hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
生体表皮下組織の高精度検出・診断のための低コヒーレンス光干渉測定システムの研究

本年度は、前年度に行ってきた生体内構造検出の基礎実験を踏まえて、二次元の生体表皮下構造およびin vivo計測を念頭に置いて研究を進めた。さらに、屈折率と厚さ同時測定法を生体組織に適用して、幾何学的構造解析を行うための基礎データを取得した。(1)生体組織の低コヒーレンス光イメージング(0CT)の基礎実験を行い、ヒト歯牙、爪等の硬組織や頭皮などの皮膚組織のin vitro二次元断層像検出を行った。(2)信号処理系の雑音の低減とデータ取込み時間の短縮を図り、1mm^2で〈5分(100×100データ)のデータ取得を行った。(3)生体のin vivo測定のためのマイクロレンズ付光ファイバプローブ光学系、および測定サンプル用可動台の設計・作製を行った。(4)我々の考案した低コヒーレンス光干渉をベースとする屈折率と厚さ同時測定法を生体組織に適用してin vitro計測を行い、硬・軟組織の各種生体組織の屈折率データを取得した。これと(1)の生体断層像検出とを融合して、高分解能な幾何学的構造解析手法を提案した。(5)OCTにおいて基準面を同時に走査する新たな生体組織の屈折率と構造の検出手法を提案し、マウス頭皮の屈折率、および幾何学的構造検出を行った。(6)さらに生体組織の屈折率測定の応用として生体機能解析について検討し、生体膜(腸間膜)の相転移を検出する新たな手法を提案・検討した。本年度は、申請者らがこれまでに行ってきた一次元の生体内構造検出の基礎実験を踏まえて、二次元の生体表皮下構造を分解能10μmで検出することを目的として研究を進めた。さらに、独自に考案した屈折率と厚さ同時測定法を生体組織に適用して、幾何学的構造解析を行うための基礎データを取得した。(1)マイクロレンズ付光ファイバプローブの二次元走査のための集光レンズ光学系、および測定サンプル用可動台の設計・作製を行った。(2)信号処理系の雑音の低減とデータ取込み時間の短縮を図り、1mm^2で<10秒のデータ取込み・処理を目標としてデータ取得を試みた。(3)生体in vitro計測を行い、測定系の安定性、データ取込み時間、検出分解能を評価し、擬似生体中において奥行き方向、断面内において共に10μm以下の分解能を得た。(4)我々が独自に考案した低コヒーレンス光干渉をベースとする屈折率と厚さ同時測定法を生体組織に適用してin vitro計測を行い、硬・軟組織の各種生体組織の屈折率データを取得した。これと生体内構造検出の基礎実験とを融合して、新たな高分解能な幾何学的構造解析手法を提案した。(5)以上の成果を踏まえてナノ秒生体レーザアブレーションと前項のin vitro計測を融合して評価するための測定系の改善および試作を行った。
精神生理学的指標を用いた発達障害児の感覚情報処理機能障害評価の開発

感覚刺激に対する特異的な反応(感覚調整障害)を示す発達障害児の評価方法について、精神生理学的指標による検査を開発することが本研究の目的である。今年度は、発達障害児データについて感覚調整障害の指標として現在利用されている行動質問紙「日本感覚インベントリー:JSI-R」と触覚刺激によって誘発される精神性発汗との関連性について検討した。対象は、研究参加への同意が得られた軽度発達障害児27名である。平均年齢は9才4ヶ月であり、男児24名、女児3名である。精神性発汗はスキノス製発汗計SKD-2000を使用し、対象児の右手母指球部にて測定した。発汗誘導刺激は日本版感覚統合検査の下位項目である触覚感知の手法を転用した。これは前腕部をナイロン糸にて1.8gの圧で刺激するものである。刺激は連続3回行い、その際に生じた発汗量の変化を、刺激提示直後の発汗量に対する刺激後の最大発汗量の割合(発汗変化率)として各々算出した。また反応の馴化傾向をとらえるため12回目及び23回目の発汗変化率の差についても算出した。分析の結果、JSI-Rにて「感覚探求」及び「感覚過敏」の傾向を示す群は発汗における馴化が生じにくい傾向、JSI-Rにて「低登録」の傾向を示す群は発汗変動率が低い傾向がみられたが、統計学的有意差は認められなかった。またJSI-R下位項目スコアと発汗特性の関係では、JSI-R体性感覚系44項目中、11項目に発汗変化率もしくは馴化傾向において統計学的有意差が認められた。以上の結果より、発達障害児にみられる感覚情報処理の特性(感覚調整障害)の一部は精神性発汗と関連性を持つことが示唆された。しかし行動特性から予測された発汗傾向を一貫して示してはおらず、精神性発汗測定を用いた発達障害児の感覚情報処理機能障害評価の妥当性を十分に示すことはできなかった。感覚刺激に対して特異的な反応を示す発達障害児の評価方法について、精神生理学的指標による検査を開発することが本研究の目的である。今年度は、健常成人を対象として、検査手順の確定および分析方法の検討を行った。検査方法については、これまで発達障害リハビリテーション領域にて用いられている感覚情報処理機能検査(感覚統合検査、感覚入力反応検査、PEP-R)の検査項目の一部と精神生理学的指標としての局所発汗量測定を組み合わせた検査手順を確立した。すなわちデジタル発汗計を、対象者の拇指球付近に装着し、(1)ナイロンフィラメントによる皮膚刺激、(2)フラッシュライトによる視覚刺激、(3)ベルによる聴覚刺激等を提示し、これらの感覚刺激入力に対する精神性発汗量をmg単位で測定した。測定の状態は、パソコンに接続されたムービーカメラによって録画した。測定手順の問題点としては、当初の予測以上に精神性発汗量が安定せず、測定のためのベースライン設定が困難なケースが認められた。そこで刺激入力前に閉眼にて精神的鎮静を促す方法や単調な視覚刺激を繰り返し提示するなどの手順を追加することにより、若干の改善が認められた。また分析方法については、発汗波形の変動パターンの個人差が著明であることが確認され、これらの個人差に出来る限り影響を受け難い分析方法を検討した結果、刺激入力直前の精神性発汗量と刺激入力後の最大発汗量の比率を求め、連続刺激に対するこの数値の馴化傾向を分析する方法が簡便かつ有用であった。さらに発汗パターンについては、先行研究にて示されている発汗パターン分類等を参考に、本研究にて採用する発汗パターン類型について検討した結果、6型程度のパターンにて分類可能であることが示唆された。今年度は、昨年度確立した精神性発汗測定手順にて、健常成人・児童及び発達障害児の測定データを収集、さらに健常成人・児童のデータ分析を実施した。測定方法は、デジタル発汗計を対象者の拇指球付近に装着し、(1)ナイロンフィラメントによる皮膚刺激、(2)フラッシュライトによる視覚刺激、(3)ベルによる聴覚刺激等を提示し、これらの感覚刺激入力に対する精神性発汗量をmg単位で測定した。発達障害児に対するデータ収集では、一部の対象児が落ち着いて測定できないなどの問題が生じたため、検査協力がより得られやすいよう検査中に無意味刺激として提示する視覚刺激を発達障害児が好む画像に変更し、さらに発汗測定部位である上肢を動かすことがないように対象児に分かり易い指示にて提示するなど測定手順の一部を修正し、約30名の測定を実施した。データ分析は、感覚情報処理関連の行動指標として現在利用されている行動質問紙(Sensory Profile for Adolescent/Adult及び日本版感覚インベントリー:JSI-R)と精神性発汗パターンとの関連性について検討した。健常成人41名を対象とした研究では、行動質問紙で示された行動特性と発汗パターンとの間に一定の関連性が示唆され、また感覚過敏の行動特性を示す群では触刺激に対する発汗量変化にて統計学的有意差が示された。健常児24名を対象とした研究では、感覚刺激に対して特異的な行動特性を示す群に高い発汗量変化の傾向が示唆され、とくに固有受容覚刺激に対する発汗量変化において有意差が認められた。

