その結果、細胞内および核内に存在することが明らかになった。C.遺伝子改変マウスを用いた検討:1)改変動物の繁殖:ホモ個体を既に得ているので、交配により増殖させた。2)機能の検索:本KOマウス個体における血管病変部位の検索を系統的に行ったが、有意な所見は得られず、糖尿病マウスであるAkita mouseと交配し、糖尿病の改善を見た。その結果、分解系に関わる遺伝子である可能性が示唆された。D.遺伝疫学的検討: 1)日中韓の遺伝疫学:もやもや病の頻度は、従来日>韓>中と考えられてきたが、現在の遺伝疫学的知見では、日=韓>中と考えられた。既に遺伝子Xについては、mysterinとして報告を完了し、NCBI上では、RNF213 Isofom3として登録されている。

また、ノックアウトマウスの交配も順調に進展し、新たな病態が見出され現在その解析を進めている。さらに、患者から協力を得て、iPS細胞の樹立を行い、in Vitroでの血管内皮細胞への分化誘導に成功した。現在、mysterinの変異細胞に特有の特長を解析している。また、予防に資するため、もやもや病に特異的な変異の遺伝疫学を検討したところ、日中韓の一般人口での変異の頻度が明らかになった。24年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は最終年度に当たり、得られた抗体、動物資源、知見を統合し、もやもや病の病態の解明に当たる。当初計画通り遂行する。
大腸菌染色体複製とプラスミド複製の遺伝子による調節機構

1.大腸菌dnaA遺伝子産物はミニFプラスミドの複製に必須である.大腸菌dnaA遺伝子産物DnaAタンパク質は大腸菌の通常の複製起点oriCに結合し,複製開始に必須の役割を演じることが知られている.一方, ori-2を起点とするFプラスミドの複製開始の調節は, repE遺伝子産物タンパク質がori領域へ結合する働きによって実現される.従来, Fプラスミドの複製には宿主大腸菌のdnaA遺伝子の働きは不必要と信じられてきた.しかし, ori-2を起点としてもつミニFプラスミドを用いて詳細な解析を行ったところ,その複製のためにはdnaA遺伝子作用が必要なことを見いだした.殊に,ミニFpri-2にも存在するDnaAタンパク質結合シグナルのコンセンサス配列(DnaA box)が,必須の役割を演じることが証明され,ミニFプラスミドの場合も, DnaAタンパク質のoriへの結合が複製開始の調節に関与する可能性を示唆した.2.大腸菌rnh変異株の細胞内でColElプラスミドが複製するメカニズムColElプラスミドの複製は, in vitroの実験結果から,大腸菌ruh遺伝子産物のRNaseHによるプライマーRNA前駆体の切断によって開始することが知られている.しかし, in vivoの実験結果によれば,この酵素を欠損した. ruh^-変異株細胞のなかでもこのプラスミドは正常に複製する.このメカニズムを解明するために,プラスミドDNAの欠失変異株をシステマティックに構築して解析した.その結果, rnh^+株の細胞内で複製するためのメカニズムと, ruh^-株の細胞内で複製するためのメカニズムは,ある面で二律背反的に異なることが示された.しかし,プライマーRNA前駆体が独得の二次構造を保つことが要求される等の面においては,いずれにも必須のメカニズムが存在し,それはおそらくRNA-DNAハイブリッドの安定な形成のために要請されるものと考えられる.1.大腸菌dnaA遺伝子産物はミニFプラスミドの複製に必須である.大腸菌dnaA遺伝子産物DnaAタンパク質は大腸菌の通常の複製起点oriCに結合し,複製開始に必須の役割を演じることが知られている.一方, ori-2を起点とするFプラスミドの複製開始の調節は, repE遺伝子産物タンパク質がori領域へ結合する働きによって実現される.従来, Fプラスミドの複製には宿主大腸菌のdnaA遺伝子の働きは不必要と信じられてきた.しかし, ori-2を起点としてもつミニFプラスミドを用いて詳細な解析を行ったところ,その複製のためにはdnaA遺伝子作用が必要なことを見いだした.殊に,ミニFpri-2にも存在するDnaAタンパク質結合シグナルのコンセンサス配列(DnaA box)が,必須の役割を演じることが証明され,ミニFプラスミドの場合も, DnaAタンパク質のoriへの結合が複製開始の調節に関与する可能性を示唆した.2.大腸菌rnh変異株の細胞内でColElプラスミドが複製するメカニズムColElプラスミドの複製は, in vitroの実験結果から,大腸菌ruh遺伝子産物のRNaseHによるプライマーRNA前駆体の切断によって開始することが知られている.しかし, in vivoの実験結果によれば,この酵素を欠損した. ruh^-変異株細胞のなかでもこのプラスミドは正常に複製する.このメカニズムを解明するために,プラスミドDNAの欠失変異株をシステマティックに構築して解析した.その結果, rnh^+株の細胞内で複製するためのメカニズムと, ruh^-株の細胞内で複製するためのメカニズムは,ある面で二律背反的に異なることが示された.しかし,プライマーRNA前駆体が独得の二次構造を保つことが要求される等の面においては,いずれにも必須のメカニズムが存在し,それはおそらくRNA-DNAハイブリッドの安定な形成のために要請されるものと考えられる.
