hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
発酵阻害物質バニリン存在下での酵母mRNAfluxの解析と優良酵母育種への応用

木質・草本系バイオマスの糖化・前処理の際に副産物として生じるバニリンやフルフラール、HMF(5-ヒドロキシメチルフルフラール)は酵母の生育・発酵を阻害するバイオマス由来発酵阻害物質であり、第2世代バイオエタノールの効率的生産や製造コスト削減をはかる上で大きな障壁となっている。さらにこれらの発酵阻害物質は酵母の翻訳活性を強く阻害するため、大部分の遺伝子は転写が活性化されても翻訳産物レベルには反映されない。そのため、多コピーベクターで遺伝子を酵母細胞に導入しても、バイオマス加水分解産物溶液中では遺伝子が翻訳されないため、期待に沿う効果が得られないことも多い。一方で、ごく一部のmRNAは翻訳抑制下でも優先的に翻訳されることが知られている。そこで研究代表者らは、高濃度バニリンによる翻訳抑制下でも優先的に翻訳される遺伝子の同定に取り組んだ。昨年度は、ADH7が高濃度バニリンストレス下で優先的に翻訳されることを見出した(Nguyen et al., 2015)。今年度はNADH依存型のアルコール脱水素酵素をコードするBDH2のmRNAも高濃度バニリンストレス下で効率的に翻訳されることを新たに見出した。さらに、ADH7がバニリンとHMFによってしかその発現が誘導されないのに対し、BDH2の発現は、バニリンとHMFに加えフルフラールによっても誘導されることを確認した。また、ADH7とBDH2に加えて機能未知の遺伝子VIE1の発現が高濃度バニリンやHMF、フルフラールによって誘導されることを見出すとともに、VIE1の発現誘導効率はADH7やBDH2よりも優れていることを確認した。また、ADH7やBDH2、VIE1のプロモーターを用いてバイオマス由来発酵阻害物質存在下で他の遺伝子の発現を誘導することにも成功しており、ADH6の発現誘導などを通して各発酵阻害物質に対する耐性改善にも成功した。翻訳活性を強く抑制するバイオマス由来発酵阻害物質バニリンの存在下で、優先的に翻訳される遺伝子VIE1およびBDH2を新たに同定し、学会発表および論文発表を行った。VIE1およびその他の遺伝子についても投稿準備中である。また、これまでに明らかにした遺伝子のプロモーター解析を通じて、翻訳抑制下での優先的翻訳において鍵となる認識配列の絞り込みにも成功しており、期待通りに順調な研究の進展を達成してくれた。さらに、昨年度報告した優先的に翻訳される遺伝子ADH7遺伝子およびVIE1、BDH2のフルフラールやHMFなどの他のバイオマス由来発酵阻害物質による発現誘導を検討した。その結果、ADH7遺伝子の発現のみフルフラールに応答しないものの、VIE1およびBDH2はバニリンだけでなくフルフラールとHMF応答してその発現が誘導されることを新たに確認した。これらの内容を基に、複数の発酵阻害物質存在下でのVIE1とBDH2の発現誘導にもパターンについて論文投稿の準備中である。優先的翻訳はmRNA上の塩基配列ではなく、プロモーター領域のDNA塩基配列(cis-element)およびそこに結合する転写因子(trans-element)が重要な役割を担うことが報告されている。実際にADH7やBDH2、VIE1のプロモーターを用いることで任意の遺伝子の発現を誘導することも可能である。グルコース飢餓条件下での優先的翻訳にはプロモーター領域内のheat shock element(HSE)が不可欠であることが報告されているが(Zid and O'Shea, 2014)、バニリンや発酵阻害物質存在下での優先的翻訳に必要とされるcis-elementは未だ見つかっていない。そこで今後は、ADH7やBDH2、VIE1のプロモーター中に共通するモチーフに中から優先的翻訳に必要とされるcis-elementの同定に取り組む。また、そこに結合する転写因子やRNA結合タンパク質の同定及び解析を通じて、優先的翻訳の分子機構の解明に取り組む。出芽酵母Saccharomyces cerevisiaeの翻訳活性を抑制する高濃度バニリン存在下でも、medium-chain alcohol dehydrogenase/reductaseをコードするADH7 mRNAは優先的に翻訳されることを明らかにした。S. cerevisiaeはAdh7のパラログとしてAdh6をもつ。ADH6、ADH7両遺伝子のバニリンストレス下での発現を検討したところ、mRNAレベルは両遺伝子共に上昇したのに対し、高濃度バニリン存在下での翻訳レベルの上昇はADH7でしか認められなかった。そのため、ADH6は転写活性化されるもののバニリンによる翻訳抑制によってタンパク質レベルが上昇しないのに対し、ADH7は翻訳抑制下でも優先的に翻訳されることが明らかとなった。また、ADH7のプロモーター領域を利用することで、ADH7以外の遺伝子についても、高濃度バニリン存在下で優先的に翻訳させることが可能であることを確認した。そのため、ADH7プロモーター制御下でADH6の発現を誘導するとバニリン耐性が著しく改善されることを明らかにした。また、ADH7以外にも高濃度バニリン存在下で優先的に翻訳される遺伝子の同定に成功した。研究実績概要欄に記載した通り、高濃度バニリン存在下でも優先的に翻訳される複数の遺伝子の同定に成功した。また、それらの遺伝子のうち、ADH7のプロモーターを利用することで、任意の遺伝子の発現を高濃度バニリン存在下でも実現することに成功した。これらの研究成果については国際学術誌Front. Microbiol.に発表すると共に、日本生物工学会大会でも報告し、多くの反響を得た。

