hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
知的障害者の「生活の質」に関する日瑞比較研究

本研究は、日本とスウェーデンの知的障害者の「生活の質」を調査し、その実態と課題を明らかにすることを目的として、3年計画で行われた。研究初年度は、文献研究と並行して、本調査の方法を確立するために予備調査を行った。研究2年目は、さらに2回の予備調査が行われ、調査方法と評価尺度の修正を行った。研究最終年は、日瑞両国の本調査の結果の分析と考察が行われた。本調査の有効対象者数は、日本側男40名女39名計79名、スウェーデン側男女各15名計30名であった。対象者は生活居住形態別(入所施設、親と同居、グループホーム、活)に選抜され、調査は面接法で行われた。調査では、修正カヤンディ式「生活の質」評価マニュアルを基にしたインタビュー・ガイドが用いられた。調査の結果、日本とスウェーデンの知的障害者の「生活の質」をめぐる実態には社会環境の違いによる多くの差異が見られていたが総じて次のような結果が示されていた。「入所施設」のような「本人の意思や主体性」が生かしにくい生活居住状態の下では「生活の質」の評価が全体的に低かった。また、「親と同居」や「グループホーム」居住者の生活の質は「自活」している人たちほど高くなく、個々の生活主者として尊重してほしいという要求を示していた。「自活」している人たちは、それなりの自由度や自己実現への歩みを示していたが、地域住民との関係がうまくとれずに孤独を感じている人たちもいた。「結婚している」人たちには「2人で支え合う関係」が安心感をもたらし、「生活の質」を高めていく上で欠かせない要素となっていた。また、スウェーデンでは入所施設が「閉鎖」されつつあり、「自活」者が増え、「豊かな居住環境」を保障されている実態も明らかにされた。しかし、社会的ノーマライゼーションが進んでいない実態も見られ、「豊かさの中の問題点(孤独等)や課題」も「生活の質」の評価を通して見られていた。研究初年度は、文献研究と並行して、本調査における調査方法・調査項目・評価法を確立するために、日瑞両国で予備調査を行った。予備調査は両国共年齢・障害程度等を条件を揃えて選ばれた男女数名の対象者に対して行われた。結婚または同棲中の男女1組もこの中に含まれていた。調査は面接法で行われ、カヤンディ式「生活の質」評価マニュアル(1994)を基にしたインタビュー・ガイドが用いられた。面接の中で対象者は、住宅・仕事・余暇活動・経済・教育・政策決定への参加・対人関係・将来の夢、自己実現、自由・自己決定、安心感、社会的関係など外的・内的側面各領域の多数の質問に答えながら、対象者の各領域における生活の満足度などが測定された。その結果、両国の社会文化差が「生活の質」評価尺度に大きな影響を与えていることが分かった。研究2年目は、さらに2回の予備調査が行われ、両国の社会文化差がどの位評価に影響を与えているのかが検討され、調査方法と評価尺度の修正を行った。その結果、本調査の対象者はコミュニケーション可能な知的障害者とし、男女同数とすることにした。また、居住形態別(入所施設・おやと同居・グループホーム・自活)による対象者の選定を行い、年齢の幅を限定(2055歳)した。面接者を男女各1とし、同性による面接を実施した。後日複数評価を行うため、面接時に録音を取ることにした。本調査の準備が整った日本側から本調査に入っていくことになった。研究最終年は、日瑞両国の本調査と結果の整理が行われた。本調査の有効対象者数は、日本側男40名女39名計79名・スウェーデン側男女各15名計30名であった。これまでの予備調査の結果から、両国の社会文化差は対象者の「生活の質」を構成する外的・内的側面に大きな影響を与えており、対象者の「生活の質」の評価結果を単純比較することが困難なことが判明している。そのため、外的側面については記述方式で両国の違いを記し、内的側面については「生活の質」評価マニュアルに基づく評価結果を算出した。出された結果は統計的に処理し、分析を行った。調査の結果は、両国の対象者像、対象者の「生活の質」の外的側面・内的側面が浮き彫りになるように、社会文化差、同文化内の地域差・性差、居住形態別による差違、非婚・既婚別による差違などに分けて分析が行われた。