hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
英語語彙学習メカニズムへの認知的解明と機械翻訳システムへの応用

これにより、人がどのような基準で母国語と外国語の未知の動詞の意味を推測するか、外国語の言葉の意味を推測する場合に母国語でのlexicalization patternがどのように影響するかを調べることができる。機械翻訳への応用としては、状況依存性に基づいた柔軟で高精度の機械翻訳を実現するために、動詞や名詞の意味が状況によってどのように変化するかを定量的に調べ、知識モデル化に向けて、状況依存性の基礎を連想実験などによって研究した。その結果、モデル化するための見通しを得た。本研究課題では、外国語、とくに英語の学習に焦点を当て、その困難性がどこにあるのかを認知科学実験を通して明らかにすることを目論んだ。その結果、数的な概念で数えられるもの、量的な概念で数えられないものの区別が言語に依存して異なってくることを明らかにした。また、それらの差異のパターンが被験者の年齢によっても異なってくることを見いだした。これらの違いは、概念把握に関わる脳のメカニズムが年とともに変質していくのではないか、ということを示唆している。これは、学習におけるバイアスの変化と捉えることができる。また、日本語の語彙選択のベースとして、どのような語が互いに意味的な関連を持っているかを、日常における言葉の使用に関する調査から、明らかにする試みを行った。その調査のために、連想実験システムを開発した。被験者に刺激語を提示して、その言葉に関する上位概念、下位概念、同義語、反意語などを、答えて貰う、という方法を採用した。本調査の結果をまとめて、最終的には、翻訳に利用できるような類語辞典を作成することを目指しているが、本研究はその枠組みを与えるものである。語彙学習メカニズムの計算機によるシミュレーションに関して、アブダクション機能を備えた帰納論理プログラミングシステムによって、それが一部実現できる見通しを得た。アブダクションは、通常の帰納推論と異なり、ルールを帰納的に推論するのではなく、与えられた例集合をルールによって説明する際に、欠落している背景的なルールなり、ファクトなりを推測して、提案するシステムである。この機能を用いると、例えば、言語的な知識の一部が欠落しているために、ある与えられた例文が正しく構文解析できない場合に、その欠落部分を補うことができる。現在、この機能は欠落知識が単一のルール、あるいはファクトの場合のみ、実現されている。
行動履歴効果と刺激般化

平成13年度は以下に述べる2つの実験を通して、結果事象の類似性が行動履歴効果に及ぼす影響を検討した。実験1タッチパネルつきコンピュータのモニターへの大学生8名の接触反応を、混合定率低反応率分化強化(mix FR DRL)スケジュールで強化した。半数の被験者はFRスケンジュール成分の強化感覚がDRLのそれより長くなるように、残りの半数はその逆になるように各スケジュールの値を調節した。その後、混合定間隔5秒定間隔20秒(mix Fl 5秒F120秒)を呈示した。Flスケジュールでの反応率は、その強化間隔が、かつてのFRスケジュールでのそれと近似しているときには高く、かつてのDRLスケジュールでの強化間隔に近いときには低かった。実験2実験1と同様のmix FR DRLスケジュールに、5、10、15、20、30、40秒の6つのFIスケジュールをプローブとして挿入した。Flスケジュールでの反応率は、その強化間隔が、かつてのFRスケジュールでのそれと近似した値を頂点、かつてのDRLスケジュールでの強化間隔に近い値を底値として、ほぼ組織的に変化した。以上の結果は、過去から現在への強化間隔の変化が小さいほど、過去のそれと類似した行動が現在のスケジュール下で生じることを意味している。平成12年度では先行事象において行動履歴効果と刺激般化との機能的類似性が示されたが、それと同様の知見が、本年度は結果事象において得られた。実験1:強化率の変化が履歴効果に及ぼす影響(1)被験体ハト4羽。(2)手続きハトのキーつつきを連結変間隔低反応率分化強化(tandem VI DRL)スケジュールで強化した。ただし、1つの刺激条件での強化率が、もう1つの刺激条件でのそれより高くなるように、かつ、反応率は条件間で近似するように、スケジュール値を調節した。その後、どちらの刺激条件の下でも、大きな値もしくは小さな値の定間隔(FI)スケジュールを呈示した。(3)結果FIスケジュールでは、その値の大きさに関わらず、かつて低強化率と相関があった刺激の下でよりも、高強化率と相関のあった刺激の下で高い反応率が持続した。実験2:FIスケジュール下での般化勾配(1)被験者大学生10名。(2)手続きタッチパネル付きコンピュータのモニターへの接触反応を、多元変率低反応率分化強化(mult VR DRL)スケジュールで強化した。VRスケジュールのときには、モニター中央に縦5mm横25mmの黒い長方形を含む直径55mmの白い円を呈示し、DRLスケジュールのときには横13mの黒い長方形を含む白い円を呈示した。その後、半数の被験者には実験的消去、残りの半数はFIスケジュールの下で、長方形の横の長さが、10mmから3mm刻みで40mmまでの11刺激のそれぞれを、継時的に呈示した。(3)結果FIスケジュールの下で得られた刺激般化勾配は、その主要な特徴が消去下のそれと共通していた。
機能材料の電子過程に基づく設計と構築

次々世代の新技術や新材料を構築する新物質の開拓を理論並び実験両面から行うことを目途とした研究グループであった。更にその発展を強力に推進する立場から、62年度以降の重点研究への発展をめざす目的を持って本総合研究を推進した。その結果次のような成果をあげることができた。1.重点研究への展開:本研究班から2つの重点研究への発足が内定した。その一つは朽津耕三を代表研究者とする重点研究「励起分子ダイナミックス」として、また、米澤貞次郎を研究代表者とする重点研究「新材料」中「材料機能のメカニズム解析と可能性予測」として62年度より発足が認められた。これらは本総合研究(B)が、充分その機能を果し得たものと自信を深めている。2.物質開拓の名のもとに、非常に沢山の研究が世界中で行われているが、本総合研究の目的は物質の本質を解くための化学及び物理の基礎研究にその重点を置いている。その成果は2回の研究発表会に於てそれを行い、班員外の研究者も加って活発な討論が展開された。即ち第1回目は昭和61年12月5日6日京大工学部分子工学専工第2講義室で行い、演者、井口、米澤、関、森島、諸熊、朽津、笛野、福山の各氏であり、特に笛野の提案した新物質は、岩村らが行っている有機強磁性体の構造と類似し理論と実験の協力関係をよく示す所となった。第2回目は3月15日16日分子科学研究所に於て、上記班員以外の班員による新物質開発の基礎に関する提案を行い、最近に課題となっている高温超伝導体の現況解析並びに今後の理論と実験の協力方法についても、つっ込んだ討論を行い成果をあげることが出来た。62年度以降、新しい発展にそなえて、この1ケ年間で蓄積した業積の展開方法についても有意義な討議を行った。なお班員の所属の移動も激しく、本研究班の活発な研究活動の反映と、とらえている。
次世代ホームネットワークに向けたネットワーク基盤技術の開発