また、現在ADH7以外の優先的に翻訳される遺伝子について論文を投稿中及び投稿準備中であり、計画に沿って順調に研究が進展している。木質・草本系バイオマスの糖化・前処理の際に副産物として生じるバニリンやフルフラール、HMF(5-ヒドロキシメチルフルフラール)は酵母の生育・発酵を阻害するバイオマス由来発酵阻害物質であり、第2世代バイオエタノールの効率的生産や製造コスト削減をはかる上で大きな障壁となっている。さらにこれらの発酵阻害物質は酵母の翻訳活性を強く阻害するため、大部分の遺伝子は転写が活性化されても翻訳産物レベルには反映されない。そのため、多コピーベクターで遺伝子を酵母細胞に導入しても、バイオマス加水分解産物溶液中では遺伝子が翻訳されないため、期待に沿う効果が得られないことも多い。一方で、ごく一部のmRNAは翻訳抑制下でも優先的に翻訳されることが知られている。そこで研究代表者らは、高濃度バニリンによる翻訳抑制下でも優先的に翻訳される遺伝子の同定に取り組んだ。昨年度は、ADH7が高濃度バニリンストレス下で優先的に翻訳されることを見出した(Nguyen et al., 2015)。今年度はNADH依存型のアルコール脱水素酵素をコードするBDH2のmRNAも高濃度バニリンストレス下で効率的に翻訳されることを新たに見出した。さらに、ADH7がバニリンとHMFによってしかその発現が誘導されないのに対し、BDH2の発現は、バニリンとHMFに加えフルフラールによっても誘導されることを確認した。また、ADH7とBDH2に加えて機能未知の遺伝子VIE1の発現が高濃度バニリンやHMF、フルフラールによって誘導されることを見出すとともに、VIE1の発現誘導効率はADH7やBDH2よりも優れていることを確認した。また、ADH7やBDH2、VIE1のプロモーターを用いてバイオマス由来発酵阻害物質存在下で他の遺伝子の発現を誘導することにも成功しており、ADH6の発現誘導などを通して各発酵阻害物質に対する耐性改善にも成功した。翻訳活性を強く抑制するバイオマス由来発酵阻害物質バニリンの存在下で、優先的に翻訳される遺伝子VIE1およびBDH2を新たに同定し、学会発表および論文発表を行った。VIE1およびその他の遺伝子についても投稿準備中である。また、これまでに明らかにした遺伝子のプロモーター解析を通じて、翻訳抑制下での優先的翻訳において鍵となる認識配列の絞り込みにも成功しており、期待通りに順調な研究の進展を達成してくれた。さらに、昨年度報告した優先的に翻訳される遺伝子ADH7遺伝子およびVIE1、BDH2のフルフラールやHMFなどの他のバイオマス由来発酵阻害物質による発現誘導を検討した。その結果、ADH7遺伝子の発現のみフルフラールに応答しないものの、VIE1およびBDH2はバニリンだけでなくフルフラールとHMF応答してその発現が誘導されることを新たに確認した。これらの内容を基に、複数の発酵阻害物質存在下でのVIE1とBDH2の発現誘導にもパターンについて論文投稿の準備中である。複数の遺伝子が高濃度
医薬品開発のためのデータ解析法の研究

1.代替法試験のデータ解析のために、7種類の代替法(NR,CF,CV,MTT,LDHなど)によるED_<50>推定法を吟味した。量反応曲線としてはロジット曲線を用い、推定法としては吸光度に非線形最小二乗法を適用し、ED_<50>を区間推定することが適切である、ということを明らかにした。実際の算法をSAS及びC言語で算譜化し、代替法学会バリデーション研究委員会が集めたデータに適用した。結果としてこの7種類の代替法の性能評価が可能になった。2.in vivoで行うドレイズ目刺激性試験の結果を、in vitroの代替法で予測する予測式を検討した。化粧品に使う界面活性剤のデータに、自由度2重調整済み重相関係数を規準とした変数選択法を適用し、二つの代替法(CAM,log{NR-EC_<50>})が予測に有効であることを示した。3.小核試験とAmes試験の背景データを吟味し、背景データは施設間差が無視できないこと、試験条件に標準化の余地が大きいことを明らかにした。4.卵巣癌のデータを解析し、判別には、変数変換や再標本化法が有効であると同時に、事例の医学的側面を取り入れて判別を行うことが重要であることを示した。5.第4相臨床試験データの解析には、系列相関を入れたモデルや混合モデルを用いることが妥当であることを、事例研究を通して示した。6.前臨床試験では、検定という手法よりむしろ推定あるいはモデル選択という手法を用いて、薬物のプロファイルを表現することが重要であることを示した。1.東京在住の製薬企業の統計解析担当者を招いて、ほぼ月1回のペースで研究会を開いた。毎回の出席者は10人ないし20人であり、そこで議論したテーマは、(ア)生殖試験における胎児体重の解析方法、(イ)復帰突然変異試験法での背景対照群の利用法、(ウ)小核試験法の実験結果と結果の解析法、(エ)肺転移モデル系での抗ガン剤の効力評価の指標の定め方、(オ)長時間型のマイルドな降血圧剤の開発のストラテジー、などであった。これらについては、平成6年度も継続して研究を進め、なるべく早い時期に研究報告をまとめる予定である。2.上記各テーマと関連して、前臨床試験のデータ解析法について、文献の調査を行い、前臨床試験の分野の統計学的な側面で、今後解決を迫られる課題をまとめた。これは「日本統計学会誌」の「統計学の現段階の展望:総説」という特集号に、一つの分野でのサーベイ論文として、研究代表者の吉村の名前で発表された。3.1992年に臨床薬理学会主催で行われた「臨床試験における統計学上の諸問題」というテーマのシンポジュームにおいて、本研究の代表者吉村は、前臨床試験における統計解析についての講演を行った。その内容を「臨床医薬」が取り上げ、雑誌にのせる企画を立てたので、吉村はそこで求められた内容に、本研究費による研究成果を加えて論文とした。4.上記各テーマには多重性のあるendpointsの綜合が一つの問題になるが、研究分担者の仁木は、多次元尺度構成法についての新しい知見を得て、これを1994年8月にウイーンで開かれる計算統計学の国際会議に発表する予定である。平成6年度1.代替法試験のデータ解析のために、7種類の代替法(NR,CF,CV,MTT,LDHなど)によるED_<50>推定法を吟味した。

化粧品に使う界面活性剤のデータに、自由度2重調整済み重相関係数を規準とした変数選択法を適用し、二つの代替法(CAM,log{NR-EC_<50>})が予測に有効であることを示した。3.小核試験とAmes試験の背景データを吟味し、背景データは施設間差が無視できないこと、試験条件に標準化の余地が大きいことを明らかにした。4.卵巣癌のデータを解析し、判別には、変数変換や再標本化法が有効であると同時に、事例の医学的側面を取り入れて判別を行うことが重要であることを示した。5.第4相臨床試験データの解析には、系列相関を入れたモデルや混合モデルを用いることが妥当であることを、事例研究を通して示した。
各種筋力・パワートレーニング手段における階層構造モデルの構築