調査の結果、「入所施設」のような「本人の意思や主体性」が生かしにくい生活居住状態では、「生活の質」の評価が全体的に低いという実態が明らかになった。これは、本人の障害や意思とはまったく関係のない生活環境の劣悪さや、支援体制の不備が内的側面に影響を与えているためと思われた。また、身近な存在である「親と同居」している対象者の「生活の質」が、予想していたほど高くはなかった。社会的支援体制の不備とも関係していると思われた。「グループホーム」居住者の「生活の質」は「自活」している人たちほどは高くなく、個々の生活主体者として尊重してほしいという要求を示していた。

「自活」している人たちは、それなりの自由度や自己実現への歩みを示していたが、孤独を感じている人たちもいた。一方、「結婚している」人たちには「2人で支え合う関係」が安心感をもたらし、「生活の質」を高めていく上で欠かせない要素となっていることが分かった。これらの結果から総じて言えることは、対象者本人に社会的・機能的制限によると思われる未成熟さが見られており、「生活の質」を高めるためには社会的な支援を必要としていた。スウェーデンの対象者の「生活の質」は日本の対象者のそれよりも総じて高く、特別な支援が、住居・仕事といった外的側面や自己実現・安心感といった内的側面、つまり、「生活の質」を高める上で大きな役割を果たしていることが判明した。本研究は、日本とスウェーデンの知的障害者の「生活の質」を調査し、その実態と課題を明らかにすることを目的として、3年計画で行われた。研究初年度は、文献研究と並行して、本調査の方法を確立するために予備調査を行った。研究2年目は、さらに2回の予備調査が行われ、調査方法と評価尺度の修正を行った。研究最終年は、日瑞両国の本調査の結果の分析と考察が行われた。本調査の有効対象者数は、日本側男40名女39名計79名、スウェーデン側男女各15名計30名であった。対象者は生活居住形態別(入所施設、親と同居、グループホーム、活)に選抜され、調査は面接法で行われた。調査では、修正カヤンディ式「生活の質」評価マニュアルを基にしたインタビュー・ガイドが用いられた。調査の結果、日本とスウェーデンの知的障害者の「生活の質」をめぐる実態には社会環境の違いによる多くの差異が見られていたが総じて次のような結果が示されていた。「入所施設」のような「本人の意思や主体性」が生かしにくい生活居住状態の下では「生活の質」の評価が全体的に低かった。また、「親と同居」や「グループホーム」居住者の生活の質は「自活」している人たちほど高くなく、個々の生活主者として尊重してほしいという要求を示していた。「自活」している人たちは、それなりの自由度や自己実現への歩みを示していたが、地域住民との関係がうまくとれずに孤独を感じている人たちもいた。「結婚している」人たちには「2人で支え合う関係」が安心感をもたらし、「生活の質」を高めていく上で欠かせない要素となっていた。また、スウェーデンでは入所施設が「閉鎖」されつつあり、「自活」者が増え、「豊かな居住環境」を保障されている実態も明らかにされた。しかし、社会的ノーマライゼーションが進んでいない実態も見られ、「豊かさの中の問題点(孤独等)や課題」も「生活の質」の評価を通して見られていた。本研究は日本とスウェーデンの精神遅滞者の「生活の質」(生活の豊かさ・生活に対する満足度)を調査し、その実態と課題を明らかにすることを目的として、3年計画で行なわれている。今年度は、文献研究と並行して、本調査における調査方法・調査項目・評価法を確立するために、日瑞両国で予備調査を行なった。予備調査は日瑞両国共対象者を男女各3名とし、年齢(2040歳)・障害程度(中軽度)・就労条件(準一般就労及び一般就労)等、対象者の条件を揃えて実施した。結婚または同棲中の男女1組もこの中に含むことにした。調査は、面接法で行なわれた。調査項目はカーリン・ソナンテル(Karin Sonnander,1981)のものを参考にしながら作成されたが、対象者の生活実態・感情表出の実態にあわせて、面接の中で適宜項目を付加修正して対処した。調査時間は1人当数時間を要し、必要に応じて再調査も行なった。