アドレス自動設定手法については、平成16年度のシミュレーションにより、全体のアドレス数に対してどの程度のノード数を収容できるかを評価した。しかし、アドレス爆発問題が発生することにより、予想よりも収容可能ノード数がかなり少なく、実用的に問題があることが判明した。このため、アドレスの競合確率を削減し、さらに最悪時にもアドレス爆発が発生しない手法を新たに提案し、シミュレーションソフトとして実装したうえで実験を行った。この結果、アドレス爆発問題が回避され、ノード収容数も大幅に改善されることを確認した。第2のルーティングテーブルを用いた負荷分散手法については、平成16年度に設計した手法をネットワークシミュレータNS-2上に実装し、パケット到達率を評価指標としたシミュレーション実験を行った。この結果、従来手法と比較すると、パケット到達率についてかなりの改善が見られることがわかり、本方式の有効性を確認することができた。一方、ネットワーク上の通信が飽和している状態では迂回パケットが輻輳リンク以外の通信に悪影響を与えることも確認されるなど、実用化に向けての問題点を把握することができた。今後はこれらの問題点の解決と、パケット到達率だけでは測れないTCP等への影響について調べる予定である。また、上記の成果をとりまとめ、国内研究会にて3件の研究発表を行った。後者については国際会議投稿に向けて準備中である。本年度は、我々のアドレス自動設定手法の有効性を検証するため、シミュレーションソフトウェアを実装し、これを用いて、様々なネットワークの規模に対して必要となるアドレス数の関係を調べた。これにより、ネットワークのノード数に対してどの程度のアドレス数を確保すれば良いかの指標を得ることができた。また、ホームネットワークのような小規模ネットワークを前提として、ルーティングテーブル数を削減するようにアドレス設定手法を工夫し、その性能を評価すべくシミュレーション実験を行った。その結果、まだ検証が不十分であるものの、アドレスの競合確率を増やさずに、ノードあたりのルーティングテーブル数を激減させることに成功した。2つのルーティングテーブルを用いた負荷分散手法に関しては、既存のリンクステート型ルーティングプロトコルを基に、自立分散プロトコルとして動作する負荷分散プロトコルを設計した。このプロトコルでは、各ルータが自立的に、どちらの経路にどれだけのトラフィックを振り分けると良いかを判断して経路制御をする。このため、様々なトポロジに対して有効な振り分けアルゴリズムが必要となる。そこで、多様なネットワーク環境でシミュレーションを行えるシミュレーション環境の構築に着手し、ソフトウェアの実装を行っている。また、バックアップテーブルを用いた耐故障ルーティングモデルについて、国際会議にて発表した内容を拡充し、海外の雑誌論文として発表した。
バングラデシュ農村部住環境中の回虫抗原量と小児の喘息症状との関連

衛生状態が良くなると逆にアレルギー疾患が増加するといういわゆる衛生仮説があるが、それが寄生虫感染率が高い地区においても成立するかどうかについて、これまで我々のバングラデシュ農村部における調査でそれを否定する結果を示してきた。そして小児の気管支喘息有病率と回虫抗原に対する特異IgE抗体価が正の相関を示すことの理由として、住環境中に回虫抗原が存在しそれが吸入抗原として作用する可能性を考慮した。その仮説を証明するため、3年間の研究期間において、方法論的に限界はあるものの回虫抗原を測定する系を作成した。以前の研究と同じバングラデシュ農村部の小児を対象としてISAAC質問票を用いた喘鳴の有無を調査し、それぞれの家庭の室内塵を採集した。対象小児は2001年調査(5歳)と同じ群であり、現地の訪問調査で14歳時における調査が可能であったものは前回非喘鳴群97名(うち今回調査でも非喘鳴は79名)、前回喘鳴群142名中今回も喘鳴群に該当するものは61名であった。すなわち、5歳時点での喘鳴群142名は、14歳時点で61名(43%)が現在喘鳴群であった。2001年に喘鳴のあった群は2011年でも有意に喘鳴があり、2001年に喘鳴のなかった群は2011年でも有意に喘鳴がなかった(p<0.0001 :χ2検定)。これら両群の小児の寝具からハウスダストを採取した。ハウスダスト中の回虫抗原量は、喘鳴群で平均5.25μg/gダスト(95%信頼区間: 1.15-9.36)、非喘鳴群で2.54μg/gダスト(95%信頼区間: 1.67-3.41)で、喘鳴群に多い傾向が見られたが、両者の間に有意な差は認められなかった(p=0.200、t検定)。今回開発した回虫抗原測定系では、回虫の存在しない日本の室内塵からもある程度何らかのものが検出されるなど、未知の交差抗原の存在も考慮される。今後のより精密な検索が必要である。平成21年度中に、予定していた室内塵中の回虫抗原検出の系が技術的な理由により完成を見ず、22年度にバングラデシュにおける野外調査用の費用としての115万円分の繰り越しを行った。上記の竹内らの研究と同一地区での、医師及び専門調査員による症状調査とともに室内塵の採集を実施している。このことは、平成23年4月現在進行中である。アレルギー疾患発症の仕組みを考える上で、これまで既開発国においては、衛生状態の改善につれてアレルギー疾患の発症率が増加する現象を捉えたいわゆる衛生仮説の名の下に、すべてのアレルギー疾患がそれに該当し、従って衛生状態の一つの目安である寄生虫疾患の有無によっても気管支喘息の有病率が負の相関を示すとする説があった。これに対し、実際に回虫感染率が高いバングラデシュ農村部における調査をおこなって来た。これまでに、バングラデシュ農村部における小児の気管支喘息有病率と回虫抗原に対する特異IgE抗体価が正の相関をすることを発表しているが、その機序を解明するために住環境中に回虫抗原そのものが存在し、それが喘息症状と関連するのではないかとの仮説をたてた。そのために、これまでに調査をしたものと同一の集団について改めて喘息症状の有病率を調査し、同時に室内塵の採取を企図した。

