hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新規の癌抑制遺伝子DA-Rafの同定とその生理的機能の解明

私たちがM-Ras結合蛋白質として同定したDA-Raf1は,A-Rafの新規スプライシングアイソフォームで,A-RafのRas結合部位をもっているが,キナーゼ部位を欠損している.この構造から推定されるように,DA-Raf1はRasとM-Rasに結合して,下流のERKカスケード(B-Raf-MEK-ERK)を阻害することにより,Rafの内在性のドミナントネガティブ体として作用した.この機構により,DA-Raflはv-K-RasによるNIH3T3細胞のトランスフォーメーションとそれを移植したヌードマウスにおける腫瘍形成を著しく抑制した.したがってDA-Raf1は新規のがん抑制遺伝子として機能している可能性が考えられる.一方,骨格筋細胞分化においては,Ras-BRKカスケードは筋特異的転写因子myogeninの発現を阻害することにより,骨格筋細胞分化を抑制ずる.マウスC2Cl2骨格筋細胞の分化の過程では,DA-Raflの発現が顕著に誘導された.またDA-Raf1を過剰発現させたC2Cl2細胞では,増殖の停止,myogeninや後期筋特異的遺伝子の発現,および細胞融合による筋管細胞形成が促進された.一方,DA-Raf1のRNAiにより,増殖の停止,筋特異的遺伝子の発現,および細胞融合が顕著に抑制された.したがってDA-Raf1はRas-ERKカスケードに拮抗して,骨格筋細胞分化に不可欠な役割をになっていることが示された.またアポトーシスにおいては,Ras-ERKカスケードによって活性化されたRSKがBadのSer112をリン酸化することにより,アポトーシスを阻害する.COS-1細胞にDA-Raf1を過剰発現させると,アポトーシスが誘導された.DA-Raf1を過剰発現させた細胞ではBadのSer112のリン酸化抑制と,caspase-3の活性化がみられた.一方,血清飢餓条件下においたNIH3T3細胞ではアポトーシスが誘導されるが,この条件下でDA-Raf1の発現量が顕著に増大した.またBadのSer112のリン酸化抑制と,caspase-3の活性化がみられた.これらの結果から,血清飢餓条件下におけるDA-Raf1の発現上昇が,Ras-ERKカスケード阻害によるBadのリン酸化抑制を介して,アポトーシスを誘導するものと考えられる.私たちがM-Ras結合蛋白質として同定したDA-Raf1は,A-Rafの新規スプライシングアイソフォームで,A-RafのRas結合部位をもっているが,キナーゼ部位を欠損している.この構造から推定されるように,DA-Raf1はRasとM-Rasに結合して,下流のERKカスケード(B-Raf-MEK-ERK)を阻害することにより,Rafの内在性のドミナントネガティブ体として作用した.この機構により,DA-Raflはv-K-RasによるNIH3T3細胞のトランスフォーメーションとそれを移植したヌードマウスにおける腫瘍形成を著しく抑制した.したがってDA-Raf1は新規のがん抑制遺伝子として機能している可能性が考えられる.一方,骨格筋細胞分化においては,Ras-BRKカスケードは筋特異的転写因子myogeninの発現を阻害することにより,骨格筋細胞分化を抑制ずる.マウスC2Cl2骨格筋細胞の分化の過程では,DA-Raflの発現が顕著に誘導された.またDA-Raf1を過剰発現させたC2Cl2細胞では,増殖の停止,myogeninや後期筋特異的遺伝子の発現,および細胞融合による筋管細胞形成が促進された.一方,DA-Raf1のRNAiにより,増殖の停止,筋特異的遺伝子の発現,および細胞融合が顕著に抑制された.したがってDA-Raf1はRas-ERKカスケードに拮抗して,骨格筋細胞分化に不可欠な役割をになっていることが示された.またアポトーシスにおいては,Ras-ERKカスケードによって活性化されたRSKがBadのSer112をリン酸化することにより,アポトーシスを阻害する.COS-1細胞にDA-Raf1を過剰発現させると,アポトーシスが誘導された.DA-Raf1を過剰発現させた細胞ではBadのSer112のリン酸化抑制と,caspase-3の活性化がみられた.一方,血清飢餓条件下においたNIH3T3細胞ではアポトーシスが誘導されるが,この条件下でDA-Raf1の発現量が顕著に増大した.またBadのSer112のリン酸化抑制と,caspase-3の活性化がみられた.これらの結果から,血清飢餓条件下におけるDA-Raf1の発現上昇が,Ras-ERKカスケード阻害によるBadのリン酸化抑制を介して,アポトーシスを誘導するものと考えられる.私たちが新たに同定したDA-RafはA-Rafの新規スプライシングアイソフォームで,A-RafのRas結合部位をもっているが,キナーゼ部位を欠損している.DA-RafはRas(H-Ras, K-Ras, N-Ras)とM-Rasに結合した.DA-Rafは活性型v-K-Rasによる細胞のトランスフォーメーションと腫瘍形成を著しく抑制した.したがってDA-RafはRafの内在性のドミナントネガティブ体として作用することにより,Ras-ERK/MAPキナーゼカスケードシグナリングの新規の阻害因子として機能していると考えられる.Ras-ERKカスケードは,NGFによる神経細胞分化の誘導,ならびに筋特異的MyoDファミリー転写因子の発現抑制を介した骨格筋細胞分化の抑制に働いている.そこでDA-Rafの生理的機能を明らかにする目的で,DA-Rafがこれらの細胞分化を制御しているかどうかを調べた.ラットPC12細胞をNGF刺激すると神経細胞分化が誘導される.