渡環型白金錯体の集合分散制御に基づく高輝度リン光性物質の開拓

本研究では、有機EL発光材料の決定版として不動の地位を持つ超希少元素イリジウム錯体を代替しうる高発光性白金錯体を創成するため、d軌道を分子構造的に完全保護する渡環構造を有する平面性白金錯体の構築を行った。高い発光特性はd軌道との分子間相互作用を極端に減少させることで達成できるという作業仮説に基づき、合成した多数の新規白金錯体の多様な結晶系を精査することで、これまで不可能とされてきた「結晶でむしろよく光るリン光材料製法の確立と発光と分子間力の関係の解明を行った。具体的には、環状構造を有するトランス型サリチルアルジナト白金錯体を創成し、その分子集合の精密制御に基づいて、これまでにない高輝度リン光発光をもたらすリン光性分子集合体としての固体、結晶の開拓とその発光機能の解明を行った。さらに、分子バリアを有するリン光性白金錯体の結晶が、極めて高い強度および量子発光収率で発光する原理を用いることにより、結晶状態で緑、黄色、オレンジ、赤の極めて強くかつCIEインデックスから判断して色純度の高い鮮やかな発光を達成した。これらの高い発光特性はd軌道との分子間相互作用を極端に減少させることで達成できるという作業仮説に基づき、上記で合成した多数の新規白金錯体の多様な結晶系を精査することで、これまで不可能とされてきた「結晶でむしろよく光るリン光材料製法の確立と発光と分子間力の関係の解明を行った。強いりん光性固体発光材料の開拓は、高輝度デバイス開発の観点から、また、分子の配座や配列と発光挙動の関係を詳細に解明する基礎研究の観点から注目される。本年度は、長鎖アルキル基を有するトランス-ビス(サリチルアルジミナト)白金(II)錯体結晶における分子間相互作用と発光挙動の関係を解明した。本白金錯体は、再結晶条件により、発光強度及びその熱耐性の異なる結晶多形を作りわけが可能であることが明らかとなった。これらの速度論的結晶および熱力学的結晶はいずれもラメラ構造であるが、同一結晶内の白金配位平面どうしの配列が異なることが明らかとなった。垂直積層型の速度論結晶は発光強度の高い熱耐性を示すのに対し、連続πスタック型の熱力学的結晶が発光強度の小さい熱失活型であった。本研究は、従来の分子単体の発光性のみに依拠してきたこれまでの固体発光研究に新しい知見を与えるものとして重要である。本研究では、d軌道を保護する特異な環状構造を有する平面製白金錯体を創成し、その分子集合の精密制御に基づいて、これまでにない高輝度リン光発光をもたらすリン光製分子集合体としての固体、結晶、ゲル、薄膜等の開拓とその発光機能の解明を目的としている。具体的には、著者等の開発した「強く光るリン光性結晶」の原理を応用し、多くの渡環型白金錯体による発光特性を精査することで青色から赤色まで、幅広い色調での結晶発光の高輝度化を実現する。上記白金錯体による高輝度材料開拓のための分子間相互作用と分子集合法の関係を解明する。その目的のため結晶化、混晶化、非晶化、ゲル化、液晶化、ホスト混合、マトリクス化等に関する外部因子の制御を含めた多様な分子集合制御を用いる。特に「超音波ゲル化による瞬時発光」の新原理に基づき、種々のメカノストレスによる発光素子開拓の可能性を探る。本研究によって、様々な形で研究業績を残すことができ、論文発表、学会発表、特許等様々な形で社会に還元することができた。26年度が最終年度であるため、記入しない。有機化学26年度が最終年度であるため、記入しない。結晶状態で強い燐光発光を達成するための手法として、分子の配列制御を用いる新しい概念を確立した。発光強度及びその熱耐性の異なる結晶多形を作りわけることにより、結晶配列と発光強度の関係を明らかにした。高輝度材料開拓のための分子間相互作用と分子集合法の関係を解明する。その目的のため結晶化、混晶化、非晶化、ゲル化、液晶化、ホスト混合、マトリクス化等に関する外部因子制御を含めた多様な分子集合制御を用いる。(今後の推進方策)高輝度材料開拓のための分子間相互作用と分子集合法に関するさらなる基礎的知見を得ることに注力する。その目的のため、イミノピロールやイミノフェニル錯体など種々の新規プラットフォームを有する金属錯体の設計し、結晶化、混晶化、非晶化、ゲル化、液晶化、ホスト混合、マトリクス化等に関する外部因子制御を含めた多様な分子集合制御を構築したい。(次年度の使用計画)