平成22年度末から開始できた現地調査は、平成23年度に入っても継続する必要が生じたため研究費は70万円の繰り越しを行った。対象家庭の室内塵の採取やThe International Study of Asthma and Allergies in Childhood(ISAAC)の調査票を用いたインタビュー調査を前年度から継続して行った。さらに調査票に記載された回答の入力整理なども行った。衛生状態が良くなると逆にアレルギー疾患が増加するといういわゆる衛生仮説があるが、それが寄生虫感染率が高い地区においても成立するかどうか、これまで我々のバングラデシュ農村部における調査でそれを否定する結果を示してきた。そして小児の気管支喘息有病率と回虫抗原に対する特異IgE抗体価が正の相関を示すことの理由として、住環境中に回虫抗原が存在しそれが吸入抗原として作用する可能性を考慮した。その仮説を証明するため、3年間の研究期間において、方法論的に限界はあるものの回虫抗原を測定する系を作成した。以前の研究と同じバングラデシュ農村部の小児を対象としてISAAC質問票を用いた喘鳴の有無を調査し、それぞれの家庭の室内塵を採集した。対象小児は2001年調査(5歳)と同じ群であり、現地の訪問調査で14歳時における調査が可能であったものは前回非喘鳴群97名(うち今回調査でも非喘鳴は79名)、前回喘鳴群142名中今回も喘鳴群に該当するものは61名であった。すなわち、5歳時点での喘鳴群142名は、14歳時点で61名(43%)が現在喘鳴群であった。2001年に喘鳴のあった群は2011年でも有意に喘鳴があり、2001年に喘鳴のなかった群は2011年でも有意に喘鳴がなかった(p<0.0001:χ2検定)。これら両群の小児の寝具からハウスダストを採取した。ハウスダスト中の回虫抗原量は、喘鳴群で平均5.25μg/gダスト(95%信頼区間:1.15-9.36)、非喘鳴群で2.54μg/gダスト(95%信頼区間:1.67-3.41)で、喘鳴群に多い傾向が見られたが、両者の間に有意な差は認められなかった(p=0.200、t検定)。今回開発した回虫抗原測定系では、回中の存在しない日本の室内塵からもある程度何らかのものが検出されるなど、未知の交差抗原の存在も考慮される。今後のより精密な検索が必要である。
ニワトリにおける非酵素的糖化化合物の代謝機構の解明

第一に、PHP-THβCとウシ胎児血清がニワトリ胚筋芽細胞のタンパク質合成に及ぼす影響を調べたところ、培養液中のウシ胎児血清濃度が10%の時に、PHP-THβC濃度が4 μM以上になるとタンパク質合成が有意に上昇した。第三に、通常状態における血漿中のグルコース-トリプトファンアマドリ化合物濃度は約1.5 μM、PHP-THβC濃度は約3.0 μMであることが明らかとなった。第一に、グルコース-トリプトファン化合物の一種であり、ピクテースペングラー反応によって生成されるPHP-THβCが、ニワトリ胚筋芽細胞の蛋白質合成に及ぼす影響を調査した。トリプトファンをグルコース溶液に溶解し、保温後にイオン交換樹脂を用いてPHP-THβCを回収した。トリプトファン欠乏培養液を対照区とし、処理区には添加物(トリプトファンまたはPHP-THβC)を段階的に培養液へ添加した。また培養液のIGF-I濃度は0および20 ng/mlの2レベルとした。筋芽細胞のタンパク質合成は標識フェニルアラニンを用いて測定した。その結果、トリプトファン添加は、細胞のタンパク質合成をIGF-I添加区において対照区の146%、IGF-I無添加区では対照区の136%まで促進した。一方、PHP-THβC添加によるタンパク質合成促進効果はIGF-I添加時に対照区の126%、無添加区では対照区の107%にとどまった。以上の結果から、トリプトファン欠乏状態における筋芽細胞では、PHP-THβCはタンパク質合成の前駆体となりえないことが示された。第二に、今までに生体内におけるグルコース-トリプトファン化合物であるトリプトファンーアマドリ化合物およびPHP-THβCの濃度を測定した報告が見当たらない。そこで、トリプトファン過剰飼料をニワトリに給与し、血中におけるトリプトファンーアマドリ化合物とPHP-THβCの濃度測定を試みた。10日齢の単冠白色レグホン雄に、通常飼料およびトリプトファン過剰飼料を給与し、血清中のPHP-THβC濃度をLC/MSを用いて測定した。その結果、生理的な血中グルコース-トリプトファンーアマドリ化合物濃度およびPHP-THβC濃度はそれぞれ約1.5 uM、3 uMであり、これは血中トリプトファンの約10%が糖化していることを示していた。今までに、トリプトファンとグルコースのピクテースペングラ-反応から生成されたPHPーTHβCが、ニワトリ胚筋芽細胞の蛋白質合成を低下させることを見出した。しかし、生体内におけるPHPーTHβCの生理的濃度との関連は不明であった。そこで、トリプトファン過剰飼料を給与したニワトリにおける血中糖化トリプトファン化合物濃度(PHPーTHβCおよびトリプトファンーグルコースーアマドリ化合物)を測定した。10日齢の単冠白色レグホン雄に、通常飼料およびトリプトファン過剰(2%および3%)飼料を14日間給与し、心臓採血により血液を採取した。糖化トリプトファン化合物濃度はLCMSを用いて測定した。トリプトファン過剰飼料給与に伴う血中トリプトファン濃度の変化と糖化トリプトファン化合物濃度の変化の間には有意な正の相関が認められた。また、PHPーTHβCの生理的血中濃度は約5μMおよびトリプトファンーグルコースーアマドリ化合物の生理的血中濃度は約3μMであることが明らかとなった。申請者によって見出されたPHPーTHβCによる筋芽細胞蛋白質合成の低下は、培養液中のPHPーTHβC濃度が0.0252.5μMの範囲で引き起こされていることから、生理的な濃度のPHPーTHβCでも筋肉蛋白質の合成を抑制することが明らかとなった。申請者によって、非酵素的糖化化合物はニワトリの肝臓、脾臓及び腎臓に特異的に蓄積することが明らかとなっている。そこで、非酵素的糖化化合物の蓄積が一部の組織、特に脾臓、肝臓及び腎臓に集中する機構を解明するために、14Cーグルコース用いて、放射性の糖化トリプトファン化合物およびバリンーグルコースーアマドリ化合物を調製した。今後、これらの放射性化合物が肝臓、脾臓及び腎臓の細胞に特異的に取り込まれるか否かを調査する予定である。研究実績の概要に示したように、非酵素的糖化化合物が筋肉蛋白質合成を抑制する機構を解明する研究、および非酵素的糖化化合物の蓄積が一部の組織、特に脾臓、肝臓及び腎臓に集中する機構を解明する研究は順調に進んでいると考えている。これらの結果の一部は、以下のとおり既に学会誌に掲載予定であるともに学会において発表されている。Ryosuke Nishimagi and Kazumi Kita, Influence of beta-carboline producedfrom glucose and tryptophan on protein synthesis of chicken embryo myoblasts. Journal of Poultry Science (2012) In press.西間木