しかしながら健常成人・児童ともに、発達障害児に認められるような著明な感覚調整障害はなく、精神性発汗においても明確な特性の違いは認められなかった。感覚刺激に対する特異的な反応(感覚調整障害)を示す発達障害児の評価方法について、精神生理学的指標による検査を開発することが本研究の目的である。今年度は、発達障害児データについて感覚調整障害の指標として現在利用されている行動質問紙「日本感覚インベントリー:JSI-R」と触覚刺激によって誘発される精神性発汗との関連性について検討した。対象は、研究参加への同意が得られた軽度発達障害児27名である。平均年齢は9才4ヶ月であり、男児24名、女児3名である。精神性発汗はスキノス製発汗計SKD-2000を使用し、対象児の右手母指球部にて測定した。発汗誘導刺激は日本版感覚統合検査の下位項目である触覚感知の手法を転用した。これは前腕部をナイロン糸にて1.8gの圧で刺激するものである。刺激は連続3回行い、その際に生じた発汗量の変化を、刺激提示直後の発汗量に対する刺激後の最大発汗量の割合(発汗変化率)として各々算出した。また反応の馴化傾向をとらえるため12回目及び23回目の発汗変化率の差についても算出した。分析の結果、JSI-Rにて「感覚探求」及び「感覚過敏」の傾向を示す群は発汗における馴化が生じにくい傾向、JSI-Rにて「低登録」の傾向を示す群は発汗変動率が低い傾向がみられたが、統計学的有意差は認められなかった。またJSI-R下位項目スコアと発汗特性の関係では、JSI-R体性感覚系44項目中、11項目に発汗変化率もしくは馴化傾向において統計学的有意差が認められた。以上の結果より、発達障害児にみられる感覚情報処理の特性(感覚調整障害)の一部は精神性発汗と関連性を持つことが示唆された。しかし行動特性から予測された発汗傾向を一貫して示してはおらず、精神性発汗測定を用いた発達障害児の感覚情報処理機能障害評価の妥当性を十分に示すことはできなかった。
産後うつ等による夫婦の危機変化の惹起要因と克服要因に基づき解析するコホート調査

本研究の目的は,健全な子どもを育むための原点である夫婦において,特に危機的様相(クライシス)が高いと予想される出産後からの夫婦関係の経年的な現状並びに,その関連要因を明らかにすることである。今年度は高知大学で取り組んでいる【エコチル調査高知ユニットセンター】の協力を得て8歳児の学童期検査における追加調査として【夫婦関係】に関する質問紙調査を学童期検査に同伴した母親を対象に実施すべく,準備を行った。準備内容は,1研究者自身が【エコチル調査高知ユニットセンター】に登録し,追加調査の許可を得た。2夫婦関係の質問紙内容を作成した。3質問紙は【エコチル調査高知ユニットセンター】のデータも活用するためレッドキャップにて作成した。現在は適切に調査するために当該大学の倫理審査を受けている段階である。妊娠分娩経過が順調に経過し健児を得た夫婦を対象に,夫婦其々のグラフィックデータ,心身の健康状態,夫婦満足度及び子どもの発達状態等々の実態と関連を「出産直後」,「出産後1ヶ月」,「出産後1年」,「出産後2年」,「出産後3年」の時点で縦断的に調査表にて明らかにしたいと考えていた。しかし,研究者自身が大学を異動し予定していた地域に出向いて協力を得ることが困難な状況となり,【エコチル調査高知ユニットセンター】の協力を得て,追加調査として実施することとしたため,その手続き等に時間を要した。また,研究の目的自体の変更はないものの,調査対象者が母親のみとなることや,当初予定していた具体的な調査内容からは修正が必要となった。当該大学の倫理審査承認後,【エコチル調査高知ユニットセンター】の協力を得て8歳児の学童期検査における追加調査として【夫婦関係】に関する質問紙調査を学童期検査に同伴した母親を対象に実施する。今年度内実施する学童期検査は数回であるため,研究に協力していただける対象者をできうる限り確保する。得られたデータと【エコチル調査高知ユニットセンター】が積み重ねてきた経年的データを統合し,本研究の目的に沿った分析を進めていく。夫婦が出産後の危機的状況を乗り越え,離婚にいたることなく家族として健全に成長していくための,保健・医療・福祉・教育における重要な基礎資料となるための結果を導き出したいと考えている。文献検討,必要物品等,継続しながら研究を進めているが,共同研究者への配当費用が少ないこともあり,共同研究者が使用しなかったことによるものと考える。
構文動機の理論化と日本語中級文法教材への応用