本研究では、これまでに検討してきたジャンプ運動よりも下位に位置づく筋力・パワートレーニング手段の関係性について力学的な視点から検討し、申請者らの先行研究と合わせて論考することで、基礎的な筋力から高度なジャンプ運動に至る階層構造モデルを構築することを目的とした。その結果、各運動における下肢関節力学量に類似性のあることが認められた。本研究では、上述の結果と我々の先行研究の結果を合わせて論考し、基礎的な筋力の向上から高度なジャンプ運動に至る一連の階層構造モデルを構築した。下肢に対する高強度パワートレーニングであるプライオメトリックトレーニングは、同じエクササイズであっても行ない方によって大きく特性の異なる運動が形成されること、一定水準の技術や体力が確保されていないと適切なトレーニング効果が引き出せないことが指摘されている。申請者らはこれまでに、プライオメトリックトレーニング手段としてのジャンプ運動について、技術性の高いジャンプ運動を実践する前に高めておくべき基礎的なジャンプ運動とその機序について示してきた。本研究では、これまでに検討してきたジャンプ運動とさらにその下位に位置づくジャンプ運動、レジスタンストレーニング運動との関係性について、これまでの申請者らの研究と合わせて論考することで、基礎的な筋力の向上から高度なジャンプ運動に至る、一連の階層構造モデルを構築する。H28年度では,各種筋力・パワートレーニング手段における相違点および類似点を検討するために、各種ジャンプ運動とレジスタンストレーニングで用いられるスクワット運動におけるパフォーマンス変数および地面反力、下肢関節の力学的変数(関節仕事、貢献度)などを収集する実験を行った。なお,当該実験は山梨学院大学研究倫理委員会で承認された上で実施した。筋力・パワートレーニングを定期的に実施している体育大学生および大学院に所属する男性競技者18名を対象に、両脚および片脚において、リバウンドジャンプ(できるだけ踏切時間を短く高く跳ぶ),垂直跳(できるだけ高く跳ぶ)、反動無し垂直跳、スクワット(付加重量:両脚スクワットの最大挙上重量に対する30 %、60 %、90 %.片脚試技ではこれらの半分.)を実施した。三次元自動動作分析システム(VICON MOTION SYSTEMS社製)およびフォースプラットフォーム(KISTLER社製)を用いて,各試技における地面反力,身体座標値を計測した。H28年度では,各種ジャンプ運動やレジスタンストレーニングで用いられるスクワット運動といった、各種筋力・パワートレーニング手段における相違点および類似点の検討するための実験を計画していた。当初の予定通り適切に実験を行うことができたため、現在はそのデータ分析を行っている。プライオメトリックトレーニング手段としてのジャンプ運動は、同じ運動であっても行ない方によって特性が大きく変化すること、一定水準の技術や体力が確保されていないと適切な効果が引き出せないことが指摘されている。申請者らはこれまでに、技術性の高いジャンプ運動を実践する前に高めておくべき基礎的なジャンプ運動とその機序について示してきた。筋力・パワートレーニングを定期的に実施している体育大学生および大学院に所属する男性競技者18名を対象に、両脚および片脚において、リバウンドジャンプ(できるだけ踏切時間を短く高く跳ぶ)、垂直跳(できるだけ高く跳ぶ)、様々な負荷重量によるスクワット(片脚試技は両脚試技の半分)を実施した。三次元自動動作分析システムおよびフォースプラットフォームを用いてデータを収集し、各運動におけるパフォーマンス変数(跳躍高、RJ指数など)、地面反力、下肢関節の力学量(関節トルク、パワー、仕事)を算出した。その結果、各運動において地面反力および関節力学量の発揮パターンや大きさに関する相違が存在するものの、それぞれのパフォーマンスに影響する力学量に類似性のあることが認められた。つまり、このような各運動における類似性のある項目(下肢筋群の動員様相)を介して『トレーニング効果の転移』が期待できると考えられる。本研究では、上記の結果と我々の先行研究の結果を合わせてトレーニング学的に論考し、基礎的な筋力の向上から高度なジャンプ運動に至る一連の階層構造モデルを構築した。本年度はまず,昨年度実験のデータ分析を行う。地面反力データや下肢関節の力学的変数(関節仕事、貢献度)などの各種力学量から、各種ジャンプ運動やスクワット運動における筋力・パワー発揮特性について検討する。そして、その結果と申請者のこれまでの研究成果を基に、基礎的な筋力の向上から高度なジャンプ運動に至る、一連の階層構造モデルを構築する。さらにその際には、スポーツ競技の多くが片脚で行われていること、両脚運動と片脚運動はその遂行に関する解剖学的・力学的機序が大きく異なることを考慮し、両脚運動と片脚運動の要因も加味した階層構造モデルの構築を試みる。トレーニング科学購入した備品「ゴニオメーター(間接角度計測システム)一式」が、当初予定していた額よりも安価で購入できたため。

本年度の計画である「基礎的な筋力の向上から高度なジャンプ運動に至る一連の階層構造モデルを構築」に関する研究資料の購入および研究打ち合わせや情報収集の費用として使用する予定である。本研究申請時と現在では勤務先が異なり、現勤務先では研究資料の充実した図書館が無い、研究打ち合わせに出張が必要など、研究環境が一変した。よって、申請当初との変更に際し発生する費用へ、次年度使用額をあてがう予定である。
悪性脳腫瘍術中蛍光診断の蛍光メカニズ解析と神経膠腫幹細胞への光線力学療法の応用