次年度は、高輝度材料開拓のための分子間相互作用と分子集合法の関係を解明するため、白金、イリジウム、金、銅錯体の基本原料を購入し、いくつかの新規発光性錯体を合成し、分子集合制御を利用することで、新しい概念による結晶発光性プラットフォームを構築していきたい。26年度が最終年度であるため、記入しない。前年度、分子間相互作用の精密制御のための、新しいプラットフォームの構築を行った。今年度、白金原料等の購入を行う。研究が順調に進捗し、残額は次年度の試薬を購入することとしたため。合成試薬の購入。
運動後の筋グリコーゲン超回復にともなって生じるインスリン感受性低下のメカニズム

非代謝性糖類似体の2-deoxyglucose(2DG)は筋内に取り込まれた後、リン酸化されて2DG-6-phosphate(2DG6P)として蓄積する。平成14年度の研究においては、ラットepitrochlearis(EPI)筋における2DG6P蓄積速度を評価することによって、放射性同位元素を使用せずに筋の糖取り込み速度を測定する方法を確立した。ラットに激運動を負荷した後、高糖質食を摂取させるとEPI筋においてグリコーゲン超回復が生じるが、15年度の研究では、このグリコーゲン超回復筋でインスリン刺激時の糖取り込み速度(インスリン感受性)が低下することを確認した。さらに、本研究では、グリコーゲン超回復筋におけるインスリン感受性低下に遺伝子発現が関係しているとの仮説にもとづいて実験を進めた。グリコーゲン超回復筋における遺伝子発現をGene Chipを用いて検討したが、この筋では16種類の遺伝子発現が3倍以上に増加していた。それら遺伝子の中で、発現増加が最も著しかったものはEST197038であり、16.5倍にも発現量が増加していた。このEST197038は、Human GO/Gl switch proteinと高いホモロジーを示す遺伝子である。この遺伝子はリンパ球の細胞周期移行に何らかの役割を果たしているようであるが、グリコーゲン超回復筋における発現増加の意義は不明である。また、グリコーゲン超回復筋ではEST189309の発現が6.2倍増加した。EST189309は非レセプター型チロシンフォスファターゼであるprotein tyrosine phosphatase(PTP)-H1と高い相同性を示す。PTP-H1の発現増加は筋内に脂肪蓄積を引き起こす可能性があり、これが、インスリン感受性低下の一因かもしれない。ラット上肢から摘出したEpitrochlearis(EPI)筋をフラスコ内で非代謝性グルコース類似体の2-deoxuglucose(2DG)とインキュベーションした。2DGは筋細胞内に取り込まれた後、リン酸化されて2DG-6-phosphate(2DG6P)になりそれ以上代謝されずに蓄積する。そこで、20分間の2DG-6-Pの細胞内蓄積量を酵素法を用いて蛍光光度計によって測定することによって、放射性同位元素を使用せずに骨格筋のブドウ糖取り込み速度を測定する方法の確立を行った。さらに、摘出したEPI筋を高濃度のグルコース(40mM)およびインスリン(10mU/ml)とともに6時間インキュベーションした。その結果、コントロールに比べて筋グリコーゲン濃度が著しく増加し(50umol/g tissue vs.12umol/g tissue)、さらに、この筋ではインスリン刺激時の2DG6P蓄積速度が約40%低下していた。これは、運動後の筋グリコーゲン超回復にともなうインスリン感受性低下を模したモデルである。さらに、このグリコーゲン大量蓄積筋における遺伝子発現をGene Chipを用いて検討した。その結果、EST197038がグリコーゲン大量蓄積筋において発現量が16.5倍にも増加していた。このEST197038は、Human G0/G1 switch protein (G0S2 protein)と高いホモロジーを示すタンパクである。骨格筋でG0/GI switch proteinが発現している生理的意義、さらに、グリコーゲン大量蓄積にともないこのタンパクの発現が増加する意味は今のところ不明である。今後、我々は、このG0/GI switch proteinが筋の過剰栄養状態(グリコーゲン過剰蓄積状態)を伝えるシグナルとしての何らかの役割を担うものとして、その機能を探る予定である。
ラグランジアンのない場の量子論の基礎及び応用