この過程でNGF刺激12-60時間後にDA-Rafの発現量が増大することをRT-PCRで示した.NGF刺激6時間以降にERKの活性が低下することが報告されていることから,このDA-Rafの発現量の増加がERKの活性の低下につながっていると考えられる.またDA-Rafを過剰発現させたPC12細胞では,神経細胞分化が著しく阻害された.以上の結果から,DA-RafがERKカスケードに拮抗して神経細胞分化を抑制的に制御している可能性が示された.一方,マウス骨格筋C2C12細胞の分化の過程では,DA-Rafの発現はMyoDファミリー転写因子myogeninの発現に同調して著しく誘導された.DA-Rafを過剰発現させたC2C12細胞ではmyogeninの発現が促進された.それに対し,DA-RafのsiRNAを発現させた細胞ではmyogeninの発現が顕著に阻害された.したがってDA-RafがERKカスケードに拮抗してMyoDファミリー転写因子の発現を促し,骨格筋細胞分化を促進していることが示された.当研究室で新たに同定したDA-RafはA-Rafの新規スプライシングアイソフォームで,A-RafのRas結合部位をもっているが,キナーゼ部位を欠損している.DA-RafはRasとM-Rasに結合し,v-K-Rasによる細胞のトランスフォーメーションと腫瘍形成を著しく抑制した.したがってDA-RafはRafの内在性のドミナントネガティブ体として作用することにより,Ras-ERK/MAPキナーゼカスケードシグナリングの新規の阻害因子として機能していると考えられる.Ras-ERKカスケードは,筋特異的MyoDファミリー転写因子の発現抑制を介した骨格筋細胞分化の抑制に働いている.そこで本研究では,DA-Rafが骨格筋細胞分化の誘導にかかわっているかどうかを明らかにし,またその分子機構を解明することを目的とした.マウスC2C12骨格筋細胞の分化の過程では,DA-RafのmRNAと蛋白質がともにMyoDファミリー転写因子myogeninの発現に同調して顕著に誘導されることが,RT-PCRおよびイムノブロッティングにより示された.またDA-Rafを過剰発現させたC2C12細胞では,myogeninならびにミオシン重鎖やtroponin Tなどの筋特異的蛋白質の発現が促進された.さらにBrdUの取り込みで示されるDNA合成が抑制された.一方,RNAiによりDA-RafをノックダウンしたC2C12細胞では,myogeninの発現と筋管細胞形成が顕著に抑制された.したがってDA-RafはRas-ERKカスケードを阻害することにより,筋細胞分化を生理的に誘導していることが明らかになった.またルシフェラーゼアッセイにより,DA-Rafを過剰発現させたC2C12細胞では,myogeninプロモーターやRbプロモーターを介した転写が活性化された.このことはDA-RafがmyogeninやRbの転写を活性化することにより,筋細胞分化における筋特異的遺伝子の発現と細胞周期のG0期への停止を引き起こしている可能性を示している.私たちがM-Ras結合蛋白質として同定したDA-Raf1は,A-Rafの新規スプライシングアイソフォームで,A-RafのRas結合部位をもっているが,キナーゼ部位を欠損している.
シクロファン骨格の三次元構造を活かした共役系高分子の超階層構造制御と機能探索

共役系高分子は優れたエネルギー、電子の輸送を実現する系であり、その構造を制御することは輸送系の高効率化、新たな機能発現につながる。本研究では剛直な共有結合骨格を利用することで、以下二つの構造制御を試みた。1)芳香環積層環状二量体の選択的合成これまでに合成されている共役系分子は、spならびにsp^2炭素の結合からなる結合型の分子が大部分を占めており、積層した芳香環からなるπスタック型分子、特にその最小構成単位であるシクロファン構造は興味深い性質を有している。しかし、シクロファン構造は重合反応の副生成物として得られるか、多段阻の合成経路を経る場合がほとんどである。本研究では、積層ユニットをコの字型のリンカー分子と縮合反応することで、熱力学的に安定なπスタック型の環状二量体分子を選択的に合成し、その光学特性について検討を行った。得られた環状二量体において、向かい合ったオリゴマー同士の軌道の重なりが大きくなるにつれ、相互作用が強くなり、励起状態での相互作用に由来した分子内エキシマー発光が観測された。2)高分子反応による積層構造の構築コの字型構造の剛直なリンカー分子を芳香環と連結させ高分子化することで、芳香環が多数積み重なった構造を有する芳香環積層高分子が得られる。本研究では、芳香環積層高分子を共役系分子の構造制御の足場と捉え、高分子反応を用いて共役系分子の積層配列を行った。積層構造を有する高分子前駆体を合成し、高分子反応を行うことで、様々な芳香環を積層構造に導入することに成功した。この手法を用いることで、これまで困難であったπ平面が広く立体障害の大きな芳香環を積層させることにも成功した。得られた積層構造は、外部条件に左右されず安定であり、溶液中においても単一分子内で積層した構造が維持されることが確認された。研究計画の一部変更があったものの、興味深い知見が数多く得られ、成果をまとめて学術誌への掲載並びに学会発表を行っている。これまでに高分子反応を用いた積層構造制御を確立した。今後はこの手法を用いて積層部位として共役系オリゴマー並びに共役系ポリマーを用いることで、より大きなπ平面を有する系に関する知見を得る。すでに準備段階として、共役系ポリマーを多数配列させた積層構造を合成しており、導入された共役系ポリマーの性質に応じて高次構造形成挙動が見られることを確認しており、今後はその挙動の詳細な解析を行う予定である。本研究では以下二つの構造制御を試みた。1)共役系高分子のハイブリッド化有機無機ハイブリッドは有機成分を無機マトリクス中に分散して固定化するため、両者が分子レベルで複合化しており、両者の機能、さらに両者単独では示さない新たな機能の創出が期待される。しかしながら共役系高分子のハイブリッド化は互いの親和性の低さからこれまで困難であった。本研究では、共役系高分子の側鎖にアミド基を導入することにより無機成分への親和性を高め、様々な共役系高分子のハイブリッド化に成功した。得られたハイブリッドにおいて、共役系高分子は固体状態にもかかわらず溶液状態に匹敵する良好な発光を示した。これはハイブリッド中では固定化により、高分子鎖同士の凝集や熱失活が抑制されたためと考えられる。本手法は種々の共役系高分子を適用可能なこと、得られるハイブリッドが高い透明性と発光特性を有していることから、発光材料としての応用が期待できる。2)縮合反応を用いた芳香環積層分子の合成これまでに合成されている共役系高分子は、spならびにsp^2炭素の結合からなる結合型の高分子が大部分を占めており、二次元的に広がった平面的なものがほとんどである。本研究では共役系の構造制御に非平面的な要素の導入を行った。すなわち共役系オリゴマーとコの字型のリンカー分子を縮合反応させることで、共役系オリゴマー同士が平面同士で向きあった構造を有する環状二量体の合成を行った。得られた環状二量体において、向かい合ったオリゴマー同士の相互作用が確認されたことから、今後本手法を共役系高分子に適用することで、構造制御へと展開が期待される。1)縮合反応を用いた芳香環積層分子の合成これまでに合成されている共役系分子は、spならびにsp^2炭素の結合からなる結合型の分子が大部分を占めており、積層した芳香環からなるπスタック型分子の合成例は極めて希である。本研究では、一次構造が明確な共役系オリゴマーであるオリゴフェニレン誘導体を積層ユニットとして選択し、これをリンカー分子と縮合反応により連結することで、πスタック型の環状分子を選択的に合成し、その光学特性について検討を行った。2)高分子反応による積層構造の構築コの字型構造の剛直なリンカー分子を芳香環と連結させることで、芳香環が積み重なった構造を有する、芳香環積層高分子が得られる。