転移性脳腫瘍および悪性神経膠腫患者に対し術前5ALAを投与し、光線力学的診断(PDD)を行い腫瘍摘出し、術中蛍光を確認して手術摘出した。標本より抽出したmRNAを用いてポルフィリン代謝に関わる13遺伝子の発現解析を行った。coproporphyrinogen oxidase(CPOX)のみが有意に蛍光を示さない腫瘍に比して蛍光を示す腫瘍で上昇しており、CPOXに対する免疫組織染色では強い蛍光を示す腫瘍で有意に陽性細胞が多く存在した。CPOXが悪性脳腫瘍における5ALAによる蛍光強度差異に強く関連していることが示唆され、これまで蛍光を呈していなかった悪性脳腫瘍細胞群に対するアプローチを可能にすると考えられた。研究課題1);腫瘍摘出術施行悪性脳腫瘍症例中、5ALAによる光線力学的診断を行った20例について検討した。肉眼的に腫瘍本体が強く赤色蛍光を呈するもの10例(蛍光(+)群)(組織型;悪性神経膠芽腫7例、転移性脳腫瘍3例)、全く蛍光を呈さない腫瘍(蛍光(-)群)10例(組織型;悪性神経膠芽腫2例、転移性脳腫瘍8例)。ポルフィリン代謝にかかわる酵素、トランスポーター13遺伝子をqRT-PCR法でmRNA発現解析を行った。このうち、蛍光(-)群に比して蛍光(+)群でコプロポルフィリノーゲンオキシダーゼ(ポルフィリン代謝経路におけるミトコンドリア内最初の代謝酵素)(以下;CPOX)遺伝子の発現のみ有意に上昇していた(P=0.0003)。その他の遺伝子発現については明らかな有為差を認めなかった。また、腫瘍細胞におけるCPOXタンパク発現を検証するために摘出腫瘍組織のCPOXに対する免疫組織染色を行ったところ、陽性細胞率は蛍光(+)群で有意に高かった。一方、術前MRIでの造影剤による増強効果、MIB-1 indexについては明らかな差異はなかった。以上の結果より悪性脳腫瘍における5ALAによる蛍光強度の差異は、CPOXの発現量の差異によっても規定される事が示唆される。これまでに同様の報告はなく、蛍光を呈さない悪性脳腫瘍に対する術中蛍光診断、光線力学的治療の応用に寄与する可能性がある。研究課題2);GSCの脳内移植モデルを作成し、腫瘍の生着、増殖の確認を行った。ポルフィリン代謝に関わる前述13遺伝子での遺伝子発現量を測定したところ、膠芽腫細胞株に比してGSCでABCG2トランスポーター遺伝子の発現が有意に高かった。同タンパク質はプロトポルフィリンIXの細胞外くみ出しに関わるタンパク質であり研究目的に示した如く、5ALAによる蛍光強度がGSCにおいて低い事と理論的に一致する。本結果は、GCSに対する光線力学的治療への応用に寄与すると考える。研究課題1)悪性脳腫瘍患者(転移性脳腫瘍および悪性神経膠腫患者)に対して術前5-アミノレブリン酸(5ALA)を投与し、光線力学的診断(PDD)を行い腫瘍摘出を行った。いずれの腫瘍も術前画像所見(ガドリニウム造影MRI)で腫瘍は強く造影効果を受けており、脳血液関門が破綻していることが示唆された。蛍光を術中に確認して手術摘出サンプルより抽出したmRNAを用いて発現遺伝子プロファイリングを行った。ポルフィリン代謝にかかわる酵素群、PpIX(細胞内外輸送に関わるトランスポーター13遺伝子について検討したところ、copropor-phyrinogenoxidase(CPOX)のみが蛍光を全く示さない腫瘍に比して有意に強い蛍光を示す腫瘍で上昇していた。また摘出組織標本による検討ではそれぞれの腫瘍群でKi67染色陽性細胞に差は認めなかったが、CPOXに対する免疫組織染色でも強い蛍光を示す腫瘍で有意に陽性細胞が多く存在しした。以上よりCPOXが悪性脳腫瘍における5ALAによる蛍光強度差異に強く関連していることが示唆された。本研究では5ALAを用いたPDDの更なる応用につながるものと考える。すなわち、これまで蛍光を呈していなかった悪性脳腫瘍細胞群に対するアプローチを可能にする一歩となりえ、ひいては悪性脳腫瘍の機能、生命予後改善における手術療法の役割の拡大につながるものと考える。研究課題2)GCSが発現するポルプィリン代謝およびトランスポーター関連遺伝子発現をghomaceHhnleの発現様式と比較したところABCG2トランスポーター遺伝子発現が有意にGCSで上昇していることが確認された。GSCに対する光線力学的診断、治療への足がかりになるものと考える。
ミックス法を用いたインフォームド・コンセント観察研究の方法論的検討

研究代表者は平成21年に、化学療法をはじめるためのインフォームド・コンセントの参与観察を実施し量的データと質的データを収集した。本研究課題では、インフォームド・コンセント観察研究を題材に混合研究法の方法論的検討を行うことを目的とした。インフォームド・コンセント観察研究で得られた量的データを用いた調査研究は国際誌に掲載され、質的データを用いた調査研究や方法論的議論については国際学会にて発表を行い、海外の研究者と意見を交わした。さらに、本研究課題での活動を通して、研究代表者は国内の医学・看護領域の研究者に向けた情報発信を行い、日本混合研究法学会の設立や学会の運営にも寄与した。インフォームド・コンセント(IC)は、十分な説明を受けた患者が治療を受けることに同意をする行為であると同時に、そこでは患者の抱える様々な悩みや関心が語られ、複雑で個別的なやりとりを通して医療者と患者の関係が構築される場でもある。研究代表者は平成21年より、化学療法をはじめるためのICを観察し、患者の治療に対する動機づけやそこで展開する対話などを収集してきた。そこで得られた多様なデータを分析するための方法論を検討することが本研究課題の目的である。平成26年度は、ICの展開を記述する方法論として「起承転結フレームワーク」を開発し、6090分かけて行われるICの対話が展開する様子を4場面に圧縮して記述する手順を明確化した。米国ボストンで開催された第1回国際混合研究法学会(Mixed Methods InternationalResearchAssociation: MMIRA)にて「起承転結フレームワーク」を紹介し、海外の研究者と議論をした。また、これまでも治療に対する動機づけ尺度(八田, 2011)の構成概念について検討を重ねてきたが、今年度は文化的自己観尺度(Singelis, 1994)を用いてさらなる検討を進めた。その結果、治療に対する動機づけ尺度の下位因子である自己基準的動機づけと他者基準的動機づけが、各々、相互独立的自己観と相互協調的自己観と相関することが示唆された。本研究課題では、「起承転結フレームワーク」は数量化されない質的データとして、尺度として計量化された治療に対する動機づけは量的データとして位置づけている。本年度はそれらを統合するうえで基盤となる研究を進め、その成果を学会で発表し、論文に投稿するための準備を進めた。今後もICで生じた現象を研究の俎上に乗せるべく方法論的議論を積み重ね、漸次的に応用的な研究に着手する。研究代表者は平成21年より、化学療法を導入するためのICを観察し、患者の治療に対する動機づけやそこで展開する対話などを収集してきた。このようにして得られた多様なデータを分析するための方法論としてMixed Methodsを検討することが本研究課題の目的である。また、IC観察研究で使用した「治療に対する動機づけ尺度」(八田ら, 2011,心身医学)について内的妥当性と外的妥当性に課題が残されていたが、その後の調査によって大学生、健康診断受診者、がん患者にて本尺度が共通の因子構造を持つことが確認された(Hatta et al., 2016,BMC Med Inform Decis Mak)。平成27年度はIC観察研究における質的アプローチと量的アプローチのもつ頑強性を個別に確認することができたため、次年度はそれらを統合するステージに入る。昨年度より投稿準備を進めていた医療に関する達成動機尺度の数量的検討(研究1)においては2016年2月に採択され、本プロジェクトで掲げた目標を達成した。また、ミックス法の方法論的検討(研究2)に関しても、2015年9月に開催されたMMIRA Asia Region ConferenceにてMixed Methods Communityの母体である北米の研究者より一定の評価を受け、関連雑誌への投稿を奨められた。この投稿の準備に年度を跨ぐ海外出張が必要となり、平成28年度まで研究期間の延長を行なった。なお、臨床家の実践知を可視化する方法論の探究(研究3)についても、上記投稿準備中の論文にてその一端を論じる。研究代表者は平成21年より、化学療法をはじめるためのインフォームド・コンセント(IC)の参与観察を行った。そこで得られた多様なデータを分析するための方法論としてMixed Methodsを検討することが本研究課題の目的である。以上、IC観察研究を題材にMixed Methodsの方法論的検討をはじめた本研究課題では、IC観察研究のデータの一部を調査研究として海外誌に掲載され海外学会にて発表も行った、そして医学・看護学領域の研究者に向けた情報発信や国内研究コミュニティの形成に寄与した。