外国人学習者が日本語を使えるようになるためには、「頭の中にある概念を言語化するのに、なぜその構文を使うのか」という「構文動機」を記述し提示する必要がある。本研究では、現代日本語の「構文動機」をさぐり、その動機を枠組みとする日本語学習者用の中上級文法教材を試作した。1)既存教材の調査分析、及び学習者の誤用分析を通して、学習者の文法習得の困難点を分析した。2)困難点の解決のために「構文動機」を学習者にできるだけシンプルなルールとして提示することを試みた。3)上記をもとに教材という形に試作した。4)日本語教育現場の教師、及び、文法研究者、計4名に本教材の各練習問題が効果的であるかどうかをモニターしてもらい、そのコメントを練習問題とともにデータベースとしてまとめ、日本語教師が文法教材を改定していく過程を追跡できるようにした。構文動機としては、次の観点を中心にすえ、各文法項目間の関係づけをしていくことが、中上級レベルの学習者に必要だという考えに至り、さらに教材の改定を進めている。1)その文の使用状況(聞き手配慮の有無、話しことばか書きことばか、好悪感情など)2)その文の視点3)節や文の述語は意志的にコントロールできるのかできないのか。以上の観点はボイス、アスペクト、ムード、テンス、複文の接続などの構文の選択要因として重要なものであり、学習者が適切な構文を生成する上で助けとなるものと考える。人称を明示的に表さない日本語の場合、話者のことを言っているのか、他者のことを言っているのかを、述語から判断していかなければならないが、構文動機を記述した文法教材は文の生成のためだけではなく、文の理解のためにも役立つものと考える。日本語は何を主題として選び、どこに視点を置くかによって、構文の選び方が変わり、文末の形が変わる。そのために構文の形や文末から、省略された主語が話者自身であるか、相手なのか、あるいは他者なのかが、わかったりする。「構文動機」をいかに記述するか、また、どのような練習問題によって、学習者に習得させるかが問題である。平成11年度は、1.既存教材の調査分析、及び学習者の誤用分析を通して、学習者の文法習得の困難点を分析した。2.「構文動機」を意識した文法教材の試作版を簡易印刷して完成した。試作の過程では、各文法事項について、1)その文法の意味、用法は何か(統語論、意味論、語用論のレベルまで)といった言語理論、2)教材中の例文および練習問題が、学習者の気付きを高め、習得させていく方法になっているかどうかといった教材論、の両面において議論を重ねた。そのために、電子化テキストなど実際の使用傾向の調査、作成したものの授業での試用結果の検討などもおこなった。3.教材の作成者以外の視点から、試作教材を評価してもらう必要を感じ、日本語教育の現場の教師、日本語の文法の研究者に試作教材(全10課分)についてコメントをもらい、これを各問題とともに、データベース化することにした。本年度はコメントの収集、データベース設計が、ほぼ終わり、データ入力中である。昨年度には、「なぜその構文で言語化するのか=構文動機」を理解させるための理論および指導方法を検討し、10課構成の「中上級日本語文法」という試作教材にまとめることができた。本年度はこれを使って、授業をおこない、教材の使用後の評価研究を行った。これは教材としての問題点(文法解説、用例、練習問題など)を検討する作業であると同時に「構文動機」の理論の不備を洗い出す作業でもあった。

その結果、構文動機として、次の観点を中心にすえ、各文法項目間の関係づけをしていくことが、中上級レベルの学習者に必要だという考えに至り、さらに教材の改定を進めている。1)その文の使用状況2)その文の視点3)節や文の述語は意志的にコントロールできるのかできないのか。以上の観点はボイス、アスペクト、ムード、テンス、複文の接続などの構文の選択要因として重要なものであり、学習者が適切な構文を生成する上で助けとなるものと考える。人称を明示的に表さない日本語の場合、話者のことを言っているのか、他者のことを言っているのかを、述語から判断していかなければならないが、これは学習者にとって、難しいことである。構文動機を記述した文法教材は文の生成のためだけではなく、文の理解のためにも役立つものと考える。また、昨年度、日本語教育現場の教師、及び、文法研究者、計4名に本教材の各練習問題が効果的であるかどうかをモニターしてもらったが、そこから得られたコメントを練習問題とともにデータベースとしてまとめ、日本語教師が文法教材を改定していく過程を追跡できるようにした。これは、悪い練習問題、失敗した練習問題がどのようなものであったのか、どう改善していったのかを記録として残せ、今後の教材開発に役立つのではないかと思う。
精神障害者のリカバリー支援プログラム(IMR)の実践研究

本研究では『リカバリーと病気の自己管理プログラム』(以下、IMR)の実践(第一・第二段階)、予備的効果検討(第一・第二段階)、日本版配布資料の開発を行った。第一段階の試行的実践では、IMR参加後は参加前と比べ参加者の地域生活ニーズに有意な減少が認められたが、第二段階ではニーズ・QOLとも有意な変化はなかった。参加者からは前向きなフィードバックが得られ、有害事象の報告もなく、IMRの実施可能性が示唆された。最後にIMR参加者と関係スタッフへの聞き取りを基に、日本の文化と社会システムにより合致したIMR配布資料を開発した。本年度は、より多くの施設・機関に呼びかけて行うアンケート調査を伴う実践研究に先立ち、研究代表者が地域の精神障害者の通所施設においてIMRを5か月にわたり試行的に実践した。プログラムに参加した当事者及びスタッフからのフィードバックを受けて、IMRの最も重要な道具である「配布資料」の内容を日本の文化や社会システムに合わせて修正し、また、当事者が見やすい、フォーマットで提供をするためにレイアウトも改善した。本研究の対象となるプログラムは、米国で開発されたものであり、配布資料に米国在住の人々の生活や社会システムに基づいた説明などが豊富に掲載されている。IMRプログラムは、科学的根拠のあるプログラムとして注目されているが、日本での実践の普及のためには、日本人の文化や社会制度に併せた配布資料へと内容を修正する必要があった。そのため、本研究において、配布資料の内容をそのような方向で修正ことに大きな意義があると思われる。また、次年度以降に実施する実践研究のために、広く都内の精神障害者の通所施設に呼びかけをし、IMRプログラム及び実践研究の内容についての説明会を開催した。さらに、実践研究に参加する施設・機関のスタッフを対象に、IMRプログラム実践をするための研修会を開催し、実践的な研修を提供した。なお、試行的プログラムの実践結果については、精神障害者リハビリテーション学会で発表を行った。参加前と参加後の精神障害者の地域生活ニーズ尺度等を測ったところ、プログラム参加者には、改善の方向へ統計的に有意な変化がみられた。本研究は、精神障害者に対する科学的根拠に基づく支援プログラム(EBP)の1つである「Illness Management and Recovery(以下、IMRとも記す)」の実践研究である。本研究の対象となるプログラムは、もともと米国で開発されたものである。本研究で、昨年度、米国の文化や社会制度に合わせた記述内容を、日本人の文化や社会制度に合わせたものへと修正した「配布資料(日本版)」を用いて、複数の実践現場で実践研究を行った。実践研究には、2つの病院、4つの障害者支援施設の参加があった。本研究の研修を受けたスタッフが、IMRプログラムの実践を行った。プログラムへの参加は、各施設で説明会の後、任意で参加者を募り、施設・機関ごとに38名の参加を得て実施された。参加者及び、比較対象群の調査協力者には、プログラム実施前及びプログラム実施後に調査を実施した。プログラムは、概ね週に1回、2時間程度で、実施され、9つのテーマを実践するために、1つのテーマに2セッション程度必要とし、1カ所あたり18セッション程度必要であることが確認された。IMR実践施設のスタッフに対しては、研究代表者及び研究協力者がスーパービジョンを提供した。個別の施設へのスーパービジョンは合計3回、研究代表者の本務校におけるグループ・スーパービジョンは合計4回実施された。スーパービジョンでは、本プログラムを日本で実践する上での課題とともに、工夫や留意点が明らかとなった。参加施設相互に工夫点などを持ち帰り、実践に活用できた。配布資料には、参加者からの意見も寄せられ、さらなる修正のための情報として蓄積している。また、実践上の工夫点や、参加者の感想も寄せられている。参加者からの評価は高く、次年度以降の継続参加を希望する者が多い。各施設・機関でも、引き続き次年度に実施することとなった。本研究は、精神障害者に対する科学的根拠に基づく支援プログラム(EBP)の1つであるIMR(リカバリーと病気の自己管理)プログラム(以下、IMRプログラムと記す)の実践研究である。2010年度も、実践研究協力施設6施設のうち4施設において、引き続きIMRプログラムを実施した。概ね週に1回、2時間程度、46か月程度のクールで実践を行った。また、実践研究協力施設のスタッフに対しては、グループ・スーパービジョンを提供した。日本の文化と社会システムに合致したプログラム運用方法と配布資料の開発をするために、プログラム参加者を対象とした質問紙調査と、実践研究協力施設のソーシャルワーカー等を対象としたフォーカス・グループ・インタビュー(FGI)を実施した。その結果、配布資料については、専門用語の訳語、質問の構成の改善の提案、書き込み式にしたほうが良い部分などについて指摘があった。運営の仕方については、第1テーマへの取り組みに時間がかかること、リカバリー目標を確認しながら、各テーマをすすめることが困難になることがあることなどの指摘があった。