本研究では、芳香環積層高分子を構造制御の足場と捉え、高分子反応による、低分子色素団の積層配列を行った。積層構造を有する高分子前駆体を合成し、高分子反応を行うことで、様々な芳香環を積層構造に導入することに成功した。この手法を用いることで、これまで困難であった、π平面が広く、立体障害の大きな芳香環を積層させることに成功した。得られた積層構造は、外部条件に左右されず安定であり、溶液中においても単一分子内で積層した構造が維持されることが確認された。共役系高分子は優れたエネルギー、電子の輸送を実現する系であり、その構造を制御することは輸送系の高効率化、新たな機能発現につながる。本研究では剛直な共有結合骨格を利用することで、以下二つの構造制御を試みた。1)芳香環積層環状二量体の選択的合成これまでに合成されている共役系分子は、spならびにsp^2炭素の結合からなる結合型の分子が大部分を占めており、積層した芳香環からなるπスタック型分子、特にその最小構成単位であるシクロファン構造は興味深い性質を有している。しかし、シクロファン構造は重合反応の副生成物として得られるか、多段阻の合成経路を経る場合がほとんどである。本研究では、積層ユニットをコの字型のリンカー分子と縮合反応することで、熱力学的に安定なπスタック型の環状二量体分子を選択的に合成し、その光学特性について検討を行った。得られた環状二量体において、向かい合ったオリゴマー同士の軌道の重なりが大きくなるにつれ、相互作用が強くなり、励起状態での相互作用に由来した分子内エキシマー発光が観測された。2)高分子反応による積層構造の構築コの字型構造の剛直なリンカー分子を芳香環と連結させ高分子化することで、芳香環が多数積み重なった構造を有する芳香環積層高分子が得られる。本研究では、芳香環積層高分子を共役系分子の構造制御の足場と捉え、高分子反応を用いて共役系分子の積層配列を行った。この手法を用いることで、これまで困難であったπ平面が広く立体障害の大きな芳香環を積層させることにも成功した。申請書に記載した研究計画の一部である共役系高分子のハイブリッド化を予定通り達成することができ、得られた成果を学術誌に掲載し、学会発表を行うことができたため。研究計画の一部変更があったものの、その成果は学術誌に掲載、学会発表を多数行うことに成功しているため。研究計画の一部変更があったものの、興味深い知見が数多く得られ、成果をまとめて学術誌への掲載並びに学会発表を行っている。非平面的な要素の導入による共役系分子の構造制御を中心に行う予定である。具体的には申請書や研究実績に記載した、共役系分子の積層構造を構築する際に現在用いている[2.2]パラシクロファンのみならず、キサンテン誘導体が有効であるとわかったので、今後併せて用いていく。申請書に記載した、[2.2]パラシクロファンに代わってキサンテン誘導体が本研究を行う上での有効なビルディングブロックと判明したので、こちらを中心に研究を進めている。
「歴史総合科目(仮称)におけるICTコンテンツの活用と北方史研究の接合について

本研究の目的と課題は、高等学校の次期指導要領で必修科目として設置が検討されている「歴史総合」について、これまでの筆者の北方史に関する研究成果をふまえ、実際に教室で活用出来るICTコンテンツの構築を行うことにあった。本年度得られた研究成果は以下の通りである。1筆者のこれまでの北方史研究成果を取り込んだ教材事例集作成に関しては、新規に留萌市・小平町において取材・調査を行い現地学芸員と協力して通信制生徒用の教材集を作成した。この成果は本校の面接授業で成果を実証すると共に、その内容について高大連携歴史教育研究会でも討論した。2本校に設置されているデジタルハイビジョン配信システムを活用し、奨励研究によって作成した指導案や教材を元に富良野高校・中標津高校に対して面接配信を行った。得られた成果は本校が受託する文部科学省への研究開発学校成果報告書で報告した。3昨年度に続き沖縄県での教材研究会を実施すると共に、琉球大学法文学部において地理歴史科教育法の講義内でICT教材事例集構築について受講学生と討論する場を作った。4高大連携歴史教育研究会特別例会を主催し、日本橋女学館中高等学校における「歴史基礎」科目の文部科学省研究開発を振り返り、筆者の研究内容とも比較検討する場を設けた。その成果は29年3月に刊行した別記学会会報で公開した。5ICT機材を活用した社会教育機関と歴史教育の連携に関する研究について、国立民族学博物館においてヒアリングを行った。特に本年度に展示替えしたアイヌ関係展示について、担当学芸員と協議する機会を得、筆者の研究成果についても提供を行った。6科研「アジア歴史空間情報システムによるグローバル・ヒストリーの新研究」(主催・水島司東大教授)が実施した科研研究会において、研究成果を提供し、歴史総合科目における北方史GIS教材について討議した。以上が今年度の研究で得られた成果である。
誘導加熱を利用した革新的亀裂検査法の開発

鋼橋で用いられている亀裂検査法として磁粉探傷試験や浸透探傷試験がある。これらの検査法は、検査時間が長い、検査範囲が狭い、塗装を除去しないと検査できないなどの問題がある。そこで、本研究では、既存の検査技術の問題を解決するため塗装を除去することなく短時間かつ広範囲に鋼材の亀裂を検査可能な技術を開発した。開発手法は塗装の上から誘導加熱装置により加熱させて亀裂を開閉させ、加熱前後(亀裂の開閉前後)の画像を計測して、画像解析により亀裂を可視化する手法である。研究成果とし、誘導加熱装置の開発、カメラ装置・計測治具の開発を行うとともに亀裂が入った鋼部材において検出実験を行い亀裂の可視化に成功した。本研究では,鋼部材に発生した亀裂の検出精度や検査の作業性を格段に向上させるため計測・解析プログラムの開発,あらゆる形状や部位で検査可能なフレキシブルな誘導加熱装置,計測治具の開発を行い誘導加熱探傷法の確立を行うとともに亀裂深さを推定可能なシステムの開発を行うことを目的としている。開発を進めている検査装置を実フィールドで検査可能なものとするため、カメラタイプ計測装置のデモ機を製作した。カメラタイプ計測装置は小型のデジタルカメラを取り付けており狭隘部でも計測可能なものとした。なお、カメラにはLEDライトを取り付けており暗部でも計測できるようにしている。また、カメラタイプ計測装置を鋼部材にワンタッチで設置できるようにマグネットを用いてアタッチメントタイプとした。カメラタイプ計測装置は、ハードな実フィールドで利用できるように防水、防塵仕様とした。亀裂の開閉させるために必要な誘導加熱装置は専門会社と打ち合わせを重ね試作段階に入っており、現在、加熱範囲、温度上昇などの加熱性能を赤外線サーモグラフィー装置を用いて確かめている段階である。誘導加熱装置は以前の装置と比較して大幅に小型化できたため狭隘部での検査が可能となる。亀裂検知の解析ソフトウェアは、ほぼ完成しており加熱前後の計測画像を読み込み解析することで亀裂が分布となって可視化できるようになっている。現在、アンドロイドOSのタブレットPCで利用するための移植作業を行っている状態である。カメラタイプ計測装置はデモ機の製作を行うことができた。新しい誘導関節装置のデモ機を製作できた。製作した装置は以前より大幅に小型化できた。解析ソフトウェアはほぼ完成することができた。現在、ソフトウェアをアンドロイドOSのタブレットPCで利用するための改良作業を行っている段階である。以上の研究成果から研究の進捗状況は「おおむね順調に進展している」とした。近年、鋼橋の部材に疲労亀裂の発生事例が増加している。疲労亀裂は、発生部位によっては、進展すると脆性破壊を引き起こし、橋梁の安全性に重大な影響を及ぼす恐れがある。したがって、早い時期で発見し、適切な処置を行うことが重要である。これらの検査法は、時間が長い、範囲が狭い、塗装を除去しないと検査できないなどの問題がある。そこで、本研究では、既存の検査技術の問題を解決するため橋梁塗装を除去することなく短時間かつ広範囲に鋼材の亀裂を検査可能な技術を開発した。開発手法は塗装の上から誘導加熱装置により加熱させて亀裂を開閉させる。加熱前後(亀裂の開閉前後)の画像を計測し、デジタル画像相関法で画像解析を行う。画像解析により亀裂の開閉がひずみの集中として可視化される。研究成果とし、短期間で鋼材を加熱できる誘導加熱加熱装置の開発を行った。また、小型のデジタルカメラを用いた専用のカメラ装置の開発を行い、カメラ装置をワンタッチで鋼部材に設置できる治具の開発を行った。また、疲労亀裂が入った鋼部材において検出実験を行った結果、亀裂の可視化に成功した。亀裂深さ検出システムの開発:放電加工によって亀裂幅と深さを変化させた試験体を作成して,亀裂検証実験を行い加熱温度と開閉ひずみとの関係を算出する.亀裂幅と深さを変化させた鋼部材のFEMモデルを作成し,亀裂検査のパラメトリック解析を実施し,亀裂周辺のひずみを計算する.計測結果と解析結果の関係を用いて,計測結果(ひずみと温度)の情報から亀裂の深さを推定するプロラムを構築する.実構造物でのフィールド計測と問題点の抽出:実フィールドを紹介していただき,複数のパターンの疲労亀裂に対して,開発手法の計測精度,現場適用,作業性の問題点の抽出を行う.3計測治具・誘導加熱装置の改良:実現場計測結果を踏まえて改良・改善を行う.維持管理工学誘導加熱装置の試作が3月に遅れ、装置製作を外部発注ができなかったため。今年度に発注する。
扁平上皮癌細胞特異的遺伝子をターゲットにした新規癌治療法の開発