本年度に予定していた「研究1:医療に関する達成動機尺度の数量的検討」では分析を終え、論文投稿準備に入った。「研究2:ミックス法の方法論的検討」においても、統合するうえで基盤となる研究を進めた。本研究課題の研究計画を立案した当初、量的アプローチを主としたデザインと質的アプローチを主としたデザインとを組み立て、IC観察研究における量的アプローチの機能と質的アプローチの機能の相違を検討し、医療現場の参与観察で得られるデータの分析方法論を議論する予定であった。Mixed Methodsに関する先行研究や近年の世界的な動向を追う過程で、各アプローチの持つ機能や役割について議論するためには研究の実施される環境や研究者の文化的背景(あるいは、認識論や存在論といった科学哲学的視点からの考察)が肝要となることに気が付くことができた。今後は、そのような方法論的議論を研究手法や研究デザインとして具現化させることで、臨床経験を積んだ専門医のICをめぐる「全人的な関わり」を可視化する方法論を探究する。混合研究法「研究2:ミックス法の方法論的検討」に必要な情報収集や意見交換の場として、平成27年度も国内外の関連学会に参加する。さらに「研究3:臨床家の実践知を検討可能な素材にする方法論の探求」に移行すべく、がん医療に関わる医療者の集まる勉強会で意見交換をし、研究方法論に関する学会等にて情報収集し、発表準備を進める。2015年9月に開催された国際学会で本研究課題の成果を公表したところ、関連雑誌の編集者より投稿を推奨された。また、2016年3月31日4月2にミシガン大学にて開催されるMixed Methods Workshopにて論文化に関する情報収集が本研究課題を洗練させる上で不可欠であったため。平成26年度当初は「研究1:医療に関する達成動機尺度の数量的検討」として、一般社会人や患者を対象とした調査を実施するためにWeb調査会社への依頼を見込んでいた。その後、大学生でのデータ分析結果を踏まえ「研究2:ミックス法の方法論的検討」を優先したため、次年度使用額が生じた。上記Workshopへの参加費、旅費に充てる。平成27年度も「研究2:ミックス法の方法論的検討」が優先されるため、国内外の学会に参加する見込みであり、これに次年度使用額を充てる。ただし、研究の進捗に応じて、Web調査会社への依頼が必要になる可能性もあるため、その際は予算に合わせて依頼内容を検討する。
高品質マルチバンドギャップ半導体の光電子物性制御と中間バンド型太陽電池への応用

本研究では、次世代の超高効率太陽電池として期待される中間バンド型太陽電池を、マルチバンドギャップ半導体ZnTeO系材料を用いて実現することを目指し、高効率化の鍵である二段階光吸収レートの増大を目的に中間バンドへの電子ドーピング効果と集光動作による入射光子数の増加効果を明らかにすること、さらに、励起キャリアの取り出し効率の増大を目的に、組成傾斜を有する構造形成に必要な混晶半導体の結晶成長を行い、その基礎物性を明らかにすることを目的としている。平成30年度は以下の研究を実施した。(1)前年度に成長条件やブロック層厚などを変化させて作製した種々の構造を有するClドープZnTeO中間バンド型太陽電池を用いて、今年度は、その外部量子効率の温度依存性、二段階光吸収電流の温度依存性など諸特性の評価を行った。その結果、ブロック層厚や酸素濃度が二段階光吸収電流生成に大きく影響することが明らかとなった。(2) ZnTeOはZnTeに対して伝導帯がやや高い位置にあるので、太陽電池の深い領域で生成したキャリアの伝導が阻害される。ZnTeOにCdを添加したZnCdTeOを用いると、伝導帯のバンドアライメントが良好となることを明らかにしてきたので、今年度はこのZnCdTeOに対するClドーピング効果を明らかにしようとした。その結果、ZnCdTeOにおいてもZnTeOの場合と同様のClドーピング効果があることが明らかとなった。(3) ZnTeOにおける中間バンドのブロック層として用いるZnTe層の電気伝導制御技術の開発を行うことを目的に、分子線エピタキシー成長時にアクセプターとして燐を用いたドーピング実験を行った。種々の燐化合物を用いて成長を行い、フォトルミネッセンス、ホール効果測定等により評価を行った結果、ドーパントとして用いる燐化合物によってドーピング特性が大きく異なることが明らかとなった。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成27年度は以下の知見を得た。(1) ZnTeOへのドナー不純物のドーピングによる電子物性の制御技術の確立を目的に、分子線エピタキシー法によるZnTeO成長時にClドーピングを行い、その効果を低温フォトルミネッセンス(PL)スペクトルにより評価した。PLスペクトルを詳細に解析した結果、ドナーに関連した発光を確認することができ、添加したClがドナーとして作用している可能性があることが分かった。(2) ZnTeO中間バンド型太陽電池の集光動作下での発電特性を評価することを目的に、集光可能なソーラーシミュレータを購入し、レンズなど光学系と既存の電気特性評価装置とを組み合わせることで、太陽電池特性の集光度及び測定温度依存性を評価可能なシステムを構築することができた。(3) ZnCdTeO系混晶半導体の高品質結晶成長と基礎物性の解明を目的に、分子線エピタキシー法によりCdフラックス比を変化させながらZnCdTeO薄膜の成長を行った。Cdフラックスに対するZnCdTeO膜組成の変化を明らかにすると共に、光吸収特性、バンドギャップと組成の関係を明らかにした。Cd組成の変化によるバンドギャップの変化は、バンド反交差作用を考慮して求めた計算値とよく一致することが分かった。ZnTeOへのClドーピングによる中間バンドへの電子ドーピングについては、添加したClがドナーとして作用している可能性を明らかにできたこと、集光下での発電特性の評価に必要なシステムを構築できたこと、ZnCdTeOについてはCdフラックスによる膜組成の制御の可能性を明らかにし、組成と各種物性の変化を把握することができたことから、当初の計画通り進展している。平成28年度は以下の研究を実施した。(1)中間バンドへの電子ドーピング効果を明らかにすることを目的に、ZnTeOにおいてドナーとして作用する可能性のあるClをドープしたZnTeOを用いた中間バンド型太陽電池を試作し、その特性をアンドープZnTeOを用いた太陽電池と比較した。その結果、ClドープZnTeOではアンドープの場合に比べて二段階光吸収電流が大きくなることを確認した。したがって、ClはZnTeOにおけるドーパントとして有用であることが分かった。(2) ZnTeO中間バンド型太陽電池の集光下での動作特性の評価を行った。極低温から室温までの各温度において太陽電池特性の集光度依存性を評価することで、開放電圧、短絡電流の温度および集光度依存性を調べた。