制御された炭素・水素ラジカルを用いたβ-C_3N_4薄膜の合成法の開発

本研究では,高圧力下で安定してプラズマを発生できる装置により,窒素ガスとメタンガスを原料ガスに用いてβ-C_3N_4を合成することを目的とした。研究計画における,マイクロ波共振回路及び高圧力マイクロ波プラズマ装置の改良については,計画にあるように高エネルギ密度状態を実現するため,最適化しやすいように等価回路として表現できるものとするとともに,プラズマの状態に応じて回路定数を変化させることができる要素を付加した。また,基板温度が重要な因子であることがこの研究において明らかとなったため,基板の温度を制御できるようにした。このように装置により研究計画におけるβ-C_3N_4の合成を試みた。特に,膜の炭素と窒素の成分比に着目し分析を行った結果,次のようなことが分かった。・10hPa大気圧の範囲では反応室内圧力が低い方が膜中の窒素の含有率が大きくなる。・基板温度が低い方が膜中の窒素の含有率が大きい。・プラズマ内の活性ラジカルが多いと膜中の窒素の含有率がが大きくなる。・基板材料によって成膜性が大きく影響を受ける。得られた膜の成分比はいずれもβ-C_3N_4としてのN/C=1.33より小さい。これらのことより,基板温度の制御範囲をより低温域へ拡げるとともに,高エネルギ密度を実現する必要がある。以上より,β-C_3N_4の合成には,より高投入マイクロ波電力を実現しながらも基板温度を低く抑えるべきであるという指針を基に,窒素原子のさらなる高活性化のためマイクロ波電源の高電力化および共振装置のさらなる改良をを行うことで,β-C_3N_4の合成が期待される。本研究は,β-C_3N_4薄膜を合成しようというものであり今年度において実施した結果は,以下のようなものである。これまで,開発してきた高圧力マイクロ波プラズマ発生装置はガス供給としては2元的なものであったが,流量制御域の大きいフローコントローラーを追加導入し、原料を3元的に用いることができるようにした。また,プラズマ発生装置は半同軸型の共振器のため電極を用いている。その電極が,銅であるため水素との反応が起こり溶融する。そこで,電極をタングステンにするとともに,系全体を再整合した。膜作成については3種類の実験を行い,分析した。分析器としては今回オージェ分光器を用い,構成元素を調べ,その後,XPSにより構成元素比及び結合エネルギを調べた。このとき,アルゴンスパッタを併用することで,深さ方向の組成のプロフィールを求めた。まず,メタン及び窒素ガスを混合し,プラズマを発生させ膜生成を試みた。膜は生成されたもののほとんど炭素膜であり,膜中の窒素の成分は小さかった。また,水素を混合し膜生成を行ったところ,膜はほとんど生成されなかった。これらのことにより,窒素の活性化度が低いことが推測される。これを高くするには,いくつか方法が考えられ,次年度実施していく予定である。また,窒素とメタンを混合し炭素膜をシリコン基板状に生成し,そのあと窒素プラズマを発生させることで,膜生成を行った。分析の結果,かなりの深いところまで,窒素/炭素の成分比が1近くまであることがわかった。また,結合エネルギーも各炭素、窒素単独の時の値よりシフトしており何らかの結合が起きていることがわかる。しかし,シフト量に対する結合の同定ができておらず,次年度の調査研究課題として残された。
インテグリン裏打ち蛋白質とがん細胞の接着・運動制御

上皮間葉転換は運動能、浸潤能の亢進を伴うため、がんの浸潤能獲得に深く関わっている。また、上皮間葉転換はE-カドヘリンを介した細胞間接着をもつ細胞から、強固な細胞-細胞外基質接着を持つ細胞への変換と見ることができる。細胞接着による細胞挙動の調節にはインテグリン裏打ちタンパク質やカドヘリンの裏打ちタンパク質が重要であることがわかっているが、上皮間葉転換におけるこれらの機能は詳細には解析されていない。これまでの我々の研究からインテグリン裏打ちタンパク質ビネキシンの結合タンパク質が上皮間葉転換を抑制することが分かってきた。そこで、今年度は、本タンパク質による上皮間葉転換の制御メカニズムを解明し、新しい抗がん剤開発のための基盤的知見を得ることを目的とした。