膜貫通型レセプターであるdeletedin colon cancer (DCC)は、リガンドであるnetrin-1が結合しない場合、細胞のアポトーシスが誘導されることが知られている。本研究では、我々が新たに作製したアポトーシス誘導因子(ΔDCC)の効果をin vitro実験およびin vivo実験にて詳細に検討した結果、ΔDCC導入によって扁平上皮癌細胞のアポトーシスが誘導され、癌組織縮小効果の傾向が認められた。また、扁平上皮癌細胞にのみ発現する遺伝子のプロモーターにΔDCCを組み合わせたベクターを用いることによって、扁平上皮癌に対する新しい癌治療法の確立の可能性が考えられた。本研究において、扁平上皮癌細胞にのみアポトーシスを誘導する変異型DCC遺伝子を挿入した新規癌治療用ベクターを作製し、新たな口腔癌の治療法を開発することを目的とし、免疫不全マウスの背部皮下に移植した癌細胞へのアポトーシス誘導因子(⊿DCC)添加の影響について検討した。まず、扁平上皮癌細胞株と胃の腺癌細胞株におけるDCCmRNAの発現量をヒト表皮角化細胞株のそれと比較検討した。その結果、扁平上皮癌細胞株と胃の腺癌細胞株におけるDCCmRNAの発現量が有意に低かった。次に、扁平上皮癌細胞株HSC3および胃の腺癌細胞株MKN45を移植した癌モデルマウスにウィルスエンベロープHVJ-Eを用いて⊿DCCベクターを導入し、その影響を比較検討した。その結果、扁平上皮癌移植マウスにおいて、⊿DCC導入群では癌細胞が減少し、癌胞巣が縮小していた。また、TUNEL陽性細胞数はコントロール群と比較して有意に多かった。また、胃の腺癌移植マウスでは、⊿DCC導入群では腫瘤の断面積および癌組織の面積で縮小傾向が認められた。以上の結果から、DCCは癌細胞において減少もしくは欠失している可能性があり、⊿DCCによりアポトーシスを誘導し、癌抑制に働いていることが示唆された。今後は、胃の腺癌移植マウスの癌細胞移植の量や大きさを検討し、⊿DCCベクターの導入方法について再度検討したい。また、組織固定後、免疫染色によるactive caspase-3の発現とTUNEL染色によりアポトーシス誘導能について比較検討する予定としている。本研究は、扁平上皮癌にのみアポトーシスを誘導する変異型DCC遺伝子を挿入した新規癌治療用ベクターを作製し、新規癌治療法の開発を目的としている。DCC遺伝子は、腺癌において欠失していることが多いと知られている。そこで、口腔扁平上皮癌におけるDCCとそのリガンドであるnetrin-1の発現について検討した。次に、扁平上皮癌細胞株とヒト角化細胞株HaCaTにおけるDCCとnetrin-1の免疫染色を行った。DCCは、HaCaT細胞より扁平上皮癌細胞で発現が減弱していた。netrin-1は、HaCaT細胞より扁平上皮癌細胞で強く発現していた。さらに、高分化型扁平上皮癌組織におけるDCCとnetrin-1の免疫染色を行った。DCCは一部の癌胞巣の細胞に発現を認めた。netrin-1は主に癌胞巣の最外層に発現を認めた。以上の結果から、DCCとnetrin-1は扁平上皮癌に関与していると考えられた。口腔扁平上皮癌におけるDCCとそのリガンドであるnetrin-1の発現について検討したので、おおむね順調に実験が行えた。本研究では、扁平上皮癌にアポトーシスを誘導する変異型DCC遺伝子を挿入した新規癌治療用ベクターを作製し、新規癌治療法の開発を目的としている。膜貫通型レセプターであるDCC遺伝子とそのリガンドであるnetrin-1遺伝子は、正常な腸上皮基底部に発現しているが、腸上皮上部細胞ではDCCのみを発現しており、DCC遺伝子にリガンドが結合しない場合は、細胞のアポトーシスが誘導されることが知られている。そこで、扁平上皮癌細胞においてDCCとnetrin-1の発現を検討した。in vitro実験にて、扁平上皮癌細胞株に全長DCCを導入して、血清中のnetrin-1によってアポトーシスが起こらないことを検討するために、全長DCCベクター作製を試みたが、条件が揃わずクローニングに至らなかった。in vivo実験では、DCCとnetrin-1の抗体を用いて、扁平上皮癌組織における免疫染色を行い発現パターンについて検索した。DCCは、いくつかの高分化型癌組織において、癌真珠の角化層近くの有棘細胞層に発現を一部認めたが、netrin-1は、癌真珠をともなう高分化型の癌胞巣では、基底細胞層とその上部数層に発現を強く認めた。この結果から、扁平上皮癌組織において、一部のDCCのみを発現していた角化層近くの有棘細胞層では、アポトーシスが起きていることが考えられるが、DCCが発現していない部分やnetrin-1が発現している部分では、アポトーシスが起きていない可能性が推察された。以上の結果より、扁平上皮癌細胞におけるDCCとnetrin-1の発現様式から、扁平上皮癌の発生に関与している可能性が考えられた。