良輔・喜多一美、日本家禽学会第2010年度秋季大会(2010年)、グルコース-トリプトファン化合物がニワトリ胚から採取した細胞の蛋白質合成に及ぼす影響、信州大学西間木良輔・喜多一美、日本家禽学会第2012年度秋季大会(2012年)、トリプトファン過剰飼料を給与したニワトリにおける血中トリプトファン濃度と糖化トリプトファン化合物濃度の関係、名古屋大学非酵素的糖化化合物の蓄積が一部の組織、特に脾臓、肝臓及び腎臓に集中する機構を解明するために、14Cーグルコース用いて、放射性の糖化トリプトファン化合物およびバリンーグルコースーアマドリ化合物を調製した。今後、これらの放射性化合物が肝臓、脾臓および腎臓の細胞に特異的に取り込まれるか否かを調査する。具体的には、ニワトリ胚から筋肉、肝臓、脾臓および腎臓の細胞を調製し、培養液に放射性の糖化トリプトファン化合物またはバリンーグルコースーアマドリ化合物を添加する。一定期間細胞を培養後、培養液を除去し、細胞内の放射能を測定する。ここで糖化トリプトファン化合物またはバリンーグルコースーアマドリ化合物の細胞内取り込みが確認されたならば、ニワトリの肝臓、脾臓および腎臓からホモジネートを調製し、非酵素的糖化化合物を加えインキュベーションする。一定時間後、除蛋白質および脱脂を行い、LCMSを用いて非酵素的糖化化合物を定量する。もし非酵素的糖化化合物が減少していれば、非酵素的糖化化合物が代謝分解されている可能性がある。次に、ショ糖密度勾配遠心分画法により組織ホモジナイズ成分を分画し、同様の実験を行い、非酵素的糖化化合物を分解した成分の同定を目指す。申請者は、タウリンおよびオルニチンがアマドリ化合物とPHP-THβCの生成を抑制することを見出している。そこで、ニワトリ胚筋芽細胞培養系を用い、培養液にタウリンまたはオルニチンを非酵素的糖化化合物と共に添加し、タウリンまたはオルニチンに蛋白質合成の低下を防ぐ作用があるか否かを検討する。次年度の研究費は、備品としてゲル撮影装置に取り付けるデーター処理装置を購入する予定である。この装置は、紫外線照射により蛍光を発する性質を利用した糖化トリプトファン化合物の確認に使用する予定である。残りの経費は、放射性グルコースなどの消耗品、情報収集するための学会参加旅費、実験補助の謝金などに使用する予定である。
液晶ピッチのナノ分子集合の解析と制御

純物質から液晶ピッチを製造、その基本単位構造を解明するとともに基本単位構造の調節により物性が異なる多数の液晶ピッチの製造に成功した。一般的に溶融下で光学的異方性を示す高分子物質溶融物性または伝熱機構は、分子集合単位のディメンションと形態に影響されることが知られている。液晶ピッチは、2次元の板状分子がVan der Waals力によって積層化した集合単位を有し、さらに溶融状態でもこの集合単位は大きさの変化はあるものの、なお存在することを明らかにした。ナフタレン、メチルナフタレン、アントラセン等の純物質から製造した液晶ピッチまたはそれの混合ピッチの集合構造を溶融X-ray回折器、透過型電子顕微鏡を使用し、固体および溶融状態のLc(height of crystallite)とd002(画間間隔)の液晶ピッチの集合構造による違いを明らかにした。ナフタレン、メチルナフタレン、アントラセン等の純物質から合成したメソフェーズピッチを互いに混合し、メソフェーズピッチの性状の変化、および紡糸ピッチのナノスケール組織の変化、さらに圧縮強度、弾性率、強度、熱、および電気伝導性の変化について調べた。その結晶メチルナフタレンにナフタレン系メソフェーズを混合することにより、Lcが低下するが紡糸性は良好で不融化反応性は高いことが明らかになった。また、生成繊維中のナノ組織(プリーツ、フィブリル)は微細化していることもわかった。一方、圧縮強度も向上し、ナノ組織の微細化と対応していることがわかった。メソフェーズピッチ系炭素繊維は優れた機械的特性を示すが、今後の研究によりさらに物性は向上すると考えられている。炭素繊維のさらなる物性向上が最終の目的であるが、そのアプローチとして物性に大きく影響すると思われる微細構造の確認、物性との関係を理解し、制御する必要がある。これまで繊維を構成する基本的な微細構造としてpleat構造が報告されているが、その生成、発達過程に関して組織的には研究されていない。そこで本年度はメソフェーズピッチと紡糸繊維の不溶分の微細組織を確認し、紡糸によるピッチの微細組織の配列とpleatの生成、または熱処理によるpleatの変化について調べた。メソフェーズピッチにはナフタレンメソフェーズピッチを用いた。メソフェーズピッチのピリジン不溶分には、約30nm以下の不溶分微細単位が認められるが乱雑配置されている。紡糸繊維の表面では微細な凹凸は認められるが、規則的なpleat構造及びfibrilは観察できなかった。紡糸繊維ピリジン不溶分ではpleat構造とfibrilの存在が碓認された。異方性ピッチの不溶分の基本単位組織が紡糸時のshearによって配列されたと解釈できる。ピッチ繊維では異方性ピッチ中の溶媒可溶分のためpleat構造の観察ができなかったが、溶媒不溶分は明確に配列されている。1000°Cで炭化した繊維にはpleatとfibrilが明確に観察された。ピッチ繊維ではpleatもfibrilも可溶分のため明確ではないが、炭化によって可溶分が不溶分の形状に従って不溶となり、炭化繊維でpleat、fibrilが明確になると思われる。ピッチ繊維の不溶分は炭化によって収縮し、pleat及びfibrilの形状が繊維全体を占めることがわかった。本年度は、純物質から液晶ピッチを製造、その基本単位を解明するとともに基本単位構造の調節により物性が異なる多数の液晶ピッチの製造に成功した。一般的に溶融下で光学異方性を示す高分子物質溶融物性または伝熱機構は、分子集合単位のディメンションと形態に影響されることが知られている。

ナフタレン、メチルナフタレン、アントセラン等の純物質から製造した液晶ピッチまたはそれの混合ピッチの集合構造を溶融X-ray回折器、透過型電子顕微鏡を使用し、固体および溶融状態のLc(height of crystallite)とd002(画間間隔)の液晶ピッチの集合構造による違いを明らかにした。ナフタレン、メチルナフタレン、アントラセン等の純物質から合成したメソフェーズピッチを互いに混合し、メソフェーズピッチの性状の変化、および紡糸ピッチのナノスケール組織の変化、さらに圧縮強度、弾性率、強度、熱、および電気伝導性の変化について調べた。その結晶メチルナフタレンにナフタレン系メソフェーズを混合することにより、Lcが低下するが紡糸性は良好で不融化反応性は高いことが明らかになった。また、生成繊維中のナノ組織(プリーツ,フィブリル)は微細化していることもわかった。一方、圧縮強度も向上し、ナノ組織の微細化と対応していることがわかった。
ウェーブレット変換の拡張と多次元データ解析への応用