まず、TGFβの刺激により上皮間葉転換を誘導すると、本タンパク質の発現が減少することが確認できた。また、TGFβの刺激により活性化するシグナルを同定し、そのシグナル伝達の阻害剤や阻害タンパク質の上皮間葉転換への効果を調べた。このタンパク質の発現抑制による上皮間葉転換は、一部の阻害剤と阻害タンパク質により抑制された。一方で、このタンパク質の発現抑制が、E-カドヘリンの細胞表面への分配に影響するという証拠は得られていない。これらの結果から本タンパク質がTGFβ経路の一部のシグナルを調節することで上皮間葉転換を抑制していることが示唆された。「細胞接着」と「細胞運動」、およびそれらをコントロールする「細胞骨格」は、がん細胞の浸潤、転移に重要な役割を担っており、正常細胞におけるこれらの制御メカニズムとがん細胞における異常の仕組みを明らかにしていく必要がある。申請者はこれまでインテグリン裏打ち蛋白質に着目し、そのひとつであるビネキシンが細胞接着やアクチン細胞骨格の形成を促進すること、v-srcがん遺伝子によるがん化でビネキシンの発現が抑制されることなどを示してきた。本年度はビネキシンによるアクチン細胞骨格制御の仕組みを明らかにするために、ビネキシンの発現によって影響を受けるアクチン制御タンパク質を探索した。その結果、ビネキシンβをNIH3T3細胞で強制発現させることによって、1)WAVE2の発現量を増大させること、および2)WAVE2のリン酸化状態を変化させることを見出した。WAVE2はアクチン重合核形成の促進因子であり、浸潤転移との関連が示唆されている。さらにWAVE2はユビキチンープロテアソーム系による分解を受けており、ビネキシンの発現はPKA(protein kinase A)活性に依存して、この分解を抑制していることがわかった。この仕組みを介してアクチン細胞骨格の制御、がん細胞の運動の制御に関わっている可能性も考えられる。また、がん細胞におけるビネキシンの機能を調べるために、高浸潤能をもつHT1080細胞のビネキシンの発現をRNA干渉法によって抑制した。その結果HT1080は細胞接着能には変化は見られなかったが、伸展能が減少した。このメカニズムについては検討中であるが、上記WAVEの制御が関わっている可能性に加え、RacやCDC42の活性あるいは局在調節が関わっている可能性が分かってきた。また、ビネキシンの発現抑制によってHT1080細胞の浸潤能力が変化している可能性も考えられることから、これについても次年度以降検討する。「細胞接着」と「細胞運動」、およびそれらをコントロールする「細胞骨格」は、がん細胞の浸潤、転移に重要な役割を担っている。また、強い細胞間接着をもつ上皮細胞から、弱い一過的な細胞間接着しか持たず移動能の高い間葉系細胞への転換はがんの浸潤に関わっていると考えられている。申請者はこれまでインテグリン裏打ち蛋白質に着目し、そのひとつであるビネキシンの細胞骨格やシグナル伝達制御における機能について解析してきた。ビネキシンが細胞-細胞外基質間接着領域だけでなく、細胞間接着領域にも局在していることに今回着目し、特に細胞間接着領域に局在するビネキシン結合タンパク質の機能について解析した。その結果、このビネキシン結合タンパク質の発現抑制はLLc-PK1細胞の細胞形態を上皮細胞様の敷石状の形態から、散在して生育ししかも細く伸びた繊維芽細胞状の形態に変換させることを見出した。さらに、ビネキシン結合タンパク質の発現抑制は、上皮細胞マーカーであるE-カドヘリンの発現を減少させ、βカテニンの細胞内局在を細胞間接着領域から細胞質全体へと変換させた。逆にこのタンパク質の発現抑制は間葉系細胞マーカーであるフィブロネクチンやビメンチンの発現を上昇させた。また、TGFβを用いてLLc-PK1細胞を上皮間葉転換させると、このタンパク質の発現は大きく減少した。このことからこのタンパク質は上皮間葉転換に関わっている可能性があると考えられた。いくつか調べたがん由来細胞株ではこのビネキシン結合タンパク質の発現は低く、がんの浸潤転移にこのタンパク質が関与している可能性も考えられる。次年度は上皮間葉転換を引き起こすメカニズムについて検討するとともに、がん組織の免疫染色によりこのタンパク質のがん化および浸潤への関与についても検討していく予定である。