本研究では、我々が新たに作製したアポトーシス誘導因子(ΔDCC)の効果をin vitro実験およびin vivo実験にて詳細に検討した結果、ΔDCC導入によって扁平上皮癌細胞のアポトーシスが誘導され、癌組織縮小効果の傾向が認められた。また、扁平上皮癌細胞にのみ発現する遺伝子のプロモーターにΔDCCを組み合わせたベクターを用いることによって、扁平上皮癌に対する新しい癌治療法の確立の可能性が考えられた。扁平上皮癌細胞株HSC3および胃の腺癌細胞株MKN45を移植した癌モデルマウスにウィルスエンベロープHVJ-Eを用いて⊿DCCベクターを導入し、その影響を比較検討したので、当初の計画に準じて実験が行えた。扁平上皮癌移植マウスに、扁平上皮癌のみにアポトーシスを誘導する変異型DCC遺伝子を挿入した新規癌治療用ベクターを導入しその効果の検討を行う。口腔病理学分野胃の腺癌移植マウスでは、扁平上皮癌移植マウスと比較して癌の増殖が速かったことと、癌中心部での壊死を⊿DCCベクター導入群とコントロール群で認めた。したがって、⊿DCC導入群とコントロール群とでの有意差が認められなかったと思われるので、胃の腺癌移植マウスの癌細胞移植の量や大きさを検討し、⊿DCCベクターの導入方法について再度検討したい。新規ベクターを用いた導入実験やヌードマウスを使用する実験を計画していたが、組織切片等を用いた実験を主に行ったため、当初予定していた額まで使用しなかった。今年度は、新規ベクターの作製とそれを用いた導入実験およびヌードマウスを使用する実験を行う予定である。
布染色系ノンフォトリアリスティックレンダリング

当初の研究計画ではNPR染め物の表現研究と、それをユーザが簡単に操作し染色模様を作り出す一連のシミュレーションシステムの研究開発を目的とし、2008年度に布内での拡散など基礎となる研究を行った。2009年は以下のモデル・手法などを提案・構築する計画が立てられていた。(1)各種伝統的名染色技法のシミュレーションモデル:当初、(a)手描き友禅など筆による描画、(b)絞り染め、(c)ろうけつ染めなどの研究開発を当初の計画としていたが、(a)(c)に関しては大きな発展はなかった。(b)についてはクロス・シミュレーションの導入を検討していたが、絞り染めに適した密な布の接触状態などをシミュレーションで作るのは難しいと判断された。よって手法を変え、折り紙シミュレーション・ツールを使用し、折り畳の要素を取り入れた3次元形状を用い、絞り染めのシミュレーションを行った。結果として絞り染め手法の特徴を持った画像を作ることができた。最も新奇性の高い(b)の研究が進み、目的に近い結果が得られたのは重要である。(2)今までに構築した全てのモデルをユーザが簡単に操作できる統合的インターフェース:これについては(1)の研究結果とともに逐次開発を行っている。現状では、絞り染めのための布形状変形は既存の折り紙シミュレーションソフトを使用して3次元データを作り、それを染色システムで読み込み、その後の染料を与えることによってシミュレートしている状態である。今までの拡散システムに読み込んだ折り布を表示し、その表示に対してマウスで染料を与えるなど、直感的な操作は少しずつ実装されている。また、新しく取り入れた折り紙のメカニズムと染料拡散を組み合わせるにはいくつかの新しい問題があり、解決する意義のある研究題材と考えられる。本年度、本研究ではCG(Computer Graphics)のNPR(Non-Photorealistic Rendering)分野における染め物の表現研究を行うための一連のシミュレーションシステムの研究開発を行った。この分野では墨絵や水彩画などの画材表現の研究開発が盛んに行われている。本研究では布への色素拡散を表現し、伝統工芸である染め物をコンピュータによって手軽に表現することができるシステムを作ることが目的である。具体的には(1)布の中での染料の拡散現象を表現するための物理ベースモデルの提案と構築、(2)染料の拡散現象とその視覚化に影響を与える布構造作成モデル、(3)布への拡散現象を可視化するモデル、(4)染色技法を考慮するための染料と防染の分布を考慮するモデル、などを提案した。これらのモデルによって同分野での先行研究である墨絵や水彩画の研究では今までに考慮されなかった繊維の状態による色素拡散への影響を染色理論に基づいて詳細に定義することができる。結果画像では染色に見られる"まだら"や"しみ"などの特徴を確認することができる。また、時間軸に沿ったアニメーションとして布への色素拡散や簡単な染色技法などを表現することができる。今までに染色を扱ったCG研究は数少なく、今後、実際の染色のデザイン支援や染色文化に興味を持ってもらうためのツールとしての発展が見込まれる。
超伝導回路による、人工原子と伝送回路の量子電磁気学