2018年度は昨年度から準備してきた平面における2次元のウェーブレット解析とその周辺に関するさらなる検討を中心に研究を行った.具体的には以下の通りである.1)昨年度開発した平面上における2次元重複ウェーブレット変換の応用と実装に焦点を当てて取り組んだ.変換処理を効率的に行うアルゴリズムを考案し,様々な画像処理問題に対して計算機を用いた数値実験によって提案手法の有効性を検証した.その結果,画像の特徴抽出においてこれまでの性能をはるかに上回る良好な結果が得られた.提案手法の妥当性を確立するために,より多くの実験結果を揃える必要があるため,現在さらなる数値実験を行なっている.結果が揃い次第,論文に投稿する予定である.2)ウェーブレット解析に要求される条件を緩めて,より柔軟な枠組みの中でデータ解析に主眼を置いた線形変換の開発について取り組んだ.データを点列として扱うことで,自由度の高い変換の設計が実現できる可能性を見出した.本手法はグラフ・ネットワークなどの不規則サンプリング領域や,曲面・多様体などのフーリエ解析が不得意とする一般的な領域にも拡張できることが予想され,多方面への展開が期待される.同じくウェーブレットよりも条件を緩めたフレームに対する研究にも継続して取り組んでおり,数値実験の性能評価を行った.また,1)で考案した2次元重複ウェーブレット変換とフレーム理論との関連性も精査している.多次元化および一般化に対する検討がやや遅れている.当初計画になかった2次元における新たな展開による課題が昨年度生じたためである.しかし最終的には当初計画に寄与することが予想される.したがって本研究課題の総合的な成果を考えると,おおむね順調に進展しているとも考えている.次年度は2次元の場合の研究項目を精査しつつ,研究対象の多次元・一般化に向けて理論・応用の両面を意識しながら研究を推進する.ウェーブレット解析は現代数学における調和解析の分野に位置付けられているが,その数学的理論の研究が進められてきた一方で,信号処理やデータ解析などの工学の諸分野における応用研究と連動して発展してきたという経緯がある.本研究はウェーブレット解析に関連するこれまでの歴史的経緯の延長線上にあるものであり,ウェーブレット解析の多次元化について理論と応用の両面からのアプローチを試み,ウェーブレット理論の深化と信号処理への応用及び工学的諸問題の解決について取り組むことを主目的としている.2017年度は初年度のため,本提案課題を進めるにあたり準備的なことについて主に取り組んだ.具体的な研究項目は以下の通りである.1)申請者がこれまでに提案した平面における2次元のウェーブレット変換をさらに改良した.2次元ウェーブレットを用いた画像処理ではしばしば方位選択性が要求される場面があるが,これまでの提案手法は従来のウェーブレット変換よりも方位選択性を改善したものであった.今回はその方位選択性をさらに飛躍的に向上させた.開発した2次元ウェーブレット変換の画像処理に対する性能について,計算機を用いた数値実験によって評価を行い,提案手法の優位性を確認した.2)平面における時間周波数解析手法である二次元のウェーブレット解析について調査研究を行った.フレームとよばれるヒルベルト空間における冗長な関数系に対して,その2次元版のフレームに関連する既存研究のレビューを行った.申請者がこれまでに提案したきた方位選択性を有する2次元のウェーブレット変換との関連性を調べて,本研究課題の位置付けと今後の方向性について再確認した.本研究課題における各サブテーマを当初計画通りに遂行できた上に,新たな共同研究も開始することができたため.2018年度は昨年度から準備してきた平面における2次元のウェーブレット解析とその周辺に関するさらなる検討を中心に研究を行った.具体的には以下の通りである.1)昨年度開発した平面上における2次元重複ウェーブレット変換の応用と実装に焦点を当てて取り組んだ.変換処理を効率的に行うアルゴリズムを考案し,様々な画像処理問題に対して計算機を用いた数値実験によって提案手法の有効性を検証した.その結果,画像の特徴抽出においてこれまでの性能をはるかに上回る良好な結果が得られた.提案手法の妥当性を確立するために,より多くの実験結果を揃える必要があるため,現在さらなる数値実験を行なっている.結果が揃い次第,論文に投稿する予定である.2)ウェーブレット解析に要求される条件を緩めて,より柔軟な枠組みの中でデータ解析に主眼を置いた線形変換の開発について取り組んだ.データを点列として扱うことで,自由度の高い変換の設計が実現できる可能性を見出した.本手法はグラフ・ネットワークなどの不規則サンプリング領域や,曲面・多様体などのフーリエ解析が不得意とする一般的な領域にも拡張できることが予想され,多方面への展開が期待される.同じくウェーブレットよりも条件を緩めたフレームに対する研究にも継続して取り組んでおり,数値実験の性能評価を行った.また,1)で考案した2次元重複ウェーブレット変換とフレーム理論との関連性も精査している.多次元化および一般化に対する検討がやや遅れている.当初計画になかった2次元における新たな展開による課題が昨年度生じたためである.しかし最終的には当初計画に寄与することが予想される.したがって本研究課題の総合的な成果を考えると,おおむね順調に進展しているとも考えている.

来年度も基本的方針としては当初の計画通りに研究を推進する.今年度において計画以上の進展があったが,今後も本課題の研究目的の達成に向けて,当初の計画以上の成果が得られるように取り組む.次年度は2次元の場合の研究項目を精査しつつ,研究対象の多次元・一般化に向けて理論・応用の両面を意識しながら研究を推進する.本課題と関連する研究課題が他の民間団体の研究助成金に採択され,本課題予算で購入予定であった一部の物品が外部資金で調達可能であったため.来年度以降においても,本課題と共同利用可能な物品等の購入を計画するなど,研究予算の使途の工夫をしながら効率的に研究費を使用しながら,それぞれの研究を推進する予定である.前年度生じた未使用額を高性能計算機の購入に充当する予定であったが,製品開発の延期等が発表されたため購入を見送った.次年度は計算機環境の整備を中心に,研究費を効率的に使用する計画である.
表現型分化による遺伝的多様性の保持機構