M理論のM5-braneの上に現れる6次元N=(2,0)超対称共形場理論は、ラグランジアンのない場の量子論の中で最も代表的かつ重要な理論である。この理論が存在することによって、極めてよく知られている理論についての新しい性質を導くことができる。M5-braneが一枚ある場合を2次元トーラスにコンパクト化すると、4次元で(超対称化された)通常の自由マクスウェル理論になる。この自由マクスウェル理論は全くよく知られた理論でラグランジアンももちろん存在するが、実はこの理論はnon-Lagrangian的な性質を含んでいることはあまり認識されていない。自由マクスウェル理論には電場と磁場を入れ替える電磁双対性という性質があり、それはマクスウェル方程式の時点では簡単にみることができる。しかし電磁双対の量子力学的な側面を見ようとすると途端に話が難しくなってくる。電磁双対が最も一般に作用する場合はラグランジアンによる定式化は困難になってくる。しかし、6次元N=(2,0)超対称共形場理論のトーラスコンパクト化を使うことによってその性質を調べることができる。私の研究(Seiberg氏、立川氏との共同研究)で、この電磁双対が実は非自明な重力場中で量子アノマリーを持つことを明らかにした。これはつまり、古典マクスウェル方程式の時点では完全な対称性に見えていた電磁双対が実は量子効果によって非常に微妙に破れているということである。これは興味深い現象であり、ストリング理論でも重要な役割を果たすと考えており、さらなる研究に発展すると期待している。この年に、博士研究員の身分から大学の助教(九州大学2018年4月から)、准教授(東北大学2019年3月から)の身分になり、色々慌ただしくて初めての体験が多く大学の業務に忙殺される状況でした。今後もっと慣れてくると期待したいですが、とりあえずもっと研究時間が欲しいです。研究実績の概要で書いたように、マクスウェル理論の電磁双対のアノマリーはストリング理論で重要な役割を果たすと考えている。具体的にはストリング理論のO-planeなどの分数電荷がなぜディラックの量子化条件と矛盾を引き起こさないのかの鍵がマクスウェル理論のアノマリーにあると考えている。それを、non-Lagrangianの6次元理論のコンパクト化などを利用して調べていくことを考えている。旅費について、先方負担が多かったためにあまり使わなかった。それを次年度以降に使う予定である。旅費に使用する予定の分が、先方負担や科研費と別の財源などで賄われたため科研費をあまり使わなかった。次年度で研究環境を整備するための物品費などに使う。
ヘリウム液面電子による2次元ボース気体の量子相転移の研究

量子統計にしたがう系において、粒子が自由に運動できる空間の次元を下げると、ゆらぎの効果が大きくなって相転移や集団励起などの性質に強い影響がでる。2次元希薄ボース気体は、超低温においてBECとは異なる擬凝縮とよばれる状態になる。さらにKosterlitz-Thouless転移で超流動状態へと転移していくことが予想される。ボース粒子である水素原子は、液体ヘリウム表面に吸着することで液面垂直方向の運動自由度を失い、吸着面内でのみ原子が自由に動き回れる2次元ボース気体となる。一方、液体ヘリウム表面上の電子は液面に束縛されて液面垂直方向の運動の自由度を失い、2次元クーロン気体となる。きわめてクリーンな液体ヘリウム表面の上に形成される2次元電子系は移動度が非常に大きく、もしも液面に散乱体があると電子の移動度にその影響が強く現れる。本研究は、ヘリウム液面吸着2次元水素原子気体を冷却して擬凝縮・超流動状態への相転移を実験で観測することを目的として実験を行った。2次元水素原子気体の状態を観測するためのプローブとして、同じヘリウム液面上に共存させた2次元電子を用いた。水素原子あるいは量子凝縮相における素励起が電子の散乱相手となり、電子の移動度が2次元水素原子気体の状態によって変化することが期待される。結果は残念ながら液面電子の移動度で2次元水素原子気体の状態を観測することができなかった。電子と水素原子の散乱断面積が予想していたよりもはるかに小さく、水素原子気体の存在下においてもリプロン散乱の寄与が最も大きかったことが原因だろうと考えている。実験データから電子-水素原子の散乱断面積の上限を求めることができ、その値は10^<-11>mよりも小さいことがわかった。目標だった2次元水素原子気体の量子凝縮相の観測には至らなかったけれども、研究には大きな進展があった。ヘリウム液面上電子-水素原子2次元共存系内で、水素原子による電子付着反応、H+e^-→H^-がおこり、詳細な測定結果からその反応のメカニズムを明らかにした。強磁場中で電子の移動度を測定する手段として用いたエッジマグネトプラズモンとよばれる閉じ込められた2次元電子に特有のエッジ励起からの信号をパルス法で短時間に多くの測定ができる技術を開発した。さらに、エッジマグネトプラズモンの信号が単純なドルーデモデルでは説明できない奇妙なふるまいをすることを最近になって発見した。現在、この奇妙なふるまいの理由を明らかにするための研究が進行中である。本研究は、液体ヘリウム表面上に形成された2次元原子状水素気体の超流動状態を、同じ液面に共存させた2次元電子の移動度を使って研究することを目的としている。これまでに原子状水素と電子を共存させると水素原子への電子付着反応がおこるため密度の減少がおこり、系が不安定であることがわかっていた。