2013年度に(4月から8月まで)、私は人工の超伝導装置と半導体装置を用いて量子電磁力学を研究した。理論解析と数値解析により、キューピット状態に依存するマイクロ波共振器の周波数偏移を用いて、私はグラフェン量子ドットのキューピットの読み出し方法を研究しモデル化した。この読み出し方法は高感度でありキューピット状態へのバックアクションを最小化するため、量子ドットに関する従来の輸送電流または量子ポイントコンタクトを用いた計測法の有望な代替手段となる。この研究は現在準備の最終段階にある。上記の研究と並行して、私はまたマイクロ波フィールドに連結したナノ機械デバイスの数値解析や光学機械システムの結合アレーに関する研究をしてきた。最初の研究では基底状態近傍のナノ機械共鳴器において古典力学的なものと量子力学的なものとを分別すること、および別個の周波数の異なるモード間に極非古典的な相関関係が発生するようにそれらのナノ機械共鳴器の非線形ダイナミクスを作動させる方法に焦点を合わせた。そのような力学系の非古典的な状態は現在多数の実験グループにより精力的に探求されている目標である。この研究に関する論文は現在準備中である。私はまた2013年のPRAに公表された動的カシミア放射に関する我々の研究の延長であり、マイクロ波の導波管回路における非断熱的に変調された境界条件での量子場からの非古典的な光子発生を探求する研究をしてきた。量子真空変動の増幅とも解釈できる、この方法により生成される非古典的マイクロ波放射は、高度に相関した光子統計の源として、量子情報処理と量子通信に応用できる潜在的可能性がある。(抄録なし)2011年度、私は超伝導回路における量子真空物理に関する研究に従事した。Chalmers University of Technologyの実験グループと協同で、超伝導電子回路を使用した動的カシミール効果を実験証明することに最初に成功したのである。この動的カシミール効果は長年に渡り実験証明が不可能であったので、このトピックに関する我々の研究は大きな注目を浴びた。このプロジェクトでの私の役割は、実験回路、理論的モデル化そして数値シミュレーション(Nature 2011)を導き出すことであった。また、量子真空に関連する効果および超伝導回路でのそれらの実現の総合的なレビュー(Review of Modern Physics 2012)に従事した。他の例としてはホーキング放射やウンルー効果等があり、それらに対する超伝導回路の実現可能性も研究した。我々は、広範な量子類似現象を実現する上で超伝導回路は用途が広く有望なシステムでもあり、したがって基本的な量子問題および量子場問題に関する研究に有益であると結論づけた。上述の2つの主要プロジェクトに加え、数値量子力学シミュレーションに対するソフトウェアの枠組みに従事した。このトピックに関する我々の研究論文はComputer Physics Communications誌に掲載予定である。また、別の理研研究者と協同で、古典力学および量子力学の両理論により記述される動力学を明確に区分できる観測可能な物理量に対する不等式を導出することにより、オプトメカニカルシステムにおいて古典力学的および量子力学的な振る舞いを区別する問題を研究してきた。ナノ機械システムの量子力学的性質は最近の実験技術の進歩のおかげで時宜を得たトピックであり、我々の研究は量子領域に到達したかどうかを決定的に結論づける実験に適用可能な方法となることを意図している。2012会計年度においては、筆者は主に3つの研究課題に従事した。第1の研究課題は、超電導マイクロ波回路における動的カシミール放射での非古典的相関の研究であった。これは、以前に研究したDCE(動的カシミール効果)の拡張研究であり、DCEに対する現実的な実験設定の提案に成功を収め、またスエーデンのチャルマース工科大学の実験者と協同して、この効果の実験的示威にも成功した。最新研究においては、マイクロ波回路内で量子相関を古典相関から区別する理論的方法を提案し、またDCEでの実験はこの量子領域内で十分適切であることを予測した。興味深いことに、これらの回路内でDCEにおいて生成された放射は、2つのモードのスクイーズ状態であることが判明した。この放射は、マイクロ波領域での連続変数を用いて量子情報を処理するための絡み合ったフォトンとして、有用なリソースとなり得る可能性があり、したがって、上述の効果の示威ということ以上に興味深いものである。第2の研究課題は、超電導システムおよび量子ドットシステムを用いた回路QEDの研究であり、米国プリンストン大学の研究グループと協同し、強く駆動された量子ドットに関する論文を発表するに到った。第3の研究課題は、同僚との協同により、たとえば超電導回路および量子ドットシステムの動力学をシミュレーショションするための数値解析の枠組みを開発することであり、数値計算方法およびこのプロジェクトで開発したツール(QuTiP)に関して2件の論文を発表した。このプロジェクトは、計算量子物理学分野の研究者の間で大きな反響を呼び、何千件ものダウンロードがあり、現在では世界中の多数の大学や研究所で積極的に利用されるようになった。また、理研の同僚および他の研究所のグループと協同して、数件の研究プロジェクトで計算量子動力学に対しこの枠組みを現在使用中である。

上記の研究と並行して、私はまたマイクロ波フィールドに連結したナノ機械デバイスの数値解析や光学機械システムの結合アレーに関する研究をしてきた。最初の研究では基底状態近傍のナノ機械共鳴器において古典力学的なものと量子力学的なものとを分別すること、および別個の周波数の異なるモード間に極非古典的な相関関係が発生するようにそれらのナノ機械共鳴器の非線形ダイナミクスを作動させる方法に焦点を合わせた。そのような力学系の非古典的な状態は現在多数の実験グループにより精力的に探求されている目標である。この研究に関する論文は現在準備中である。私はまた2013年のPRAに公表された動的カシミア放射に関する我々の研究の延長であり、マイクロ波の導波管回路における非断熱的に変調された境界条件での量子場からの非古典的な光子発生を探求する研究をしてきた。量子真空変動の増幅とも解釈できる、この方法により生成される非古典的マイクロ波放射は、高度に相関した光子統計の源として、量子情報処理と量子通信に応用できる潜在的可能性がある。JSPSプロジェクトに向けた私の研究計画の2つの重要目標は、(1)動的カシミール効果に関して実験研究者との協同研究の継続、そして(2)超伝導回路における量子力学の諸研究に適用する予定である、量子動力学シミュレーションソフトウェアの開発であった。最初の目標(1)はすでに達成し、発表されており、また目標(2)はほぼ完成しており、近い将来に発表予定である。したがって、研究は研究計画通りに順調に進展している。2012会計年度での筆者の研究は、最初の研究提案書で立案した計画通りに進展したと確信している。実施を望んだ主な研究課題の大部分(DCE放射の量子統計の研究、回路QED研究、そして量子動力学に対する数値計算の枠組みの開発)は完了した。現在、これらの研究課題の興味ある拡張であり、最初の研究提案書作成時には予想することができなかったいくつかの課題に従事しており、希望的観測では次期会計年度中に完了する。上述の数値量子力学シミュレーションに対する枠組みが完成した後、私はこのツールを超伝導電子回路における工学的量子力学、たとえば、そのような回路のデコヒーレンスと動的性質、特に振幅分光法に関連する問題に適用する計画である。また、超伝導回路における量子真空に関連する効果に関する自身の研究、特に回路実現の研究申請および増幅された量子真空のゆらぎ(たとえば、動的カシミール効果)からの放射の量子統計の研究を継続するつもりである。会計来年度中に、回路QEDおよび量子ドットに関するこれまでの研究の拡張を続行する計画である。特に、協同開発した数値計算ツール(QuTip)を利用して、量子ドットQEDシステムの手がかりを数値計算的にかつ解析的に研究する計画である。
接着分子カドヘリンを介した内皮細胞間接着の制作機構

血管内皮としては、培養細胞(マウスの樹立株およびヒトの初代培養)を用いた。1.間接蛍光抗体法により内皮細胞間のカドヘリンを介した接着部位を可視化し、接着部位の解離過程の観察を行った(担当:月田承)我々が得たカドヘリン裏打ち蛋白質に対する抗体を用いた。特にCAP102(alpha-catenin)に対する抗体は内皮細胞間の接着部位を明瞭に染めた。培養内皮細胞に種々のサイトカインの存在下で種々の血球細胞や癌細胞を重層し、内皮細胞間の接着が解離する条件を探り、解離の様式と時間経過を解析した。2.内皮細胞に特異的なカドヘリン分子の同定を試みた(担当:永淵昭良)alpha-cateninはカドヘリン分子に強く結合しており、抗体で免疫沈降を行うとカドヘリン分子が共沈する。この手法を用いて、これまでいろいろな方法で同定が難しかった内皮細胞カドヘリンの分子としての同定を試みたが、現在のところうまくいっていない。3.内皮細胞間の解離の分子機構を解析した(担当:月田早智子)内皮細胞間が解離する場合、カドヘリン分子の接着機能が細胞質側から制御されると考えられる。このような制御は内皮細胞以外の細胞種でも存在することが知られているが、その分子機構は明らかでない。内皮細胞の系を用いて、特にカドヘリン裏打ち蛋白質の燐酸化という側面からこの制御機構を解析した。
セルフヘルプ・グループの有用性に対する看護職の関わりと認識の実態に関する研究