さらに、IMRの予備的な効果検証のため、IMRプログラム参加群20名と対照群24名に、質問紙調査を実施し、得られたデータを分析した。参加群と比べ対照群は入院歴が有意に長いが、それ以外の属性等(年齢、就労状況等)は両群に有意な差はなかった。IMRプログラム実施後、IMRプログラム参加群では地域生活ニーズの減少傾向はみられたものの、地域生活ニーズおよび生活の質ともに有意な変化は認められなかった。有害事象は報告されず、参加者からは前向きなフィードバックが報告されたので、今後のプログラムの実施可能性が示唆された。これまでの調査研究結果をもとに、日本の文化と社会システムに合わせたIMR配布資料を作成し、PDFで無料配布をはじめた。
ＴＤＬ培養による歯根形態形成制御機構解明の新展開

歯根形成期を再現する実験系が確立されていない事から、歯根形成期には未だ不明な点が多い。そこで本研究では、申請者らが開発したTDL培養法を応用した歯根形成期の実験系確立を試みた。歯根上皮の分離が困難な事からTDL培養には至らなかったが、パールカンが歯髄細胞の分化マーカーとなりうる事を明らかにした。また、ヘルトビッヒの上皮鞘の伸長・断裂で生じるマラッセの上皮遺残がラット切歯では認めず、上皮鞘が「断裂しない」または「断裂しても上皮断片は残らない」可能性が示唆された。歯の発生研究は歯冠形成期の上皮・間葉相互作用を中心に進められてきた。申請者らも細胞培養や歯胚の器官培養を用いて、分化誘導シグナルの肝細胞増殖因子(HGF)や骨形成タンパク(BMP)4などの関与を明らかにしてきた。これらの因子を詳細に解析するため、上皮と間葉の細胞を個々に調整し、個々に制御できる新しい共培養法=TDL培養を開発するに至った。これによりエナメル芽細胞の典型的な形態と歯胚組織の再構築が可能となった。一方、歯根形成期は、歯根再生と既存の歯科治療とを組み合わせる事で機能回復可能な事から、以前から注目されている。申請者らもin vivoによる報告してきたが、歯根形成期in vitro実験系は未だに十分に整備されておらず、そこから得られる知見も限られていた。そこで、前述のTDL培養法を歯根形成期のin vitro実験系に応用して、新たな手法の導入とメカニズム解明に切り込むことを着想した。初年度では歯胚を用いた免疫組織学的手法により分化マーカーについてはパールカンが歯髄細胞のマーカーとなりうる事が明らかとなった。TLD培養で必要な歯胚間葉細胞の採取は確立しているため、本年度は切歯から歯根上皮・マラッセの上皮遺残の取り出しを試みた。通常の外科的処置による採取を行ったところ、切歯を取り巻く顎骨の除去は容易で、顎骨側に歯根上皮の残存はほぼ認めなかった。しかし、切歯から歯根上皮の剥離を試みたところ、非常に困難であった。そこで酵素処置を加えて歯根上皮の取り出しを試みた。コラゲナーゼによる酵素処理を行い、取り出した歯根上皮をシート上で培養した。その結果、歯根膜中の歯根上皮の割合はかなり少なく、多量のシャーピー繊維、繊維芽細胞、血管網等を認めた。それら組織はTLD培養には不要な組織であるため、いかにして除去していくかが今後の課題となっている。一方、歯根形成期は、再生歯根と既存の歯科治療の組み合わせで機能回復が可能な事から注目されているものの、in vitro実験系が十分に整備されていない事から得られる知見も限られていた。申請者らは上皮と間葉の細胞を個々に調整、制御できる新しい共培養法=TDL培養を開発し、この系によりエナメル芽細胞の典型的な形態と歯胚組織の再構築を可能とした。そこで、TDL培養法を歯根形成期のin vitro実験系に応用して、新たな手法の導入とメカニズム解明に切り込むことを着想した。初年度は、免疫組織学的手法によりパールカンが歯髄細胞のマーカーとなりうる事を明らかにした。TDL培養で必要な歯胚間葉細胞の採取は確立しているため、次年度はラット切歯から歯根上皮・マラッセの上皮遺残の取り出しを試みた。通常の外科的処置では歯根上皮の採取は困難であったため、コラゲナーゼ酵素処理を加えた歯根上皮の取り出しを試みてシート上で培養した。その結果、歯根上皮の割合は非常に少なく、多量のシャーピー繊維、繊維芽細胞、血管網等を認めた。通常の方法ではTDL培養に用いる歯根上皮の採取が困難であったため、最終年度はラット切歯舌側の形態観察を行ったところ、セメント質があまり形成されておらず、ヘルトビッヒ上皮鞘(HERS)中間付近の形態が不明瞭で断裂像、集塊像を認めなかった。この結果より、常生歯は常に萌出し続けるため、セメント質が不要であり、HERSは断裂しないまたは断裂しても上皮断片は残らない可能性が示唆された。