その結果、ZnTe系太陽電池において開放電圧はヘテロ界面の再結合により律速されていることが分かった。その他の特性についても現在解析を進めている。(3) ZnCdTeO混晶半導体による傾斜組成を有する構造を作製することを目的に、傾斜組成構造の形成に必要なZnCdTeOにおけるCdとOの混晶比の制御技術の確立を行った。前年度のCdフラックスを変化させた実験に引き続き、O供給量やVI/II比、さらにCdフラックスを精密に制御させた実験を行うことで、成長条件と組成比の関係を詳細に明らかにした。各項目ともに研究計画に沿って順調に研究を進めてきている。特にClドーピングにおいてはアンドープの場合と異なり中間バンドへの電子ドーピング効果と考えられる結果が得られてきている。集光実験については実験結果の解析が進んできており、また、ZnCdTeOの組成傾斜構造の作製については、構造の作製に必要な成長条件を把握することができた。本研究では、次世代の超高効率太陽電池として期待される中間バンド型太陽電池を、マルチバンドギャップ半導体ZnTeO系材料を用いて実現することを目指し、高効率化の鍵である二段階光吸収レートの増大を目的に中間バンドへの電子ドーピング効果と集光動作による入射光子数の増加効果を明らかにすること、さらに、励起キャリアの取り出し効率の増大を目的に、組成傾斜を有する構造形成に必要な混晶半導体の結晶成長を行い、その基礎物性を明らかにすることを目的としている。平成29年度は以下の研究を実施した。(1)前年度にClがドナーとして作用する可能性が示されたことから、今年度はZnTeOに対するClドーピング条件や酸素濃度を変化させた中間バンド型太陽電池を試作し、1Sun照射下での電流電圧特性、外部量子効率、二段階光吸収電流などを評価した。その結果、二段階光吸収電流がClドーピング濃度、酸素濃度に依存すること、フォトルミネッセンス特性より得られたドナーが活性化する温度と二段階光吸収電流の温度依存性がよい一致を示すことが明らかとなった。以上より、Clドーピングが太陽電池特性を向上する上で有用であることを明らかにした。(2) ZnTeO中間バンド型太陽電池の集光動作下での特性を明らかにするため、前年度に構築した集光測定システムを用いて、特性の評価を行った。その結果、Clドーピングの有無により集光照射した場合の開放電圧の上昇に差異があることが分かり、Clドーピングが有用であることが明らかとなった。(3) ZnTeO中間バンド型太陽電池のブロック層やZnTeO層の厚さを系統的に変化させた太陽電池を試作することにより、各層の厚さが太陽電池特性に及ぼす影響を明らかにした。今後、二段階光吸収電流生成への効果と動作機構について検討を進める。特にClドーピングによる中間バンド型太陽電池の特性向上を明確に示すことに成功しており、当初想定した以上に進展していると判断できる。本研究では、次世代の超高効率太陽電池として期待される
唐代の異文化認識と左遷文学の研究

本研究では、これまでの研究成果ー中唐の異文化認識ーを発展させて、唐代の異文化認識の全容を解明することを目指した。まず、初唐の詩人が、南方独特の風土に関心を示した詩を作りはじめ、盛唐になると杜甫によって、南方異民族の風俗にも着目した詩が数多く作られるようになり、それが中唐へと受け継がれていく流れを明らかにした。また、中唐の韓愈は、最初の左遷で異文化認識が変化したことが、二度目の左遷に際して、左遷の悲哀を克服するのに大きな役割を果たしたことを考察した。平成27年度は三年計画の一年目にあたっており、関連資料の収集や精読などの基礎固めを行った。唐以前は無視されていた南方独特の風土や異文化は、中唐の文人たちによって盛んに描かれていくようになるが、初唐の沈セン期、宋之問、杜審言などが南方に左遷された際にも、異域独特の風土に着目した詩が見られ、それらの作品の精読・整理を行った。こうした異域描写は当時の文壇からは傍流にあたる下級官僚(「宦遊」といわれる地方官)によってもたらされた新しい分野の一つであるが、中唐のものと比べると、その表現は異文化にまでは踏みこんでおらず、唐代の中で段階的に異域描写が深まっていくさまが見てとれる。続く盛唐の詩を精読していく中で、従来の詩人で時代を区切る文学史ではなく、安史の乱を契機に李白・杜甫が詩の本質的な変化ー未編年的な詩から編年できる詩へーを起こしているという大きな問題を発見し、10月に開催された日本中国学会第67回大会で発表した(「唐詩変革」)。この発表を通じて得られた成果をまとめて学会報に投稿し、掲載が決定された。また、この一年は韓愈詩研究会で各担当者から提出された原稿の修正を行い、次年度以降発行予定の川合康三・緑川英樹・好川聡編『韓愈詩訳注第二冊』(研文出版)の編集にあたった。第二冊は韓愈が左遷地の陽山を旅立って以降の詩から、都長安に戻って後の詩が収録されており、研究課題の一つである「左遷から帰還後の作品を検討して、左遷を経た士大夫の文学がどのような成長を遂げたか」と大きく関わる時期である。編集作業を通じて得られた知見を来年度以降論文にまとめていく。『韓愈詩訳注第二冊』の編集作業にあたったため、当初の予定とは順番が多少前後したものの、おおむね予定通り作品の精読を行うことができた。学会で発表を行い、投稿論文も掲載が決定した。平成28年度は三年計画の二年目にあたる。一年目の研究の成果として、「唐詩變革ー安史の亂前後に於ける李杜の詩から」(『日本中國學會報』第六十八集)、「初唐の嶺南描写ー沈セン期、宋之問を中心にー」(『岐阜大学国語国文学』第四十二号)を公表した。また、主に杜甫と韓愈の詩について精読、研究を行った。杜甫はついては、特にキ州滞在時の作品に着目した。杜甫がキ州の風俗を扱った作品については、劉禹錫の「竹枝詞」に影響を与えた「キ州歌十絶句」が有名であるが、他にもキ州の地に暮らす男女の生活を描いた「負薪行」「最能行」、雨乞いのための山焼きという楚の風俗を詠った「火」、ユーモアをこめてキ州の風俗を描いた「戯れに俳諧体を作り悶を遣る二首」、リョウ族の童僕へ謝意を示した「リョウ奴阿段に示す」など、数多くの作品の中でキ州の風土風俗に言及している。これらの作品群は中唐の文人たちが左遷地で異域の風土風俗を描いた作品に大きな影響を与えている。韓愈については、前年度に引き続き、川合康三・緑川英樹・好川聡編『韓愈詩訳注第二冊』(研文出版、全五冊予定)の編集作業にあたった。今年度は各担当者の原稿を修訂し、初校の確認まで完了した。この成果は平成29年夏に刊行される予定である。また、第三冊に収録される詩(『韓昌黎詩繋年集釋』の編年で元和五年まで)の検討も並行して進め、二月に収録分の検討を終えることができた。これらの成果を踏まえた上で、韓愈が潮州に左遷された時期の作品について、一度目の左遷である陽山県令時代からどのように変貌して左遷の悲哀を克服していったかを考察した。前年度の研究成果を公表することができ、『韓愈詩訳注第二冊』の編集作業も進めて来年度に出版する目処がつけられた。平成29年度は三年計画の三年目にあたる。韓愈については、前年度に引き続き、川合康三・緑川英樹・好川聡編『韓愈詩訳注第二冊』(研文出版、全五冊)の編集作業にあたり、今年度の十月に刊行した。