平成16年度は電子付着反応のメカニズムを明らかにし、できるだけ反応がおこらなくなるような条件を見つけることに主眼をおいた研究を行い、水素原子と電子の2次元共存系を安定化することに成功した。以下、研究内容について述べる。水素マイナスイオンのふたつの電子はスピンシングレットである。したがって強い磁場で水素原子の電子と液面電子のスピンを同じ向きにそろえると電子付着反応がおこりにくくなることが予想される。私たちはスピン偏極効果を調べるために電子付着反応速度の磁場依存性を最大11Tまで測定した。予想通り反応速度は磁場で抑制され、共存系の寿命を10000倍程度も長くすることができた。定量的な測定により、速度係数が磁場の2乗に反比例することがわかった。水素原子の超微細状態のうち電子スピンが反対を向いている成分を微少に含む固有状態が電子との反応に寄与しているというモデルで実験結果を説明できた。この成果をふたつの国際会議(QFS2004,ISSP-9)で公表した。さらに電子と水素原子の相互作用を調べるために、磁場中の電子付着反応速度の温度依存性を測定した。速度係数が温度を下げると緩やかではあるが大きくなる珍しい反応であることがわかった。これをうまく説明するモデルを得るまでには至っていないが、電子の周りの電場が水素原子の電気双極子を誘起することが原因ではないかと考えている。本研究課題の目標である水素原子2次元希薄気体の超流動状態の検出にむけて、超流動ヘリウム表面に浮かべた2次元電子が同じ液面に共存させた水素原子の状態を調べるための感度のよいプローブとして有効に機能することをたしかめる実験を行った。電子と水素原子の共存系では、水素原子への電子付着反応がおこるため、両者の密度が時間とともに減少する。強磁場でスピン偏極させることにより電子付着反応を抑制できることが前年度の本研究の成果でわかっている。本年度は強磁場中で電子の移動度を測定し、共存させた水素原子気体の状態を知ることを目的として研究を行った。強磁場中において2次元電子系にはエッジマグネトプラズモン(EMP)とよばれる特徴的な振動モードが存在する。従来のCW法によるEMP共鳴では、周波数挿引で測定している間に電子と水素原子の密度が変化してしまうため都合が悪い。共存系の密度は数十秒程度の時間スケールで減少するので、系の状態をリアルタイムでモニターするためにはそれよりも十分短時間の測定を繰り返し行うことが不可欠である。私たちはパルスでEMP振動を励起し、10msごとにEMPの信号を得ることに成功した。EMPの減衰率は電子の移動度に依存する。ヘリウム液面に電子だけが存在する場合と水素原子を共存させた場合とでは減衰率に大きな違いが見られることがわかった。このことは液面電子が2次元水素原子気体の存在をしっかりと感じていることの証拠である。現在測定データの解析を進めていて、水素原子が電子の移動度に与える影響を定量的に理解することにつながると期待している。ヘリウム液面上に浮かべた2次元水素原子気体の状態を調べるため、2次元電子を同じヘリウム液面上に共存させてセンサーとして用いた。液面垂直方向に強磁場をかけ、振動電場で2次元電子密度に揺らぎを生じさせると、エッジマグネトプラズモン(EMP)とよばれる
高減衰ゴム支承の低温下における設計手法の構築とMullins効果のモデル化