1.研究の背景と目的セルフヘルプ・グループ(以下SHGと略す)は近年わが国でも増加しているが、その実態等については明らかになっていない。わが国の看護職は従来からさまざまな形で当事者グループ(以下当事者Gと略す)と関わっておりその有用性を認めている。特に保健師は当事者G支援の豊富な経験を持っているが、事例報告が多く研究は不足している。そこで本研究では保健師の当事者Gに対する関わりの実際と当事者Gの有用性に対する認識を明らかにすることを目的に調査を行った。2.研究方法(1)A県内に勤務する保健師348名全員に対し当事者Gとの関わり経験の有無や関わりの内容、当事者Gに対する認識などに関する11項目の択一回答式質問と自由回答式質問からなる自記式質問紙を郵送した。(2)倫理的配慮:結果は学術的な目的以外では使用しない、個人が特定されることはない、調査への協力は任意であることを文面で説明した。石川県立看護大学倫理委員会に審査を申請し承認を受けた。(3)用語の定義:当事者Gとは何らかの疾患や問題を抱えている本人や家族などの当事者同士が気持ちや経験・情報を分かち合うことによって互いに支え合い主体的に問題解決を目指すグループ(いわゆるSHG、自助グループ、患者会、家族会など)を指し、専門職や公的機関がサポートするものも含む。3.結果協力の得られた151名のうち149名を分析対象とした(有効回答率42.8%)。年齢は23-59歳(平均年齢35.9歳±8.8歳)で、現在の職場は県12.8%、市町村85.9%、その他1.3%であった。現在・過去に仕事で当事者Gとの関わり経験のある人は58.4%で母子保健や老人保健関連のグループが多く、設立支援や会の企画・開催、相談・助言、場所の確保等で関わっており、設立後もフォローし当事者主体の活動になるよう支援する場合が多かった。専門職の支援については、「設立時のみ支援が必要」と「グループによっては専門職のリーダーシップや継続的支援が必要」に意見に分かれた。ケースに当事者Gを紹介したことがある人は62.5%で、関わりのあるグループを主に紹介していた。県内の当事者Gの情報がほしいという人は87.2%にのぼったが、インターネットでグループを検索する人は24.9%にとどまった。当事者Gがメンバーに与える影響は、プラス面として励まし合い・仲間意識、悩みの共有・分かち合い、ピアカウンセリング・相談機能等があげられ、マイナス面としては意見・方向性が偏る、他者と比較して不安になる等があげられた。93.3%が当事者Gと関わることは自分にプラスになると答え、具体的には当事者への理解や共感が深まる、知識・技術の向上、自身の成長につながると考えていた。今回は保健師の支援する当事者Gについて明らかになった。今後は専門職の支援を受けていない当事者Gの実態把握も必要と考える。1.研究の背景と目的セルフヘルプ・グループ(以下SHGと略す)は近年わが国でも増加しているが、その実態や専門職の支援のあり方については明らかになっていない。わが国の看護職は従来からさまざまな形で当事者グループ(以下当事者Gと略す)と関わっておりその意義や有用性を認めている。特に保健師は当事者Gの支援についての豊富な経験を持っていると思われるが、これまで事例報告が多く研究は不足している。2.研究方法(1)石川県内に勤務する保健師348名全員に対し、当事者Gとの関わり経験の有無や関わりの内容、当事者Gに対する認識などに関する11項目の択一回答式質問と自由回答式質問からなる自記式質問紙を郵送した。(2)倫理的配慮:調査結果は学術的な目的以外では使用しないこと、個人が特定されることはないこと、調査への協力は任意であることを文面で説明した。(3)用語の定義:当事者Gとは「何らかの疾患や問題を抱えている本人や家族などの当事者同士が気持ちや経験、情報をわかちあうことによって互いに支え合い、主体的に問題解決を目指すグループ(いわゆるSHG、自助グループ、患者会、家族会など)を指し、当事者のみで運営しているグループのみならず専門職や公的機関がサポートするものも含む」とした。3.結果151名より回答を得た(回収率43.4%)。有効回答を149名とし(有効回答率42.8%)分析対象とした。年齢は2359歳で平均年齢は35.9歳(標準偏差8.8歳)であった。現在の職場は県12.8%、市町村85.9%、その他1.3%であった。現在あるいは過去に仕事で当事者Gとの関わり経験のある人は58.4%であった。関わりの内容は「グループの設立支援」「相談・助言」「専門的知識の提供」「場所の確保」「運営・活動支援」などが多く、グループ設立後も保健師が運営や活動をフォローしながら自主的な活動になるよう長期的に支援するケースが多かった。当事者Gに対する専門職の支援のあり方については「設立時のみ支援が必要」と「グループによっては専門職のリーダらシップや継続的な支援が必要」との意見に分かれた。当事者Gをケースに紹介することがある人は62,5%であった。

関わりのあるグループと紹介するグループの種類は共通しており、リハビリ、障害児の親、子育て支援等のグループが多かった。もっと県内の当事者Gの情報がほしいという人は87.2%にのぼったが、インターネットでグループを検索する人は24.9%にとどまった。1.研究の背景と目的セルフヘルプ・グループ(以下SHGと略す)は近年わが国でも増加しているが、その実態等については明らかになっていない。わが国の看護職は従来からさまざまな形で当事者グループ(以下当事者Gと略す)と関わっておりその有用性を認めている。特に保健師は当事者G支援の豊富な経験を持っているが、事例報告が多く研究は不足している。そこで本研究では保健師の当事者Gに対する関わりの実際と当事者Gの有用性に対する認識を明らかにすることを目的に調査を行った。2.研究方法(1)A県内に勤務する保健師348名全員に対し当事者Gとの関わり経験の有無や関わりの内容、当事者Gに対する認識などに関する11項目の択一回答式質問と自由回答式質問からなる自記式質問紙を郵送した。(2)倫理的配慮:結果は学術的な目的以外では使用しない、個人が特定されることはない、調査への協力は任意であることを文面で説明した。石川県立看護大学倫理委員会に審査を申請し承認を受けた。(3)用語の定義:当事者Gとは何らかの疾患や問題を抱えている本人や家族などの当事者同士が気持ちや経験・情報を分かち合うことによって互いに支え合い主体的に問題解決を目指すグループ(いわゆるSHG、自助グループ、患者会、家族会など)を指し、専門職や公的機関がサポートするものも含む。3.結果協力の得られた151名のうち149名を分析対象とした(有効回答率42.8%)。年齢は23-59歳(平均年齢35.9歳±8.8歳)で、現在の職場は県12.8%、市町村85.9%、その他1.3%であった。現在・過去に仕事で当事者Gとの関わり経験のある人は58.4%で母子保健や老人保健関連のグループが多く、設立支援や会の企画・開催、相談・助言、場所の確保等で関わっており、設立後もフォローし当事者主体の活動になるよう支援する場合が多かった。専門職の支援については、「設立時のみ支援が必要」と「グループによっては専門職のリーダーシップや継続的支援が必要」に意見に分かれた。ケースに当事者Gを紹介したことがある人は62.5%で、関わりのあるグループを主に紹介していた。県内の当事者Gの情報がほしいという人は87.2%にのぼったが、インターネットでグループを検索する人は24.9%にとどまった。当事者Gがメンバーに与える影響は、プラス面として励まし合い・仲間意識、悩みの共有・分かち合い、ピアカウンセリング・相談機能等があげられ、マイナス面としては意見・方向性が偏る、他者と比較して不安になる等があげられた。93.3%が当事者Gと関わることは自分にプラスになると答え、具体的には当事者への理解や共感が深まる、知識・技術の向上、自身の成長につながると考えていた。今回は保健師の支援する当事者Gについて明らかになった。今後は専門職の支援を受けていない当事者Gの実態把握も必要と考える。
咬合治療支援を可能とする高精度顎運動解析システム