また、この手法は他の細胞の組み合わせも可能と考えられた。一方、歯根形成期は、歯根再生と既存の歯科治療とを組み合わせる事で機能回復可能な事から、以前から注目されている。申請者らも、骨芽細胞分化に必須の転写調節因子Runx2がセメント芽細胞分化・基質形成に関与する事やパールカン分解酵素ヘパラナーゼが基底膜のヘパラン硫酸プロテオグリカン(HSPG)であるパールカンを介してセメント芽細胞の分化・増殖に関与する可能性を報告した。しかし、これらを解析出来る歯根形成期in vitro実験系は未だに十分に整備されておらず、そこから得られる知見も限られていた。そこで、前述のTDL培養法を歯根形成期のin vitro実験系に応用して、新たな手法の導入とメカニズム解明に切り込むことを着想した。初年度はラットのセメントシートより細胞を分散させ単層培養を行い、培養条件の設定やタイムラプス細胞観察装置と分化マーカーを用いて培養下における細胞の動態、増殖、分化の基礎的データを得る予定であった。そのため、初年度早期よりタイムラプス細胞観察装置を導入する予定であったが、予算削減の可能性があったため導入が送れて培養下でのデータはあまり得られていない。分化マーカーについてはパールカンが歯髄細胞のマーカーとなりうる事が免疫組織化学的手法により明らかとなった。前記の如く、TDL培養で必要とする歯根上皮の採取に手間取っている。必要量を採取するには切歯から採取する事が第一と考え、現在の所、酵素処理を加えて検討している。今後の結果に応じて、日齢の変更や臼歯からの採取といったソースの変更も視野に入れる必要があると考えている。当初、予算執行が決定額の7割(3割減)になるという話があり、初年度予算の多くを占めるタイムラプスイメージングシステム導入が遅れてしまった。それまでは免疫組織化学的手法等を行っていたが、初年度研究計画で挙げていた同装置を用いた実験が出来なかったため、計画が送れる結果となった。前年度に引き続き歯根上皮採取法の改善に努める。その際、培養下における細胞の動態、増殖、分化の基礎的データを免疫組織学的手法やタイムラプス撮影装置を用いて得る。さらに生後7-10日齢ラットから得た歯胚間葉細胞をコラーゲンゲル中に分散させての3次元培養に歯根上皮を分散、重層するTDL培養法を随時導入する。増殖、分化の検討と動態観察を常に行い、歯根上皮培養時との差異を検討する。特に歯根上皮の断裂・伸長の観られるものを検索し、細胞増殖や細胞分化(立方化や極性など)が見られるかを組織学的に解析してメカニズムを検証する。なお、研究者の相互関係は前年度と同じである。タイムラプス細胞観察装置導入の遅れたため、前年度に引き続きセメントシート培養下における細胞の動態、増殖、分化の基礎的データを得る。さらに生後7-10日齢ラットから得た歯胚間葉細胞をコラーゲンゲル中に分散させての3次元培養にセメントシートを分散、重層するTDL培養法を実施導入する。分化マーカーやタイムラプス撮影装置を用いて増殖、分化の検討と動態観察を常に行う。上皮の断裂・伸長の観られるものを検索し、そこでどのような細胞増殖や細胞分化(立方化や極性など)が見られるかを組織学的に解析し、そのメカニズムを検証する。次年度使用額(B-A)で発生した金額は歯根上皮採取の遅れに起因するものである。そのため、推進方策で記載した通り、翌年度分として請求した助成金と合わせて研究計画を進めていく予定である。最終年度として歯根上皮を用いたTDL培養の確立を目指す。
WWWを利用した障害音声の聴覚印象評価訓練支援のための障害音声データベースの構築

喉頭疾患に起因する音声障害を評価するための効果的な音節、単語、文などの選定を行い、これに基づき音声障害データとこれに対応した声帯振動画像を集録した。さらに、収録した全ての音声障害データの聴覚印象評価を音声治療・訓練専門家の協力を得て行い、これらのデータを基に障害音声データベースを構築した。つぎに、構築した障害音声データベースを利用して聴覚印象評価訓練・学習プログラムを作成し、WWWを利用して一般に公開するとともに、聴覚印象評価訓練・学習プログラムの有効性や効果的な訓練方法などについての検討を行った。検討結果より、本研究で開発し障害音声データベースや聴覚印象評価訓練学習プログラムが音声障害の評価や適切な音声治療を行うための有効な基礎的資料となることを示した。具体的な内容および結果は、以下の通りである。1)音声障害を評価するための効果的な音節、単語、文などの選定を行い、これに基づき様々な種類の障害音声とこれに対応した声帯振動の様子の集録を行い、集録した全ての障害音声の聴覚印象評価を音声治療専門家の協力により行なった。2)集録を行った音声障害データと聴覚印象評価値を基に障害音声データベースを構築した。さらに、障害音声データベースを利用した聴覚印象評価訓練・学習プログラムを作成し、その効果や効果的な訓練方法や改良点について検討を行った。3)効果的な訓練方法や改良点についての検討結果を基に改良を加えた聴覚印象評価訓練・学習プログラムをWWWを利用して一般公開するとともに、訓練の効果について詳細に検討したところ、訓練・学習回数を重ねる毎に訓練者の聴覚印象評価値が音声治療熟練者の行った評価値に近づいて行く傾向が明確に観測された。このことから、本研究で開発した障害音声データベースや聴覚印象評価訓練・学習プログラムが聴覚印象評価の学習に有効であることが確認された。本年度は、障害音声を評価するための効果的な音節、単語、文などの選定を行い、これに基づき障害音声データの集録および、聴覚印象評価を研究協力者山口宏也(東京専売病院耳鼻咽喉科医師)、渡辺陽子(東京専売病院リハビリ科言語聴覚士)両氏の協力を得て行った。さらに、WWWサーバを構築し、収集および、聴覚印象評価を行った音声データをもとに障害音声のデータベース化と障害音声データベースを利用したプロトタイプの聴覚印象評価訓練・学習プログラムを作成し、プログラムの有効性について検討を行った。具体的には、以下の項目について研究を進めた。1)障害音声を評価するための効果的な音節、単語、文などの選定を行い、これに基づき様々な種類の障害音声の集録を行い、集録した障害音声の聴覚印象評価を音声治療専門家の協力により行なった。本年度収録および、聴覚印象評価を行った音声数は、82音声であった。さらに、聴覚印象評価の訓練・学習を行なうための適切で効果的な方法について検討を行った。2)WWWおよび、データベースサーバを構築し、集録を行った障害音声および、これに対応した聴覚印象評価を基に障害音声データベースを作成した。さらに、障害音声データベースを利用した聴覚印象評価訓練・学習プログラムのプロトタイプを作成し、その効果について検討を行った。3)聴覚印象評価初心者8名を対象に聴覚印象評価訓練・学習プログラムの効果について検討したところ、訓練・学習回数を重ねる毎に聴覚印象評価の評価項目が音声治療経験5年以上の熟練者の評価値に近づいて行く傾向が明確に観測された。このことから、作成した聴覚印象評価訓練・学習プログラムが聴覚印象評価の学習に有効であることが確認された。さらに、本プログラムの効果を詳細に検討するために、3月中旬よりWWWを利用して一般公開を開始した。昨年度行った研究結果を基にWWWを利用した障害音声の聴覚印象評価訓練プログラムを一般公開し、音声治療専門家に使用してもらうと共に訓練効果の検討を行った。