ある遺伝子の変異体を得ると、その表現型がすべての個体で現れないことは、「ある遺伝型の低い浸透度」として知られている。そこで、同一遺伝子情報を大腸菌の表現型分化を観察するために、表現型分化が起こり出すと、細胞間の違いが増大するように2種類のネガティブフィードバック系を組み込んだプラスミドDNAで大腸菌を形質転換した。具体的には、プロモーターAの下流にもう一方のプロモーターBからの転写を抑えるリプレッサーを導入し、プロモーターAからの転写・翻訳が起これば、プロモーターBの転写は抑えられ、ますますプロモーターAの転写が促進される。同様に、プロモーターBからの転写・翻訳の場合もその逆となる。そして、それぞれのリプレッサータンパクをコードした遺伝子の下流に緑色蛍光タンパク質遺伝子、赤色蛍光タンパク質遺伝子を導入することにより、どちらのプロモーターからの転写、翻訳が行われているかを蛍光顕微鏡観察や、セルソーターでの解析が可能となる。上記のプラスミドDNAで形質転換した大腸菌を用いて、24時間サイクルで最少培地を用いて植え継ぎ、日々の大腸菌が示す蛍光色、蛍光強度、集団の蛍光分布パターンを蛍光顕微鏡と488nmの励起波長を持ったセルソーターで観察した。その結果、2種類のネガティブフィードバックを組み込んだ大腸菌集団は、同じ遺伝子配列を持っているにも関わらず、異なった蛍光色、強度、集団分布を示すことが観察された。つまり、同じ遺伝子配列を持った大腸菌を用いて表現型の分化が観察された。
粘菌変形体における環境応答性結合振動子系のシンクロナイゼーション

本研究は、真性粘菌変形体Physarum polycephalum及びアメーバAmoebaproteusを対象として、外部刺激による応答すなわち個体運動へ至る過渡過程の挙動を調べ、そのダイナミクスを明らかにすることを目指してきた。粘菌変形体の環境応答では、変形体内の化学物質(ATP,Ca^<2+>)振動とこれに制御されたメカニカルな変形体糸(ゲル状糸)の収縮-弛緩振動からなる振動子系が一次元的に結合した集団系として捕らえ、力学系モデルを構築した。そして数値解析より、変形体の先端に外部刺激を与えたときの応答で特徴的な化学物質(ATP,Ca^<2+>)濃度の能動輸送により生ずる空間的シンクロナイゼーションなわち自己組織化過程を再現することを示した。これらの結果はモデル力学系で考慮されたメカニカル振動により生ずる原形質流動を通しての化学物質供給と局所的擾乱による化学反応促進をメカニカル系から化学系へのフィードバック効果、及びゾルーゲル変換が変形体内の化学物質濃度の自己組織化において本質的役割をしていることを示している。Amoebaproteusでは、無刺激の等方的環境下でランダム運動をさせ、その非線形解析を行った。運動を特徴づけるパラメータとして、アメーバ画像の面積と周囲長等の時系列解析よりn次元離散力学系を作り、相関次元が埋め込み次元に対し3,4次元に収束すること、またリアプノフ指数λが正の値を取ることが分かった。以上の結果はアメーバのランダム運動が低次元(ν<4)系のカオス的特性を持ち、一見ランダムな運動が決定論的なダイナミクスに従うシンクロナイズした運動であることを示している。本研究はアメーバの一種である真性粘菌変形体における外部環境応答すなわち個体運動へ至る過渡過程のダイナミクスを明らかにすることを目指し、微生物運動に共通する特性を捕らえるという観点から、典型的なアメーバであるAmoebaproteusの一見ランダムな運動を観測し非線形解析を試みた。Amoebaproteusを無刺激の等方的環境下で運動させCCDカメラにより観測し、その挙動をコンピュータに取込んだ。これらを画像処理し、運動を特徴づける幾つかのパラメータとして、アメーバの面積と周囲長、移動変位の大きさ、移動方向の角度変化等を調べ、それらの時系列の解析を行った。先ず、時系列からn次元ベクトルを構成しn次元(埋め込み次元)空間での相関次元を調べた。これはフラクタル次元の一つの尺度であり、アトラクターの構造を評価する量である。その結果、相関積分C(r)∝γ^νの関係より相関次元νと埋め込み次元nの関係を調べ、-6<logC(r)<-2の領域でνは一定値に収束することが分かった。一方、n次元位相空間における軌道の不安定性を評価する量であるリアプノフ指数はn元離散力学系において微小変位のヤコビ行列よりn個の固有値を推定する方法である。その結果、最大リアプノフ指数が正の値を取ることが分かった。以上のような非線形解析の結果はアメーバのランダム運動が低次元(ν<4)系のカオス的性質を持ち、一見ランダムな運動が決定論的なダイナミクスに従うシンクロナイズした運動であるという知見を得た。
CRPS動物モデルにおける各種薬剤の末梢浮腫抑制効果