細胞接着による細胞挙動の調節にはインテグリン裏打ちタンパク質やカドヘリンの裏打ちタンパク質が重要であることがわかっているが、上皮間葉転換におけるこれらの機能は詳細には解析されていない。これまでの我々の研究からインテグリン裏打ちタンパク質ビネキシンの結合タンパク質が上皮間葉転換を抑制することが分かってきた。そこで、今年度は、本タンパク質による上皮間葉転換の制御メカニズムを解明し、新しい抗がん剤開発のための基盤的知見を得ることを目的とした。まず、TGFβの刺激により上皮間葉転換を誘導すると、本タンパク質の発現が減少することが確認できた。また、TGFβの刺激により活性化するシグナルを同定し、そのシグナル伝達の阻害剤や阻害タンパク質の上皮間葉転換への効果を調べた。このタンパク質の発現抑制による上皮間葉転換は、一部の阻害剤と阻害タンパク質により抑制された。一方で、このタンパク質の発現抑制が、E-カドヘリンの細胞表面への分配に影響するという証拠は得られていない。これらの結果から本タンパク質がTGFβ経路の一部のシグナルを調節することで上皮間葉転換を抑制していることが示唆された。
骨形成促進薬併用によるリン酸オクタカルシウム・コラーゲン複合体の骨再生能増強効果

今年度はビーグル犬を使用して,下顎骨を離断する「区域切除」を行った人工的骨欠損部に対し,骨形成を促進する骨粗鬆症治療薬として臨床応用されている化学合成の副甲状腺ホルモン(PTH)・テリパラチド(商品名:テリボン)を,本研究材料OCP/Collagen複合体(OCP/Col)と同じ骨再生材料として既に上市されているハイドロキシアパタイト・コラーゲン(HA/Col;製品名:リフィット)に併用してOCP/Colの骨再生能と比較を行った.本実験において薬剤の併用方法は, 11mm径×12mm円柱状のHA/Col 3個に対して,埋入実験時に1mlの生理食塩水に溶解したテリパラチド56.6μgを注射シリンジから均等に滴下,播種して埋入材料とした.実験の概要は,ビーグル犬(成犬,♂)の下顎左側第14前臼歯抜去後,3か月の抜歯窩治癒期間を設け,二期的に下顎下縁部の皮膚切開により露出させた下顎骨を,近遠心的に15mm幅で骨切除して顎骨を離断,人工的骨欠損を作製した.なお,離断した近遠心の骨片同士は,下顎骨体の頬側中央部と下顎下縁部の2箇所において,長さを調整したミニプレートを使用し,近遠心部それぞれ3箇所でスクリュー固定を行った.作製した同骨欠部に対して,テリパラチドを播種したHA/Colを3個埋入して,皮膚切開部を吸収糸にて縫合,閉創して実験終了とした.術後は1か月毎に口腔内経過観察および口内X線写真撮影を行い,術後6か月で終了した.経時的な骨再生状況および最終的な骨再生状態について評価した.概ね予定通りの実験ができた本実験系での人工的骨欠損は,口腔外科領域では非常に高難度の骨欠損形態であり,これまでOCP/Col単独使用の実験では確実な骨再生が得られず,50%程度の骨再生率であった.しかし今回,骨形成促進薬として化学合成されたテリパラチドを併用したことにより,100%の確率で充分量の骨再生が可能であることが確認できた.現在臨床応用されている薬剤併用によるOCP/Colの骨再生能の増強効果が確認できたことは,今後の臨床応用上の一助となりうる治療方法であり,細胞培養などの煩雑な作業や手続きがない簡便な方法と考える.今後,テリパラチドの適正な使用量についての検討が必要であり,さらに既存の骨再生材料よりもOCP/Colの骨再生能が優れていることを証明する予定である.今年度はビーグル犬を使用して,下顎骨を離断する「区域切除」を行った人工的骨欠損部に対し,骨形成促進薬として化学合成され,臨床応用されている副甲状腺ホルモン(PTH)・テリパラチド(商品名:テリボン)を,本研究材料であるリン酸オクタカルシウム(octacalcium phosphate;OCP)とブタ皮膚由来のアテロコラーゲンを複合化したOCP/Collagen複合体(OCP/Col)に併用し実験を行った.