さらに、聴覚印象評価訓練プログラムに使用する障害音声データベースを充実させると共に、より訓練効果向上が期待できる訓練プログラムの検討および、開発を行った。具体的には、以下の項目について研究を進めた。1)昨年度の研究で定めた障害音声選定基準に基づき、様々な種類・程度の障害音声の集録および、聴覚印象評価に熟練した音声治療専門家による聴覚印象評価を行い、障害音声データベースに追加登録した。この結果、障害音声データベースに登録された音声数は、合計156音声となった。2)WWWを利用した障害音声の聴覚印象評価訓練プログラムによる聴覚印象評価訓練効果を詳細に検討した結果、聴覚印象評価項目のうち、無力性と努力性に関する評価項目が他の評価項目に比べ、訓練効果の向上が鈍いことが分かった。この結果を基に、より訓練効果向上が期待できる訓練プログラムの検討・開発を行った。具体的には、昨年度開発を行ったプロトタイプの訓練プログラムにグラフを用いた訓練結果の視覚化機能、専門家の評価結果を参照しながら問題音声を何度も聞き、訓練者の評価基準を修正する機能、他の訓練者との訓練結果比較機能などの追加を行った。3)聴覚印象評価初心者10名を対象に改良を加えた聴覚印象評価訓練プログラムの訓練効果にっいて検討したところ、昨年度プロトタイプとして開発した訓練プログラムと比較してさらに良い訓練効果が得られることを確認した。このことから、本研究で開発した聴覚印象評価訓練・学習プログラムが聴覚印象評価の学習に有効であることが示された。さらに、3月中旬より改良した訓練プログラムの一般公開を開始した。現在、51名が本プログラムにより聴覚印象評価訓練を行っている。
波動伝播現象の数値解法と情報・エネルギー伝達問題への応用に関する研究

情報やエネルギーの伝達は、波動伝播現象を利用することで可能になる。本研究では、音波による音声言語情報伝達やアンテナによる様々な周波数の電波放射などの情報伝達の典型例を取り上げ、無限領域における問題を有限領域に帰着させる2種類の方法を用いて有限要素法や差分法による数値解法を考案した。また、弾性波や電磁波などによるエネルギー伝達についても同様の手法を開発し、地震波やMRIにおけるオーム加熱などの問題にその結果を応用した。本年度の課題として設定した4つの課題に付いてそれぞれに成果を得た。まず、3次元音響場の数値計算手法の確立と数値計算プログラムの実装については、研究分担者の小山大介により、音響多重散乱問題に対する応用を念頭においた領域分割並列計算手法の開発が進められた。特に、多重Dirichlet to Neumann写像を利用した並列シュワルツ法を開発し、その収束証明を数理的に行い数値的にも収束性を確認した。ついで、流体音源の数値計算手法の開発と数値実験については、大学院生の水谷俊とエアリードによる音波の生成に関する研究を行い、PCによる使い勝手の良いフロントエンドの作成を含む計算手法の開発と数値実験を通して、ジェットの不安定性や音響アナロジーによる音波の発生を確認し、これらの研究成果を研究集会で発表した。また、アンテナの数理モデルの検討と数値計算手法の開発については、大学院生の大井祥栄と共同研究を進め、完全吸収層(PML)を伴うFDTD法による電磁場の3次元計算プログラムを作成し、高電気伝導度モデルによる完全導体の近似手法を考案し、デルタギャップ給電法によるアンテナからの電磁波の放射現象のシミュレーションに成功した。これらの成果は領域分割法国際会議DD19において発表し講演論文集に採録されることになった。さらに、関連する問題の数値手法の開発については、分担者の今村俊幸により、マルチコアに特化した固有値計算アルゴリズムの研究がおこなわれ、マルチコアを意識した高効率な固有値ソルバの並列アルゴリズムの開発と実装について検討が進んだ。また、今後の波動問題に対する並列計算を行うための基礎的研究として、マルチコアの一例であるGPGPUを用いた多重極展開の高速計算について研究した。初年度に引き続き、4つの課題に対して研究を進め、着実に研究成果を得て国内外の研究集会で発表するとともに論文として公表した。まず、3次元音響場の数値計算プログラムの実際問題への適用に関連しては、分担者の小山により、多重散乱問題に対するDtN有限要素法の事前誤差評価式と証明法が精練され、論文投稿を行った。また、散乱問題の誤差解析で重要であり長らく懸案であったハンケル関数の次数が大きい場合の漸近式に証明を与え、さらに高次の漸近展開式まで導出した。研究代表者は大学院生とともに研究を進め、音声生成問題の音源のモデル化に関連して、管楽器の音源であるエッジトーンについての研究を行い、2次元流体モデルをもとに音の生成までの数値計算プログラムを作成した。また、電磁場の伝播問題については、波源としてのアンテナの数理モデルの確立と数値計算手法について考察し、応用として、磁気共嶋イメージング(MRI)装置におけるラジオ周波数(RF)アンテナからの放射電磁波の計算方法について研究し独自の手法を確立した。そこでは、高電気電導度領域としてアンテナ領域をモデル化して捉えるなどの基本的な数値計算方法の確立と、八木・宇田アンテナやループアンテナなどの典型的なアンテナについての数値計算を行って既存の数値結果とも照合しつつ妥当性を検証し、研究成果を国際会議の会議録と査読付き論文で公表した。関連する並列計算アルゴリズムの開発としては、分担者の今村により、大規模な固有値解析のための実対称固有値ソルバーがマルチコア分散並列計算機ならびにGPU上で実装された。さらに、最適化アルゴリズムなどを提案・実装し、従来にない高性能な固有値ソルバーの閉発に成功した。最終年度の本年度は、4つの研究課題に対して研究を進め、研究成果を国内外の研究集会で発表するとともに論文等で公表した。特に、平成24年3月には本科学研究費のサポートの下で国際的なワークショップを開催し、研究成果の発表と集会参加者による評価も参考に研究成果の確認を行った。個別の研究成果としては、代表者加古は、大学院生とともに電磁波放射散乱に関わるアンテナの数上理モデルの確立と数値計算手法の応用について研究を進め、放射電磁波の計算方法について高電気電導度モデルでアンテナ領域を捉えるなどの基本的な計算方法の確立し、それに基づく一連の数値計算を行い、既存の数値結果との照合なども行った上で、研究成果を国際会議の会議録で公表した。また、音声生成問題と地震波伝搬問題に共通する波動伝搬の計算方法を研究し、無限遠を扱うためのPML領域の導入法の有効性を数値的に確認しつつ、これらの問題に付随してあらわれる複素共鳴固有値の重要性について明らかにした。また研究成果は研究集会等で発表し論文としてまとめる作業に入っている。分担者の小山は3次元的線形水面波の散乱問題に対するDtN有限要素法の事前誤差評価の導出して論文として投稿した。その導出過程において無限級数で表現されるDtN境界条件の打ち切り誤差を評価するためにHankel関数と変形Bessel関数の新たな性質を証明した。

関連する並列計算アルゴリズムの開発として、分担者の今村は大規模な固有値解析のための実対称固有値ソルバーをマルチコア分散並列計算機ならびにGPU上で実装した。また、通信やマルチスレッド最適化アルゴリズムなどを提案・実装し、従来にない高性能な固有値ソルバーの開発に成功した。
国際人口政策が開発途上国の人口政策および家計の資源配分に与える影響に関する研究