慢性疼痛動物モデルでの末梢浮腫の形成を拡散強調MR spectroscopyを用いてADC値とT2値を計測し、CRPS治療薬での浮腫改善を検討した。ノイロトロピンではallodyniaの改善を認めたが、浮腫改善効果は軽度であった。プレガバリン、リドカイン投与ではallodynia、浮腫いずれの改善も得られなかった。また、追加実験で行ったrealtime PCRの検討ではVEGF発現が低下したことから、還流障害が生じた結果、浮腫性変化が生じた可能性が考えられ、CRPSにおいては血管新生促進による浮腫改善効果が期待される。本研究では、ノイロトロピン、抗うつ剤、ガパペンチン、プレガバリンなどの薬剤が慢性疼痛動物モデルの浮腫形成抑制にどのような効果があるかを、拡散強調MR SpectroscopyでのADC値計測およびT2値の経時的計測により観察することを目的とする。平成25年度はラットChungモデル(慢性疼痛動物モデル)を作成し、下腿三頭筋および同部位高位の皮下、足蹠でのT2値および拡散係数(ADC)計測(コントロール)を行い、さらに慢性疼痛治療薬のワクシニアウイルス接種家兎炎症皮膚抽出液(ノイロトロピン)の投与を経腹腔的に行い、モデル作製後42日まで計測を行い、特徴的な浮腫発生時期やその程度を定量評価(T2値、ADC値)した。さらに表面筋電図、歩行機能検査(Sciatic Nerve functional index: SFI)、von Frey FilamentおよびDynamic plantar Aesthesiometer(室町機械)を用いた知覚検査(Allodynia検査)、熱刺激検査で検討した。コントロール群では処置後1日目からADC値が上昇し、T2値は7日目から上昇、この傾向は42日まで継続した。一方、ノイロトロピン投与群ではADC値およびT2値の上昇がコントロールよりも有意に少なく、投与開始後42日まで継続した。このことは慢性疼痛緩和薬であるノイロトロピンには末梢の浮腫軽減作用があることを示唆した。平成26年度にはガバペンチン(提供済み)、リドカイン、ケタミンの投与を行い、各種薬剤の浮腫軽減作用を検討する予定である。本研究ではノイロトロピン、プレガバリンなどの複合性局所疼痛症候群(CRPS)治療薬剤がCRPSの重要な他覚所見の一つである末梢の浮腫形成をどの程度抑制するかを、拡散強調MR spectroscopyでのみかけのADC値計測およびT2値の経時的計測により観察することを目的とした。本研究により治療に難渋することが多いCRPSにおける末梢浮腫軽減効果をどの薬剤が有するか、さらにその機序が明らかになれば、臨床的意義は大きい。今年度は昨年度に引き続きラット腰椎神経結紮モデル(Chungモデル)を作成し、米国より個人輸入したプレガバリンを経口投与を手術後1日および7日目に施行、支配筋である下腿三頭筋および同部位高位の下肢皮下でのT2値および見かけの拡散係数であるADC値の測定を術後1,2,3,5,7日に計測した。歩行機能検査(Sciatic Nerve Function Index: SFI)、von Freyfilamentおよび既存のダイナミックプランタ・エステシオメーター(室町器械)での疼痛閾値計測(allodynia検査)、熱刺激検査で検討した。その結果、プレガバリン投与群では疼痛閾値低下改善や熱刺激耐性は向上したが、歩行機能やT2値の低下、ADC値の低下などの浮腫改善を示す所見は得られなかった。平成28年9月にMR spectroscopy検査およびMRI検査を行っている慶應義塾大学病院MRI室の改装、移転があり、動物のMR撮像ができなかったため複合性局所疼痛症候群(complex reginal pain syndrome: CRPS)は軽微な外傷に続発し、異常な疼痛、allodynia(異常感覚)、局所の浮腫、皮膚温の変化などの症状を呈する難治性疾患である。本研究ではノイロトロピン、プレガバリンなどのCRPS治療薬がCRPSの他覚所見の一つである末梢の浮腫形成をどの程度抑制するかを拡散強調MR spectroscopyでのみかけのADC値計測およびT2値の経時的計測によって観察した。CRPS動物モデルであるChungモデル(腰椎神経結紮モデル)に対してプレガバリン、リドカイン、ノイロトロピンの投与(経口投与および経静脈投与)を行い、支配筋である下腿三頭筋および下肢皮下でのT2値およびADC値計測を行い、alodynia検査、熱刺激検査で検討した。各薬剤でADC値低下(つまり浮腫形成抑制)を示したのはノイロトロピンのみであり、その他の薬剤では優位な浮腫抑制を生じなかった。さらに最終年度には動物モデル腓腹筋からTRI Reagent (Molecular Research Center社製)を用いてmRNAを抽出し、reverse transcriptase (Clontech社製)を用いてcDNAに逆転写した。さらにrealtime PCRをSYBR Premix ExTagII(Takara Bio社製)を用いてDICE thermal cycler (Takara Bio社製)で施行し、TNF-α、VEGFの発現をb-actinをコントロールとして計測した。TNF-α発現量には異常がなかったが、VEGF発現量は1、3、7日目いずれにおいても、処置側で有意に低下を認めた。VEGF低下と浮腫との関係は、VEGF低下によりvascular homeostasisの維持障害が生じ、浮腫性変化が生じた可能性がある。

ノイロトロピンではallodyniaの改善を認めたが、浮腫改善効果は軽度であった。プレガバリン、リドカイン投与ではallodynia、浮腫いずれの改善も得られなかった。また、追加実験で行ったrealtime PCRの検討ではVEGF発現が低下したことから、還流障害が生じた結果、浮腫性変化が生じた可能性が考えられ、CRPSにおいては血管新生促進による浮腫改善効果が期待される。1年間研究期間を延長していただき、プレガバリン長期投与群(術後7日および14日撮影)を今年度施行することと、免疫組織学的検討を加え、研究を完遂する。整形外科学ガバペンチンの提供(米国より輸入)が、本薬剤が麻薬指定薬であったため個人輸入および通関のための厚生労働省麻薬取締部への申請等に予想以上に時間がかかったため。すでに輸入され、実験を開始しているため、遅れは平成26年度には取り戻せると考えています。実験で使用する慶應義塾大学病院のMRIが2015年9月に病院立て替え工事のために移転、かつversion upし、実験用のソフト導入に遅延が生じ、MR spectroscopy計測が一時中断したため。平成28年度の計画として慢性疼痛動物モデル作成のためのラット購入、飼育費などの消耗品購入、免疫組織染色費に使用する。平成26年度にはガバペンチン(提供済み)、リドカイン、ケタミン(入手済み)の投与を行い、各種薬剤の浮腫軽減作用を検討する予定である。推進方向については申請の通りである。課題(ガバペンチンの輸入)はすでに解決済みである。未使用額の発生は効率的な物品調達を行った結果であり、次年度の研究費と合わせて消耗品購入に充てる予定である。平成26年度の計画として、慢性疼痛動物モデル作成としてラット48匹の購入、飼育費などの消耗品購入、アメリカ手の外科会議での成果発表旅費に使用する。
単結晶ナノチューブアパタイトの応用