本実験において薬剤の併用方法は,骨再生材料としてすでに臨床試験が終了している9mm径×1.5mm厚ディスク状のOCP/Col 30枚に対して,埋入実験時に1mlの生理食塩水に溶解したテリパラチド56.6μgをシリンジ注射針からディスク1枚ごとに滴下,播種し埋入材料とした.実験の概要は,ビーグル犬(成犬,♂)の下顎左側第14前臼歯抜去後,3か月の抜歯窩治癒期間を設け,二期的に下顎下縁部の皮膚切開により露出させた下顎骨を,近遠心的に15mm幅で骨切除して顎骨を離断,人工的骨欠損を作製した.なお,離断した近遠心の骨片同士は,下顎骨体の頬側中央部と下顎下縁部の2箇所において,長さを調整したミニプレートを使用し,近遠心部それぞれ3箇所でスクリュー固定を行った.作製した同骨欠部に対して,テリパラチドを播種したOCP/Colディスクを30枚埋入して,皮膚切開部を吸収糸にて縫合,閉創して実験終了とした.術後は1か月毎に口腔内経過観察および口内X線写真撮影を行い,術後6か月で終了した.経時的な骨再生状況および最終的な骨再生状態について評価,従来の材料と比較した.概ね予定通りの実験が遂行できた.今年度はビーグル犬を使用して,下顎骨を離断する「区域切除」を行った人工的骨欠損部に対し,骨形成を促進する骨粗鬆症治療薬として臨床応用されている化学合成の副甲状腺ホルモン(PTH)・テリパラチド(商品名:テリボン)を,本研究材料OCP/Collagen複合体(OCP/Col)と同じ骨再生材料として既に上市されているハイドロキシアパタイト・コラーゲン(HA/Col;製品名:リフィット)に併用してOCP/Colの骨再生能と比較を行った.本実験において薬剤の併用方法は, 11mm径×12mm円柱状のHA/Col 3個に対して,埋入実験時に1mlの生理食塩水に溶解したテリパラチド56.6μgを注射シリンジから均等に滴下,播種して埋入材料とした.実験の概要は,ビーグル犬(成犬,♂)の下顎左側第14前臼歯抜去後,3か月の抜歯窩治癒期間を設け,二期的に下顎下縁部の皮膚切開により露出させた下顎骨を,近遠心的に15mm幅で骨切除して顎骨を離断,人工的骨欠損を作製した.なお,離断した近遠心の骨片同士は,下顎骨体の頬側

中央部と下顎下縁部の2箇所において,長さを調整したミニプレートを使用し,近遠心部それぞれ3箇所でスクリュー固定を行った.作製した同骨欠部に対して,テリパラチドを播種したHA/Colを3個埋入して,皮膚切開部を吸収糸にて縫合,閉創して実験終了とした.術後は1か月毎に口腔内経過観察および口内X線写真撮影を行い,術後6か月で終了した.経時的な骨再生状況および最終的な骨再生状態について評価した.概ね予定通りの実験ができた今年度は本研究の実験グループにおいて,これまで継続的に行ってきたビーグル犬を用いた人工的骨欠損モデルに対する骨再生材料埋入実験のうち,下顎骨を離断する「区域切除」を行った骨欠損部に対し,本研究に関連する実験で,実験系の異なる動物実験を施行した.実験の内容は,骨再生材料としてすでに臨床試験が終了している,リン酸オクタカルシウム(octacalcium phosphate;OCP)とブタ皮膚由来のアテロコラーゲンを複合化したOCP/Collagen複合体(OCP/Col)について,材料の品質改善を目的に,骨再生能を向上させるため,骨形成促進薬として合成されたテリパラチド(商品名:テリボン)を含有するOCP/Colを用いて埋入実験を行なった.実験の概要は,ビーグル犬の左側下顎の第14前臼歯抜去後,3か月の治癒期間を設け,二期的に皮膚切開,露出させた下顎骨に対して近遠心的に15mm幅で切除し,下顎骨離断の人工的骨欠損を作製し,同骨欠部にテリパラチド含有OCP/Colを埋入し,6か月間の経過観察を行い骨再生状況について,従来型のOCP/Col埋入実験結果と比較した.次年度には,本研究で計画した通りビーグル犬を用いて,下顎骨を離断して作製した人工的骨欠損部に対し,従来型OCP/Colの材料埋入時に,骨形成促進薬のテリパラチド(商品名:テリボン)を局所投与することにより,骨再生能の増強効果を見込めるかについて検討予定である.今年度は,本研究の実験グループ内において,本研究に関連する実験で,実験系の異なるビーグル犬使用の動物実験を施行したため,やや遅れている.