これまでの調査では、ホルモン避妊薬の副作用が女性の労働従事を阻害することにより生産能力が低下しうることを明らかにした。それを踏まえ、本年度は、生産能力に対して負の影響を与えることなく、避妊を実行することができるコンドームの使用可能性について、調査を実施した。2018年8月、11月、ルワンダにて60組の夫婦を対象とする聞き取り調査を実施し、コンドームに対する認識、態度などを明らかにするとともに、当該社会においてコンドームが家族計画目的で積極的に使用されてこなかった要因に関して、社会文化的な背景を中心とする阻害要因について特定することができた。2018年6月に行われた、日本人口学会第70回大会では、ルワンダ農村社会において特に土地制度の変容が人口動態に与える影響について報告を行うとともに、人口学研究会第606回定例会では、ルワンダ農村部の家族制度の成文化ついて、人口政策としての位置づけについて報告を行った。10月に開かれた東京大学新領域創成科学研究科20周年記念式典シンポジウムでは、所属する専攻の代表として選出され、発表を行い、ポスター賞を受賞した。11月に開催されたInternational Conference on Family Planning 2018では、8月の調査結果について発表を行った。調査対象地であるルワンダの首都キガリで行われことから、本研究を政府関係者等へ提示することができる機会となった。サブ・サハラアフリカの家族計画に焦点が絞られた研究が集結しており、同国保健省やNGO関係者らとも意見交換を行うことができ、同学会への参加意義は非常に大きかった。また、同月に行われた第29回国際開発学会では、人口政策、特にリプロダクティブヘルス政策としての家族計画と性感染症対策間の軋轢について報告した。また、昨年度の研究成果を論文としてまとめ、国際誌に投稿準備ができている。国際人口政策、とくに家族計画プログラムの遂行が、世帯の厚生に与える影響を明らかにするという本研究課題について、副作用を伴う避妊実行の結果が、女性の人的資本及び家計の資源配分に及ぼす影響についてのデータ収集および分析は概ね完了している。副作用のない避妊法への移行における現状と課題については、現在昨年度の調査結果をまとめているところであり、ルワンダの関係省庁、研究機関に対して報告・共有する準備が進んでいる。すでにルワンダ医療センター(RBC: Rwanda Biomedical Centre)より、農家世帯の避妊法の選択に関する問題ついて、これまでの研究結果を報告してほしいとの依頼を受けるなどしており、関係者の関心の高い研究成果を出せているといえる。最終年度は、これまでの調査に基づく分析結果について、ルワンダの関連省庁をはじめとする関係者に共有、フィードバックを行うとともに、研究成果の社会実装の可能性について議論することを主な目的とする。現在は、9月の渡航に向け、報告準備を進めている。また、前年度と同様に、国内外の学会でも発表を行う予定である。特に重要なものとして、2019年11月に開催される第8回アフリカ人口会議(8th Africa Population Conference)、および12月に行われる国際保健医療学会(第34回大会)での報告を計画している。本研究成果は国際学術誌へ投稿するとともに、避妊行動を通していかに農家世帯の厚生が改善されるかについて、社会実装の可能性についての議論も含め、博士論文としてまとめる予定である。調査、研究報告ともに当初の計画通りに進めることができた。特に国内外の学会での報告を定期的に行えたことで、次の課題を効果的に特定することができたことに加え、論文執筆のペースも確立することができた。【調査実績】2017年9月にルワンダ共和国に渡航し、2週間に渡って調査を行った。研究対象地域である東部州Kayonza群の医療施設計4か所にて、医療従事者に対する聞き取りを行い、専門家の視点からの問題点の把握を行った。また、当該地域の女性グループを対象に、フォーカスグループディスカッションを行った。女性たちが避妊法や副作用に関して日頃どのような情報交換を行っているかを把握するとともに、女性たちが実際に経験したホルモン避妊薬使用にかかわる問題点などを特定することができた。【研究報告実績】2017年6月に行われた日本人口学会では、2017年3月に実施した調査の結果をまとめ、ホルモン避妊薬を使用することによって生じる副作用が、女性の労働供給に与える影響について報告を行った。10月に行われたInternational Conference on Population (ICP)では、リプロダクティブヘルスが家計の厚生にどのようなインパクトを与え得るかについての考察をポスターにまとめ報告した。ICPでは、国内外の研究者からの様々なフィードバックにより、アフリカの人口問題、リプロダクティブヘルスに関する研究の多様性に触れ、新しい視点や手法に関する知識を得ることができた。当該分野の研究者とネットワークを構築することができたことも大きな収穫となった。11月に行われた国際保健医療学会では、9月に実施した調査結果を分析したものを中心に、家族計画サービスを普及する上での課題をまとめ報告した。現在は国際誌『Studies in Family Planning』への論文投稿準備を進めている。当初の研究計画に則り、避妊法の選択と副作用の影響、さらにそれらの労働供給を通じた農業生産への影響等について、フィールド調査を中心に明らかにすることができた。特にこれまで把握が難しかった医療的観点からの理解について、知見を得ることができた点が評価できる。また、2017年度JICAインターンシップ(博士型)の機会を利用し、World Vision Rwandaが実施する、『ルワンダ共和国東部州における小規模生産者グループの経済活動及びマネジメント向上支援プロジェクト』という草の根事業の専属インターンとして、自らの調査対象地域にて2か月に渡って活動を行った。

農業生産や、それを巡る人々の行動、社会情勢、文化・制度・歴史等をより深く理解する機会を得ることができた。農業生産および農家家計の資源配分に与える影響を分析するに当たり、当該地域の農業生産体系および農家家計の経済行動を観察することを研究計画の一部としていたが、本渡航により従来よりも長期に滞在することができ、当該コミュニティの特徴をより深く理解する貴重な機会となった。活動に当たってはこれまで培ってきた家計調査の手法や分析手法を生かすことができ、研究者として貢献・還元することができたと考える。また、2018年9月には調査を計画しているが、滞在中は通訳兼調査アシスタントとも打ち合わせを行い、調査計画の大枠について議論することができた。さらに、当該インターンシップを通じて、開発途上国における援助業務に関して経験するとともに、本研究に関連するものも含め、人的ネットワークを構築することもできている。また調査結果については、国内・国際学会にてそれぞれ報告を行い、発信に努めるとともに多様な専門家と意見交換を行っている。以上より、本研究については、期待以上の研究進捗があったと評価できる。これまでの調査では、ホルモン避妊薬の副作用が女性の労働従事を阻害することにより生産能力が低下しうることを明らかにした。それを踏まえ、本年度は、生産能力に対して負の影響を与えることなく、避妊を実行することができるコンドームの使用可能性について、調査を実施した。2018年8月、11月、ルワンダにて60組の夫婦を対象とする聞き取り調査を実施し、コンドームに対する認識、態度などを明らかにするとともに、当該社会においてコンドームが家族計画目的で積極的に使用されてこなかった要因に関して、社会文化的な背景を中心とする阻害要因について特定することができた。2018年6月に行われた、日本人口学会第70回大会では、ルワンダ農村社会において特に土地制度の変容が人口動態に与える影響について報告を行うとともに、人口学研究会第606回定例会では、ルワンダ農村部の家族制度の成文化ついて、人口政策としての位置づけについて報告を行った。10月に開かれた東京大学新領域創成科学研究科20周年記念式典シンポジウムでは、所属する専攻の代表として選出され、発表を行い、ポスター賞を受賞した。11月に開催されたInternational Conference on Family Planning 2018では、8月の調査結果について発表を行った。調査対象地であるルワンダの首都キガリで行われことから、本研究を政府関係者等へ提示することができる機会となった。サブ・サハラアフリカの家族計画に焦点が絞られた研究が集結しており、同国保健省やNGO関係者らとも意見交換を行うことができ、同学会への参加意義は非常に大きかった。
樹脂表面鋳型形成法による構造特異的な糖質分離樹脂の開発