高減衰ゴム支承の低温下での繰り返し載荷試験を行い,高減衰ゴム支承の力学的特性の温度依存性を検討した.供試体のゴム支承内部に設置された熱電対によって内部温度を計測し,高減衰ゴムの自己発熱によって内部温度と雰囲気温度は大きく異なることが分かった.つぎに,内部温度を簡便に推定する方法を開発し,その方法を用いて雰囲気温度のみで整理されていた試験結果を内部温度で再整理した.その結果,等価剛性や減衰などの力学的特性は雰囲気温度ではなく,内部温度に依存する事を示した.最後に今回の結果を耐震設計において直接利用出来るように,耐震設計で用いられるバイリニアモデルのパラメータの温度依存性を内部温度に基づき示した.当初予定していた小型のラップシアー試験は実施出来なかったが,代わりに次年度に予定していた支承試験を低温下(-30°Cおよび-20°C)及び常温下(23°C)で実施した.この実験では繰り返し載荷時におけるゴム支承内部の温度計測を行い,内部温度と表面温度の関係,さらに載荷履歴より求めた散逸エネルギーの関係を計測することができた.この実験結果と有限要素法を用いた非定常熱伝導解析より,内部温度を計測しなくても繰り返し載荷時の散逸エネルギーより内部温度を簡易に推定できる手法を開発した.さらにゴム支承の力学的応答は雰囲気温度ではなく,内部温度に依存することを明らかにした.また,提案するレオロジーモデルのパラメータを常温時および低温時について同定した.同定の際には,前述した結果から雰囲気温度ではなく内部温度に基づきモデルパラメータ決定し,自己発熱の影響を含まないように配慮した.この提案モデルを,耐震設計用の非線形時刻歴応答解析プログラムに組み入れたが,計算結果の収束性で問題があることが分かった.雰囲気温度-30,-20,23°Cの基で過去に行った高減衰ゴム支承の正弦波繰り返し載荷試験(振幅:せん断ひずみ175%,振動数:0.5Hz)の結果を用いて,自己発熱の影響を考慮し内部温度に基づき試験結果を再整理した.具体的には,耐震設計における非線形応答解析で用いられる高減衰ゴム支承を表すバイリニアモデルを定義する等価剛性,等価減衰定数などのパラメータの温度依存性を求めた.その際に,内部温度の算定にはH26年度に開発した散逸エネルギーに基づく推定法を用いた.これより-25°Cから40°Cの範囲で,耐震設計用のバイリニアモデルの設定が可能になり,この結果を寒冷地における高減衰ゴム支承の耐震設計マニュアルとしてまとめる予定である.また,得られたバイリニアモデルを用いて-20°Cの雰囲気温度における免震橋梁の動的応答解析を行った.解析対象の免震橋梁は常温時23°Cで試設計された高架橋で,高減衰ゴム支承やコンクリート橋脚の諸元は,道路橋示方書に基づき決定している.地盤種別は免震橋が採用されるI種とII種地盤で応答解析を実施し,地震波としてはType1と2の両方を考慮した.今回の解析は試験的に行ったため,計算の簡略化のため,高架橋の1基の橋脚と基礎およびその橋脚が支持する上部構造を質量のみで考慮した,いわゆる1本橋脚モデルを用いた.解析結果の一例を紹介すると,例えばI種地盤Type 2の地震時では常温時ゴム支承の最大応答せん断ひずみが240%となり免震効果が十分発揮されていたが,-20°Cでは40%程度にとどまり,免震効果が十分に発揮されず,コンクリート橋脚の塑性率が許容値の3倍程度に達し,橋脚の破壊が発生した.以上のように低温下では高減衰ゴム支承の免震性能が十分に発揮出来ない可能性があり,温度依存性を考慮することの重要性が示された.今年度は通常の耐震設計で用いられるバイリニアモデルについて温度依存性を考慮したパラメータ同定を行い,これによりゴム支承の低温下でのゴム支承の設計法のための基礎データが得られたいえる.また,温度依存性データと内部温度推定法を用いる事で,繰り返し再開時におけるゴム支承の挙動を自己発熱に起因するものとMullins効果によるものを分離することが可能となった.このことは,Mullins効果のモデル化に必要不可欠であり,Mullins効果のモデル化に向けて着実に研究が進展していると言える.雰囲気温度-30, -20,-10, 23, 40°Cの基で過去に行った超高減衰ゴム支承の正弦波繰り返し載荷試験(振幅:せん断ひずみ175%,振動数:0.5Hz)の結果を用いて,自己発熱の影響を考慮し内部温度に基づき試験結果を再整理した.具体的には昨年度検討した内部温度の推定手法を用いて,繰り返し載荷時の各サイクルの散逸エネルギーより自己発熱量を求め各サイクルの内部温度を求めた.同時に,高減衰ゴム支承の耐震設計時に用いるバイリニアモデルを定義する等価剛性,等価減衰定数などのパラメータを求め,内部温度の関数としてあらわした.その結果,静止状態の初期条件の影響を受ける1サイクル目を除いて,全ての雰囲気温度のケースの各サイクルのパラメータが内部温度の関数として,ほぼ一つの曲線で表されることを確かめた.つまり,異なる雰囲気温度の結果でも内部温度が同じであれば,ほぼ同一の応力-ひずみ関係を示し,高減衰ゴム支承の温度依存性は雰囲気温度では無く内部温度によって支配されることを示した.