また、並行して第三冊に収録される詩(『韓昌黎詩繋年集釋』の編年で元和元年(806)の途中から元和五年の詩まで)の編集作業と、第四冊に収録される詩(元和六年から十一年まで)の半分の検討を終えることができた。異域の描写については、その韓門弟子たちの作品を検討した。特に張籍は異域を詠う「蛮中」「蛮州」や、異民族の風俗をテーマにした「崑崙児」という詩、また「南遷の客を送る」詩の「海国戦には象に騎り、蛮州市には銀を用う」や「海南の客の旧島に帰るを送る」詩の「竹船桂浦に来たり、山市魚鬚を売る」など、送別詩の中で異域の文化風俗に着目した詩句がまま見られ、韓愈との影響関係も興味深い。晩唐に至ると、李徳裕や呉融、韓アクなど南方に左遷された詩人は多いが、その地独特の風土や風俗に着目した作品は少なく、目新しさは見られない。これは晩唐の詩人たちが、中唐五大文人と比べるとスケールが小さく、晩唐という時代の風潮が退廃的、耽美的であったため、異域の独特な風俗を開拓するまでには至らなかったからであろう。ただ、こうした時代の中でも、李商隠が「異俗二首」という嶺南の風俗を正面から取り上げた作品があるのは、鋭い感性を持つ李商隠ならではといえる。李商隠は他に「桂林」詩の中でその独特の山並みに注目した詩句も残しており、その桂林は初唐の宋之問から、杜甫、白居易など様々な詩人に言及される土地で、その流れを追うと風光明媚な観光地が形成されていく過程を見て取ることができる。これまで南方の異域描写を辿ってきたが、さらに盛唐の辺塞詩に注目し、西方の風土を描いた岑参の詩の検討を進め、南方異域描写との共通性について考察を深めた。本研究では、これまでの研究成果ー中唐の異文化認識ーを発展させて、唐代の異文化認識の全容を解明することを目指した。まず、初唐の詩人が、南方独特の風土に関心を示した詩を作りはじめ、盛唐になると杜甫によって、南方異民族の風俗にも着目した詩が数多く作られるようになり、それが中唐へと受け継がれていく流れを明らかにした。また、中唐の韓愈は、最初の左遷で異文化認識が変化したことが、二度目の左遷に際して、左遷の悲哀を克服するのに大きな役割を果たしたことを考察した。これまで通り、唐代の文献を幅広く精読していく。27年度に初唐の異域描写の論考を発表し、編集作業にあたった韓愈詩を重点的に研究していく予定。前年度に引き続き『韓愈詩訳注』の編集を進める。杜甫と韓愈についての研究成果を公表し、晩唐の異域描写の考察を行う。それによって唐代の異域描写の全体像をとりまとめる。中国古典文学257円というわずかな金額のため、次年度に繰り越した。専門書が購入できないわずかな金額のため、次年度に繰り越した。書籍代の一部として使用する。専門書の購入に充てる。
葉緑体局在型グルタミン合成酵素による光呼吸調節機構の解明と環境耐性植物の育成

1)CO_2を含まない空気中で強光照射すると、タバコ葉は24時間後には褐変化するが、MSOやINH(isonicotinic acid hydrazide;glycine decarboxylase complexとaminotransferaseの阻害剤)存在下で光呼吸経路を止めると、わずか5時間で褐変化する。このことは光呼吸経路の回転により光傷害が起きにくくなっていることを示している。2)上述の方法でいくつかの植物の光傷害の受け易さを比較すると、カボチャ・トマトは強光に相当強いこと、キュウリ・レタス・ミツバは極めて弱いこと、タバコ・インゲンマメはそれらの中間であること、が分かった。これらの植物は光呼吸経路を止めると、いずれも45時間で褐変化するので、強光に対する強さは光呼吸系の活性に対応していると考えられる。3)上記植物葉のGS2含量をウエスタン法で比較すると、カボチャ・トマトではGS2量が極めて多いこと、キュウリ・レタス・ミツバでは極くわずかしか含まれていないこと、タバコ・インゲンマメはそれらの中間であること、が分かった。すなわち、これらの植物では、GS2量と光呼吸活性と強光耐性との間に明瞭な相関があることが分かる。4)35S,ダブル35S,rbcSのプロモーターにイネGS2cDNAを連結してタバコに遺伝子導入し、得られた形質転換植物の種子から発芽した植物についてGS2量を比較すると、ダブル35Sプロモーターのものが最もGS2量が高かった。この植物について強光照射実験を行うと、GS2量の高い植物は対照区のものと比較して、明らかな耐性を示した。
不安定性を有する骨粗鬆性脊椎の力学解析 -最適な強度を有する固定材料の模索-