本年度は昨年度に引き続き研究推進の障害となっている多量の単結晶ナノチューブアパタイトの作製方法を追求すると共に、当初の目的にある歯科材料として利用できるかを検討した。合成方法は、基本的にはリン酸2水素アンモニウム1.38gを200mlの蒸留水に溶解し、80度に加温後10%炭酸アンモニウムでpHを8.0に調整した溶液に酢酸カルシウム3.35gを200mlの蒸留水に溶解して滴下した。滴下終了後に0.1Mフッ化水素をさらに滴下し、合成粉末を水洗、乾燥して回収した。単結晶の中心に空洞を作成するためには、回収した粉末0.1gに対し0.1M乳酸脱灰液pH2.54.5のものを10ml用い、221日間脱灰してチューブ状の穿孔の形成状態を観察した。これまでの研究から結晶の空洞化率を上げるためには急速な脱灰より低速の方が遊離であると判断し、脱灰液に0.3mMのHA(ヒドロキシアパタイト)を溶解した。さらに脱灰時に溶液に粘性を持たせることにより脱灰速度が抑制され、結晶性の弱い部分から脱灰が進行すると思われたため、CMC(カルボキシメチルセルロース)を0.10.05%混入させた脱灰溶液やグリセリンあるいはゼラチンを用いたものも作成して検討した。また、脱灰中に溶出したイオンの濃度が上昇すると、微結晶の再沈着やamorphous calcium phosphate様の構造物の沈着がみられたため遊離したCaイオンの沈着を防ぐためキシリトールの添加を試みた。その結果HAやCMCを混入しない溶液よりも混入した方が空洞化率は増大したが、CMCは水洗で絵除去するのが困難で粉末が塊状になってしまった。20%のキシリトールを添加すると空洞化率が上昇したが、必要な空洞化率は得られなかった。グリセリンないしゼラチンを混入する験でも十分な気孔率を得る条件までには達していない。単結晶ナノチューブアパタイトの応用研究をする際に多量の結晶が必要となったが、これまで作製していた方法では1回の合成で少量しか出来ず、量が不足することが明らかとなった。合成装置自体の大型化は実験室では不可能であるので、本年度は短時間でより効率的に合成する方法を検討した。合成初期に効率よくカルシウム欠損型アパタイトを作製するため、初期の溶液温度を40±1度とした、その後徐々に加温し、最終的に80±1度で合成を行い、全ての溶液の滴下が終了してから、溶液中に0.1Mのフッ化水素を添加した。添加の方法は、短時間(5分間位)に多量に添加する方法と、少量を30分位かけて滴下する方法を比較したが、時間をかけて添加する方がフッ素の量が少なくても比較的結晶性の良いものが得られるようにみえた。また、滴下終了後にpHを調整しながら結晶成熟期間を長く取るほうが結晶性の良いものが出来たが、このことは、合成の終了した結晶中央にナノスペースの孔を空けるため乳酸に浸漬したとき、かえって孔が空きにくくなることがわかった。これは時間をかけて結晶成熟を起こすと、外部の結晶の溶解性が低下するためと考えられた。さらに、溶液中に残存しているカルシウムとリン酸イオンがフッ素の作用により新たな結晶として沈着することも示された。また、孔を空けるための脱灰は、これまでpH4.5の0.1M乳酸を50°Cに加温し3日間浸漬していたが、結晶性が良くなると中央部が溶解されない場合もあった。脱灰時間を短縮するために脱灰方法も検討した。脱灰は、pH2.5の0.1M乳酸を50°Cに加温し、1日間浸漬した場合でも有効であった。今後は温度調整とHFの添加時間および脱灰pHの調整により、より短時間で多量のチューブ状の単結晶アパタイトを作製する条件をさらに検討すると共に、応用実験を行う予定である。本年度は、昨年度に引き続き、多量の単結晶ナノチューブアパタイトを合成する方法を検索した。合成方法としては、リン酸2水素アンモニウム1.38gを200mlの蒸留水に溶解し、80度に加温して炭酸アンモニウムでpHを8.0に調整したものに、酢酸カルシウム3.53gを200mlの蒸留水に溶解したものを滴下して合成した。滴下中のpHの調整には10%炭酸アンモニウムを用いた。滴下時間は150分前後で、滴下終了後3060分間80度・pH8.0を保ち400ml当たり0.8mlのフッ化水素を滴下した。フッ化水素添加後1030分間放置し、合成された粉末を数回水洗し乾燥した。脱灰による結晶中央部の穿孔を効率よく行うため、得られた粉末をさらに細かく粉砕し、0.1MでpH2.5に調整した乳酸、塩酸、ギ酸による脱灰穿孔像を比較した。脱灰条件は50度3日間である。その結果、乳酸と塩酸ではほぼ同様の穿孔像が観察されたが、ギ酸では穿孔像はほとんど見られなかった。なお、フッ化水素を添加せず、合成時間をやや延長した合成系も作製し穿孔を試みたが、この結晶では脱灰後の中央穿孔像はほとんど見られず、むしろ結晶周囲から溶解されている像が多くみられた。なお、年度の始め頃に攪拌装置が故障したため、既存の装置を代用品として使用したところ、穿孔像が全く形成されなくなった。

原因を突き止めるのに時間がかかったが、結論として、合成初期から中期の段階で合成中の溶液の攪拌が不十分だと、結晶性の悪いアパタイトがほとんど出来ないことが判明した。そこで、購入予定にはなかったが、既存のものよりかなり強力なトルクを持つホットプレートスターラーを購入した。この装置の導入により、攪拌力や温度調整が安定し、より合成条件が均一になった。今年度の研究結果より、単結晶ナノチューブアパタイトの合成条件を一つに決定した。実験装置が故障したので既存の装置を利用して結晶合成を行ったが、結晶穿孔像が観察されなくなった。回転力などは見た目にはそれほど低下しておらず、また合成初期の攪拌が結晶性にこれほど大きく影響することを想定していなかったので、原因追及に時間がかかってしまった。今年度予算では備品の購入予定もなかったため、脱灰液の濃度やpHの調整で穿孔像が得られると考え、かなり多数の条件を設定して実験を行ったが、結局脱灰条件の変更では結晶穿孔像を形成することは出来ず、やむを得ず強力ホットプレートスターラーを購入して解決した。また、単結晶ナノチューブアパタイトの合成条件は今年度の研究で決定したが、気孔率を上げるための条件設定がなお不十分であり、その研究に時間が取られている。本年度は昨年から行っている多量の単結晶ナノチューブアパタイトの作製方法を追求すると共に、その一部を生体に応用する実験を行った。合成方法は、リン酸2水素アンモニウム1.38gを200mlの蒸留水に溶解し、80度に加温後10%炭酸アンモニウムでpHを8.0に調整した溶液に酢酸カルシウム3.35gを200mlの蒸留水に溶解して滴下した。滴下時間は120分間で終了後に0.1Mフッ化水素を滴下した。滴下後3060分前後放置し、合成粉末を水洗、乾燥して回収した。その際、HFの滴下量を任意に変更して結晶の耐酸性を比較した。回収した粉末0.1gに対し0.1M乳酸脱灰液pH2.52.8のものを10ml用い、24日間脱灰してチューブ状の穿孔の形成状態を観察した。現在の所、穿孔による気孔率は一定せず、同条件で作製してもほとんど穿孔が形成されない場合もあり、原因究明をつとめている。年度後半に、気孔率2030%程度のものを用いて動物実験を行った。実験は抜歯窩の治癒過程にこのアパタイトがどの様な影響を与えるかを検索したもので、生後4週のウイスターラット雄の上顎大2大臼歯を抜去し、抜歯窩に1030mg前後のアパタイトを埋入した。埋入は生理食塩水で泥状にしたアパタイトを注射器で押し込む方法としたが、出血などで埋入量を規定するのが困難であったので、現在方法を検討中である。観察対照は抜歯後そのまま放置した抜歯窩で、埋入後1週間の試料を比較してみたが、試料間のばらつきが大きく明確な差が見られなかった。今後埋入方法の検討と短期および4週以上の長期にわたる変化を脱灰および非脱灰試料を作成して検討する。なお、研究期間の後半で、実験室の火災があり設備が使用禁止となったので、実験を十分行う事が出来なかった。昨年来、結晶合成後の脱灰による穿孔方法を検討し続けているが、気孔率を上げることが困難で、この条件検索に時間が取られ動物実験および他の応用実験が遅れている。また、大学共同実験室で火災があり、原因が明確にならないため警察による立ち入り禁止区域が設定されたまま4ヶ月過ぎても未だに解除されていない。私が実験しているドラフトがこれと隣接しており、電源がカットされたままで現在使用できない。他の場所からドラフト以外の機器の電源を取って実験を再開しつつあるが、電源の制限があり研究の遅れを引き起こしている。