次に,耐震設計の実務に於いて高減衰ゴム支承の温度依存性を検討する際に便利なように,耐震設計で高減衰ゴム支承のモデル化に用いられるバイリニアモデルのパラメータの温度依存性を常温時(23°C時)の値で基準化して表し,簡便な数式で表し,その関数のパラメータを最小二乗法で決定した.既往の研究において,繰り返し載荷に伴う軟化挙動(Mullins効果)として考えられていた試験結果も,実際には自己発熱による温度依存性を計測していた可能性がある.本論文で提案の方法で自己発熱による軟化とMullins効果による軟化を分離することが可能となった.そのため特に低温下におけるMullins効果のモデル化は今後の課題と考えている.高減衰ゴム支承の低温下での繰り返し載荷試験を行い,高減衰ゴム支承の力学的特性の温度依存性を検討した.供試体のゴム支承内部に設置された熱電対によって内部温度を計測し,高減衰ゴムの自己発熱によって内部温度と雰囲気温度は大きく異なることが分かった.つぎに,内部温度を簡便に推定する方法を開発し,その方法を用いて雰囲気温度のみで整理されていた試験結果を内部温度で再整理した.その結果,等価剛性や減衰などの力学的特性は雰囲気温度ではなく,内部温度に依存する事を示した.最後に今回の結果を耐震設計において直接利用出来るように,耐震設計で用いられるバイリニアモデルのパラメータの温度依存性を内部温度に基づき示した.当初,小型のラップシアー型試験片を用いた材料試験を行う予定であったが,ラップシアー試験と支承試験の結果の等価性に問題があったため,直接,支承試験を実施した.自己発熱による内部温度の推定方法が確立でき,手順の前後はあったがほぼ順調に研究が進行しているものと判断した.■橋梁モデルを用いた感度解析:昨年度の検討では高架橋モデルの脚1基を取り出した1本柱モデルを用いた簡易的な検討をおこなったため,今年度は,新たに感度解析用橋梁モデルの試設計を行い,モデルを設定する.そのモデルを用いて低温化の影響の感度解析結果をまとめる.この結果を用いれば,常温時の設計において,どの程度の余裕を設定すべきかの事前検討が可能となる.■高減衰ゴム支承を寒冷地において使用する場合の設計マニュアル:高減衰ゴム支承用のバイリニアモデルの等価剛性,1次剛性などの各種パラメータの温度依存性データをまとめて公開する.既に同様なデータは「北海道における鋼道路橋の設計および施工指針」にまとめられているが,この結果は自己発熱の影響の補正を行っていない.本研究では自己発熱の影響を補正した改定資料となる.さらに,低温下でのゴム材料の温度依存性データを取得するために必要な低温下でのゴム材料試験ガイドラインを作成する.このガイドラインでは低温下での材料試験を簡易な方法で行うために,ゴム支承ではなく小型のラップシアーテストによる材料試験を提案する予定である.■Mullins効果のモデル化:昨年度までの結果より,自己発熱による内部温度の推定が可能となったため,自己発熱による軟化と温度一定の基での繰り返し載荷による軟化(Mullins効果)が分離可能となった.そのため,Mullins効果のモデル化をラップシアーテストによる材料試験結果を用いて実施する.28年度が最終年度であるため、記入しない。構造工学■橋梁モデルの試設計感度解析で用いる橋梁モデルの試設計を行う.感度解析においては,現実的な橋梁モデルについて検討する必要があるため,現行の道路橋示方書にしたがって試設計を行いモデル橋梁を確定する.支間35m程度のコンクリート床版橋,支間50m程度の鋼連続高架橋を想定し,各々,免震橋梁として設計した場合と,地震時水平力分散支承として設計した場合について試設計を行う.
バイオマテリアルの物理的操作による口腔粘膜のメカノバイオロジー研究基盤の創製

昨年度にようやくコラーゲンにヒアルロン酸を均一に添加できる手がかりを得られた。なぜここまでこの作成に難渋したかというと、ヒアルロン酸とコラーゲンを単純に混ぜると、ヒアルロン酸のカルボキシル基(マイナス電荷)とコラーゲンのアミノ基(プラス電荷)が結合してポリイオンコンプレックスという沈殿物ができるためであった。この沈殿物は均一な足場材料を作るための障害となることがわかった。pHや加える塩をいろいろ試し、沈殿物ができない条件を見いだし、ヒアルロン酸とコラーゲンを反応させ足場材料の作成に至った。ただし、添加できるヒアルロン酸の濃度は当初の計画よりはるかに薄いもので、メカノバイオロジーの検討まで進むことは厳しいものと考える。ただ、この材料は多孔質であることから、将来的に創に移植したときの創傷治癒に有効と考えられる。この新規足場材を用いて、本年度はメカノバイオロジー解析の技術基盤となるデータベースを作成するよう、できるだけ3DOMMの特徴を解析することを目指した。足場材には不織布を圧接して生体模倣させた微小凹凸環境をコラーゲン製足場材に付与し、口腔粘膜上皮細胞を播種した。作成された培養口腔粘膜上皮は、正常な分化を示し重層化していた。しかし、付与した3次元的な凹凸構造は上皮細胞によって押しつぶされた形態をしめしていたため、生体模倣した微小環境の及ぼす影響の検討は難しかった。