骨粗鬆症性椎体骨折有限要素モデルを用いて荷重増分法を用いた力学解析を行なった。ロッドの剛性が小さいモデルでは、椎体内の微小破壊を抑制し、応力集中を低下させた。適度な動きを許容する動的ロッドを用いた脊椎固定を行うことで、椎弓根スクリューの緩みや固定隣接椎体骨折などの予防に繋がり、重症骨粗鬆症椎体骨折に対して有用な治療法のひとつになることが示された。骨粗鬆症性椎体骨折に対して動的な脊椎固定を行った場合の力学的有用性について、脊椎CTデータを用いた有限要素解析(FEM)と模擬骨を用いた力学実験を行い検討した。有限要素モデルは、骨密度0.773g/cm2、YAM値69%の第10胸椎から第2腰椎のCTデータを使用した。このモデルに対して、第12胸椎に楔状形状の圧迫骨折部分を作成した。椎弓根スクリュー及び脊椎ロッドはチタン合金と同様の剛性に設定したが、ロッド中央部において、任意の剛性を設定可能なモデルを作成した。その後3つのヤング率を変化させたモデル(a、b、c)にて検討した。モデルaはチタン合金と同様の剛性とし、モデルcは、最も合成の剛性の低い値、モデルbはその中間の値に設定した。以上の3つを用いて第2腰椎下縁を完全拘束し、第10胸椎上縁から5mmの強制変異を加えて解析した。その結果、第11胸椎と第1腰椎における椎弓根スクリュー周囲のせん断応力は、剛性の低下とともに低下した。一方、下位隣接椎体の第2腰椎では、ロッド剛性の低下に伴い、椎体前側方にかけての皮質骨部分、および周辺の海綿骨部分で小さなひずみ値を示した。以上の結果から、剛性を低く設定した動的脊椎固定はFEM上、スクリューの緩みや隣接椎体骨折を軽減する可能性があり、今後至適な剛性値の検討が必要と思われた。3次元有限要素モデルは、筋骨格筋シミュレーションシステムを用いて脊柱周囲の主要な筋肉をモデルに組み込んで解析を行うまでは到達出来なかったが、動的固定を仮定した複数椎体に及ぶFEM解析を行うことが出来た。昨年度に引き続き、椎弓根スクリュー周囲および固定隣接椎体に生じる応力解析と、Newton-Raphson法を用いた荷重増分法による非線形解析を行った。非線形解析では、計10step (10mm)の負荷を行い、破壊要素分布の評価を行った。その結果、脊椎モデル全体の破壊要素分布において、より剛性の小さいロッドモデルの方が破壊要素分布は抑制されており、特に、椎弓根スクリュー近傍において抑制効果は顕著であった。また本年度は、骨密度の異なる(1骨密度:0.740g/cm2、YAM値:66%、2骨密度:0.488g/cm2、YAM値:44%)2つの有限要素モデルをMechanical Finderを用いて作成した。解析範囲は第9胸椎第3腰椎とし、それぞれの脊椎モデル66、44として比較検討した。YAM値が低いモデル44の方がロッド剛性の異なるモデル間での差が顕著であった。さらに、スクリュー近傍の応力値はモデル44、66ともに剛性が小さいロッドモデルで抑制された。固定上位隣接椎体の破壊要素解析において、モデル44での破壊要素数の発生は、よりフレキシブルなロッドモデルにおいて、破壊要素の割合は低下していたが、モデル66においては変化がなかった。以上の結果から、剛性を低く設定した動的脊椎固定は破壊要素解析と応力解析上、スクリューの緩みや隣接椎体骨折を軽減する可能性があり、その効果は重度骨粗鬆症モデルでより顕著であった。一方、模擬骨を用いた検討では、従来使用されている固定型ロッドと動的ロッドを用いて繰り返し圧縮実験とスクリュー引き抜き荷重の測定を行った。その結果、動的ロッドにおいて、従来の固定型ロッドよりも引き抜き荷重が高い傾向を示したが有意差は認めなかった。3次元有限要素モデルを用いて動的固定を仮定した複数椎体に及ぶFEM解析を行い、軽症と重症骨粗鬆症モデルとの比較検討を行うことができた。また模擬骨を用いた力学解析に着手した。不安定性を有する骨粗鬆症性脊椎の手術治療において、動的な背椎固定を用いた場合の力学的有用性について、有限要素解析と模擬骨を用いた力学実験を行い検討した。本研究では、骨密度の異なる(それぞれ骨密度は0.740 g/cm3, 0488 g/cm3, YAM値は66%、44%)の第9胸椎から第3腰椎のCTデータを使用し、2つの脊椎モデルで検討した。使用した脊椎インストルメントはチタン合金と同様の剛性を持たせたモデルと、より柔軟で動的な固定を想定した剛性の低いモデルを組み合わせて解析した。模擬骨を用いた検討では、椎弓根スクリューを挿入し、従来の脊椎ロッドを用いて固定を行ったモデルと動的な動きを許容するロッドを用いて固定を行ったモデルを解析した。また、第10胸椎-第11胸椎のCTデータを抽出し、三次元積層造形技術を用いた骨粗鬆症性脊椎モデルの作成を行った。多椎体での解析において、YAM値66%のモデルでは、破壊要素数に大きな差異を認めなかったが、骨密度値の低いYAM値44%のモデルでは、椎体の破壊要素数、スクリュー近傍の応力値ともに剛性の低いモデルで抑制されていた。

模擬骨を用いた力学試験では、従来の脊椎ロッドでは有意に引き抜き強度が低下していたが、動的な固定を想定した剛性の低いロッドでは低下を認めなかった。三次元積層造形技術を用いた骨粗鬆症性脊椎モデルの作成は可能であり、骨孔を作成し椎弓根スクリュー挿入を行なったが強度的な問題から、力学的な検討には至らなかった。本研究の結果より、適度な動きを許容する動的ロッドを用いた脊椎固定を行うことで、椎弓根スクリューの緩みや固定隣接椎体骨折などの予防に繋がり、重症骨粗鬆症椎体骨折に対して有用な治療法のひとつになることが示された。骨粗鬆症性椎体骨折有限要素モデルを用いて荷重増分法を用いた力学解析を行なった。ロッドの剛性が小さいモデルでは、椎体内の微小破壊を抑制し、応力集中を低下させた。適度な動きを許容する動的ロッドを用いた脊椎固定を行うことで、椎弓根スクリューの緩みや固定隣接椎体骨折などの予防に繋がり、重症骨粗鬆症椎体骨折に対して有用な治療法のひとつになることが示された。次年度以降は模擬骨を用いた力学試験を行い、実際に動的固定として臨床で用いられているsemi-rigid rodを用いた評価が行う予定である。また引き続き、有限要素解析に用いるサンプルCTデータを追加し、再現性の評価や至適な剛性値の検討を行う予定である。有限要素解析における検討項目の見直しと模擬骨と脊椎固定インプラントを用いた力学実験の至適な荷重条件を検討する必要がある。医歯薬学模擬骨を用いた荷重負荷試験の開始が遅れ、繰越金が約17万円発生した。最終年度は荷重負荷試験をすすめ、繰越金を物品費として使用する予定である。