ヒトの顎運動は回転と並進が混在した複雑な動きであり、顎運動機能の診断には正確かつ的確な運動の把握が必要とされる。本研究は顎運動障害の診断支援と咀嚼機能の評価が可能な情報提示システムの開発を行った。計測システムの性能向上の検討により、測定誤差0. 1mmの運動測定精度を実現し、従来は困難だった咀嚼中の上下歯の接触や干渉状態の把握が可能になった。また、定量的な評価が困難であった咀嚼運動を基本運動モードの合成として考えることにより、顎運動を統一的に考えることができ、定量的な評価が行えることを示した。顎関節症に代表される咬合疾患の治療・診断のために,的確な生体情報を提供する医用システムが望まれている.本研究では,個体別に顎運動を観察する表示機能と顎運動の軌跡および速度分布を定量的に評価する解析機能を合わせ持つ統合型診断支援システムの開発を目的としている.これまでの我々の研究として,個体別に顎運動を表示するシステムを開発し,顎関節症の治療・診断に有効であることを示してきた.平成21年度の研究では,このシステムを拡張して咬合時の咬み合わせも診断可能とするシステムを実現することを目的とした.このためには,患者の顎運動を高精度かつ簡便に長期間にわたって追跡可能な方法を確立する必要がある.本研究では,以下の3点について検討を行った.まず,顎運動計測の高精度化するために最適なビデオフレームレートの検討とLED光源を導入しノイズ低減を目指した.これにより0.1mmの運動計測精度を実現した.つぎに歯列部での咬合時の接触状態を把握とするモデリングの精度向上を行った.高精度モデル作成のために頭部CT画像と歯列石膏モデルから顎骨モデルと精密な歯列モデルを作成し,それらを統合する手法を考案した.このモデリング手法により歯表面の運動を正確に表示できるようになった.そして長期観察のためにCT撮影を初回のみ行うだけで長期観察可能な画像マッチング技術を開発した.これにより画像と運動の不自然な動きが大幅に低減した.さらに顎運動表示システムを用いることにより咀嚼筋群の動態観察を行う機能追加を試みた.本研究は、歯科医療に貢献する高精度顎運動解析システムを開発することを目的とする。この高精度顎運動解析システムは、顎関節症の診断に有用な顎運動の動態観察だけでなく、咀嚼時における歯列の動的な噛み合わせ状態も解析可能な診断支援機能を備えるものである。顎関節症の診断・治療だけでなく、歯科矯正時の咬合状態の診断・治療にも有用なシステムの実現を目指す。平成22年度は、治療効果の追跡を可能にする再現性の高い顎運動測定手法を確立するとともに、咬合状態を評価可能なアルゴリズムについて考察した。個体別顎運動表示システムでは、対象者の形状モデルと顎運動を統合するためには、標識点の付いたフェイスボウを一緒にX線CT撮影することが必要である。診断が1回で済む場合は問題ないが歯科矯正のように治療効果を長期にわたって確認する必要がある場合は、X線撮影をそのたびに行うことはできず、診断への適用が難しかった。そこでまず、顎運動測定については、初回時のフェイスボウを装着した状態で正面および側面からデジタルカメラで同時撮影し、次回以降の画像と比較し、装着位置を計算機上で補正するアルゴリズムを考案した。また、咬合印象を利用し高精度な歯列模型で上下歯列の咬み合わせ位置を校正するアルゴリズムを開発した。次に、咬合状態の評価については上下歯列面の干渉状態をチェックする評価量を定義し、干渉の度合いを定量化する手法を開発した。以上の手法により、これまで評価できなかった歯列の咬合状態を把握できるようになった。さらに、フェイスボウについても顎運動測定時に振動を抑制する形状デザインの検討を行った。平成23年度は,以下の2項目について研究を行った。1.個体別顎運動表示システムによる上下歯列の干渉状態を観察する手法の開発まず,X線CT装置による画像データに基づいて作成した患者の頭蓋骨および下顎骨のメッシュモデルの歯列部分を石膏模型データを利用して,微小なボクセル要素で構成される精密な立体モデルに変換した.次に,この歯列モデルを患者の顎運動データを用いてコンピュータ上で動かし,上下歯列の干渉領域を検出する手法を開発した.その結果,0.1mmの精度で干渉領域を検出可能になった.この手法の有効性を確認するために,コンピュータ上で歯列形状を変更することで矯正治療状態を再現し,歯列部の干渉状態を定量的に評価できることを示した.本手法は,歯列移動時の歯列の干渉箇所を定量的に評価できるため,矯正治療計画の際に有用なツールとなると期待される.

2.基本運動モードによる下顎運動表現と咀嚼筋の活動状態の関係顎運動機能を定量的に評価することを目的として,顎運動表示システムを用いて咀嚼筋群の筋肉長変化を算出することにより,咀嚼時の筋肉群の活動状態を分析する手法を開発した.筋肉群の活動状態は,筋肉長変化を用いることにより,筋収縮の程度とタイミングを直感的に理解できる表示にした.また,下顎運動を分析することにより,複雑な下顎運動でも単純な運動の合成であるという考えの基に,顎運動表現の検討を行った.その結果,種々の咀嚼運動でも3つの基本運動モードで表現可能であることを数理モデルを用いて示した.この研究により咀嚼運動時の筋肉長変化との関係が議論できるようになった,この研究成果は,咀嚼訓練やリハビリを行う際に役立つと考えている.