近年、糖質は核酸、蛋白質とならぶ第三の「生命の鎖」と位置づけられている。糖質が生体内での様々な認識に関与し、調節機能を担っているからである。このため、糖を研究することの重要性に対する認識は益々高まっている。しかし、その構造の多様性のために、選択的な分離・精製・検出はしばしば困難となり、これが、生命科学研究の最大のネックの一つとなっている。そこで、糖質の分離技術における新原理の開拓が待たれている。一方、糖質の選択的認識・分離のための有望な手法として、先駆者ウルフを始めとする国内外の多くの研究者が鋳型重合に注目してきた。しかし、これまでの手法は、有機溶媒中での重合反応と特殊な糖誘導体とその錯体モノマーに頼るため、一般性に乏しかった。また、その必然的結果として鋳型構造が樹脂内部に形成されるため、吸脱着反応速度が遅い、鋳型ゲストが残存する、などの本質的な問題があり、実用には程遠いのが現状である。これに対し、本研究においては、全く新しい視点から、高選択的な糖結合性樹脂の合成法を試みた。糖質の鋳型重合には糖分子内のcis-ジオール部位と安定なエステルを形成するフェニルボロン酸が着目されている。このエステル形成は可逆的であり、pHにより結合・解離をコントロールすることができるからである。平成7年度は、フェニルボロン酸基を表面に持つ高分子微粒子(ミクロスフェア)を再現性良く合成する手法を確立し、種々のキャラクタリゼーションを行った。また、糖質のモデル混合試料において糖質の構造の違いに基づいた選択的分離についてもその可能性を確認した。平成8年度は、糖鋳型形成における重合条件を簡単な理論計算を含め様々な角度から検討し、糖鋳型重合を試みた。これらの実験を通し、糖鋳型の評価方法を確立し、今後の問題点を明確にすることができた。糖の認識・分離のための有望な手法として、鋳型重合が注目された。しかし従来法は、特殊な糖錯体モノマーに頼るため、一般性に乏しかった。これに対し申請者は、全く新しい視点から高選択的な糖結合性樹脂の合成法を開発することを試みた。すなわち、樹脂表面官能基を鋳型ゲスト共存下に再配列させる手法(樹脂表面鋳型形成法)を糖に適用し、糖類の分離、ヌクレオシドの選択的分離を試み、これにより同手法の有効性・一般性・有用性を実証するとともに、これを実用化に結びつけるための様々な基礎的検討を行うことを目的とした。本年度はまず、糖結合性官能基であるフェニルボロン酸基を表面にもつテラックス粒子の合成法の確立を目指した。基本的手技は次の通り:「スチレン、m-アクリルアミドフェニルボロン酸、アクリル酸ブチルを水中で共重合して、微粒子分散液を得る。さらにこれに微粒子膨潤剤としてメチルエチルケトンを加え、スチレン主成分の粒子を膨潤・可塑化させる。次いで、外水相をアルカリ性(pH10)とする。pKa8.8のボロン酸基は、外水相に触れるとアニオンとなり、再び樹脂中に潜ることはない。メチルエチルケトンを留去して、表面に糖結合性官能基をもつミクロスフェアを得る。」ここで、安定な微粒子分散液を得る条件を種々検討した。フェニルボロン酸型モノマーと水ならびにモノマー主成分であるスチレンの量比が重要であることがわかり、最終的に再現性良く分散液を得る条件を確立することができた。樹脂のキャラクタリゼーションは光散乱法ならびに電子顕微鏡により行った。ゼータ電位測定装置により、表面に解離性官能基すなわちフェニルボロン酸基が存在することを定性的に示すことができた。現在、糖質ならびにヌクレオシドを対象に、樹脂表面鋳型形成法の適用を急いでおり、次年度はこの点を中心に更に研究を進める。

平成8年度は、糖鋳型形成における重合条件を簡単な理論計算を含め様々な角度から検討し、糖鋳型重合を試みた。これらの実験を通し、糖鋳型の評価方法を確立し、今後の問題点を明確にすることができた。鋳型重合は、糖の認識・分離のための有能な手法として注目されたものの、従来法は一般性に乏しかった。そこで筆者らは、鋳型重合法における全く新しい概念である、樹脂表面鋳型形成法を提案した。本手法では鋳型形成に油水界面を利用している。その際、糖質は常に水相にあるため、様々な糖に対し適用が可能である。更には、糖蛋白や糖鎖をもつ細胞もその対象となりうる。筆者らは、これまでに、フェニルボロン酸基を表面に持つ高分子微粒子の合成手法を確立し、種々のキャラクタリゼーションを行ってきた。今年度は、更に、フェニルボロン酸担持ラテックスと糖の結合様式について検討を加えた。表面構造を考えると、二つの糖結合性基がしかるべき配置で固定され、空間的に糖を認識・結合できる。この空間的多点認識により、糖異性体に対する高い選択性を期待することが出来る。例として、D-グルコースの存在種としては、遊離のD-グルコース、フェニルボロン酸基との1:1錯体および1:2錯体の3種が考えられる。見かけの結合定数を設定し、吸着試験条件下におけるラテックス表面でのこの3種の存在比を検討した。このシミュレーションは、多くの仮定を含むが、フェニルボロン酸担持ミクロスフェアと糖との結合の化学的挙動を考えるのに役立つだけでなく、鋳型重合のパラメータ設定に必要である。糖吸着試験および結合化学種のシミュレーション結果をふまえ、D-グルコースおよびL-グルコースの鋳型ミクロスフェアを合成した。各糖異性体に対する結合能の評価は、既に確立したフェノール硫酸法に基づく評価法、ならびに糖混合物に対しては高速液体クロマトグラフィーを用いた手法により行い、鋳型効果については、糖の立体構造を考慮しつつ議論した。今後、結合選択性の向上にあたっては、鋳型形成時のpH、イオン濃度、ならびに重合条件の最適化を行うことが必要であると考えている。