コラーゲン・ヒアルロン酸の高分子は、口腔粘膜でも結合組織のが主成分で、海外ではHyalograftという創傷治癒促進材が販売されており、今後のこのバイオマテリアルを利用した培養口腔粘膜の作成にも期待したい。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。組織・細胞のメカノバイオロジー応答を操作するバイオマテリアル開発は、再生工学に用いる細胞外基質や足場材と、細胞・組織間相互作用の調節や最適化のための重要な基盤技術となり得ることが予想されるが、口腔粘膜のメカノバイオロジーに関する知見はほとんどない。そこで3次元口腔粘膜in vitroモデル作製基盤技術に物理的操作を加えることで解析用ツールとして応用すれば、口腔粘膜メカノバイオロジーの研究基盤が構築できると考え、本研究では魚うろこI型コラーゲン製足場材に、ヒトの口腔粘膜結合組織の成分として存在するヒアルロン酸を添加することで、足場材の物性が改変されるかをまずテストする予定であった。平成29年12月、足場材に各々0.5、1.0、2.0%の低分子ヒアルロン酸を添加した試料を作成する予定であったが、予想に反して低分子ヒアルロン酸を添加した際に足場材の成分であるコラーゲンとうまく調合できなかった。コラーゲンの専門家の意見を求めたところ、コラーゲンの架橋方法を変えた上で高分子ヒアルロン酸使用してはどうかという助言を受けた。そのため高分子ヒアルロン酸添加足場材の作成が必要になり、繰越し申請を行い受理されたので、当初の実験計画より後戻りになるが、コラーゲンへのヒアルロン酸の添加を試みた。実際にやってみると、ヒアルロン酸とコラーゲンが非常にイオンコンプレックスを作り易く、出来上がったコラーゲン足場材も、他のプロテオグリカン(たとえばコンドロイチン硫酸)のように均一になっているかの判断が難しく、一様なコラーゲン足場材作成に相当難渋した。要は、単にコラーゲンとヒアルロン酸を混ぜるだけでは不均一な足場材しか作成できないことが続いた。したがって、混ぜ方を変えて作成を試みたところ、ヒアルロン酸濃度は、溶液の粘性の観点からコラーゲンに対して10%であれば均一な足場材が作成可能であることがわかった。ヒアルロン酸の1%

コラーゲン溶液への添加によって足場材の作成という本課題の最も基本的な計画部分でてこずってしまい、細胞を播種する段階まで到達できなかったが、ようやくヒアルロン酸とコラーゲン溶液を均一に添加できる方法を見出せた。残念ながら、残り時間を考えると、メカノバイオロジーの免疫組織化学的解析までは実施できそうにない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。当初の予定の濃度のヒアルロン酸を魚うろこコラーゲンに添加することは不可能であった。したがって、物性そのものの検討はある程度諦め、不織布を押圧することで3次元的な凹凸構造を付与した生体模倣した足場材を作成し、3DOMMの生物学的解析を中心に解析を行う予定である。
良好な経過を取ったくも膜下出血患者についての123-Iomazenilを用いた神経受容体イメージング

良好な転帰を取ったくも膜下出血患者の神経受容体密度を測定するため、くも膜下出血患者13人、健常者12人の計25人で123I-Iomazenilを用いたSPECT測定を行った。SPECT測定はIomazenil投与5-25分後における早期像、及び170-190分後における後期像の2画像を取得した。くも膜下出血患者に関しては更に全員にWAIS-R, NMMSEの2つの神経心理テストを行い、測定に同意を得た9名にはPETによる脳血流測定を行った。神経心理テストにおいてはWAIS-Rで、V-IQ90.7,P-IQで95.2,T-IQ92.2と、言語性のIQで軽度の低下が認められた。MMSEでは27.7点で正常範囲であったが、興味深いことに計算のみできなくなる特徴が見られた。画像解析は脳内の複数の場所に設定した関心領域(ROI)の画素平均値に基づいた。まず、神経受容体密度を定性的に反映する後期像において、対小脳比にもとづく解析をおこなった。患者群では側頭葉内側面で軽度の低下が認められるものの、大部分のROIにおいて有意な変化はみとめられなかった。また、今回の測定例では、神経受容体密度を定量的に比較するため、静脈血採血により123I-Iomazenilの動脈入力関数を推定し、神経受容体結合能(BP)と分布容量(Vd)の解析をおこなった。しかしながら、ボランティア群、患者群ともに解析値にばらつきが大きく、群間比較は困難であることが理解された。今後採血方法に関して詳細な検討をおこない、定量評価方法について検討していく必要がある。こうした実験結果を踏まえると、神経心理テストで正常と評価されているくも膜下出血患者においても、側頭葉内側面(海馬、海馬傍回)の対小脳比での123I-Iomazenilの集積低下から、この部位における神経脱落が生じている可能性があるものと思われた。