本実験系での人工的骨欠損部において,これまでに施行したOCP/Collagen複合体(OCP/Col)単体応用では100%の確率では骨再生がえられなかったが,今回,本実験系の骨形成促進薬併用した結果では高確率で骨再生が確認できているため,ビーグル犬の個体数を増やして,信頼できる論拠となりうる資料を作成予定である.本実験系での人工的骨欠損は,口腔外科領域では非常に高難度の骨欠損形態であり,これまでOCP/Col単独使用の実験では確実な骨再生が得られず,50%程度の骨再生率であった.しかし今回,骨形成促進薬として化学合成されたテリパラチドを併用したことにより,100%の確率で充分量の骨再生が可能であることが確認できた.現在臨床応用されている薬剤併用によるOCP/Colの骨再生能の増強効果が確認できたことは,今後の臨床応用上の一助となりうる治療方法であり,細胞培養などの煩雑な作業や手続きがない簡便な方法と考える.今後,テリパラチドの適正な使用量についての検討が必要であり,さらに既存の骨再生材料よりもOCP/Colの骨再生能が優れていることを証明する予定である.次年度以降.本研究におけるビーグル犬を使用した下顎骨を離断した,区域切除の骨欠損部への骨再生材料(OCP/Col)埋入と同時に骨形成促進薬の併用実験を順次施行予定である.今年度の執行額は当初の予算以上の金額であったが,前年度の残額が大であったために次年度への繰り越しが生じた.次年度は追加実験等により計画的に使用する予定である.今年度の実験においては,新規の物品購入による支出が少額であったため,次年度使用額として流用することとした.次年度,追加実験において使用予定である.今年度は研究グループ内で,本研究に関連する別の実験系で動物実験を行ったため,本研究費の使用額は予定額に達しなかった.次年度以降,ビーグル犬を購入し随時本研究に関わる実験を遂行する.実験に用いる材料および薬剤等購入のために予算使用予定である.
固定砥粒方式によるアルミニウム,ガラス等サブストレ-ト材の精密ラッピング加工

精密仕上げ加工法の主流である遊離砥粒ラッピングの欠点を補う目的で,固定砥粒方式(主としてBonded Abrasives)による精密研磨加工の可能性を追究した。その結果を要約すると以下のとうりである。[1]ラッピング砥石の機械的特性(硬度や弾性係数など)を明らかにした。特にこれらの値は乾式と湿式で大きく異なること,砥石の部分によりかなりむらがあること,そしてこのよウな変動が加工精度にとって無視できないオ-ダであることなどを,理論と実験の両面より定量的に示摘することができた。[2]砥石ラッピングにおいて,研磨特性の経時変化は避け難い。この抑制には研磨圧力とボンド強度の関係を知ることが重要である。本研究ではこれらの点を実験的に明らかにすると同時に,摩耗機構についても言及できた。[3]砥石ラッピングにおける加工精度を支配する最大の因子は,砥石プレ-トの平胆度劣化にある。本研究ではこの平坦度の劣化過程を実験的に追跡し,同時にそのメカニズムについて検討した。その結果この形状加工精度を左右する最大の因子は,砥石の弾性係数であることを明らかにした。次いでこれらの結果を基に砥石プレ-トの平坦度劣化過程のコンピュ-タシミュレ-ションを試み,その有効性を確めた。[4]砥石ラッピングにおける加工面粗さの形成機構は次の3種類に大別できることをまず実験的に明かにした。(1)転写型(2)中間型(3) Burnish型これら3型態を左右する因子は,粒度と研磨荷重であり,これらの理論的な関係は,ここで提案する塑性指数によって説明できることを示すことができた。砥石ラッピングにおいて支配的なのは(1)と(2)であり今後(3)を如何に実現するかが,斯界の最大の技術課題である。精密仕上げの主流である遊離砥粒によるラッピングの欠点を補う目的で、固定砥粒方式(主としてBonded Abrasives)による精密ホーニングの可能性の追求を目ざした。本年度の目標は、アルミニウムサブストレートの精密平面ホーニングにおいて;1.砥石摩耗によるホーニング性能の変動と低下2.砥石作業面の摩耗による平坦度の劣化3.砥石自体の弾性特性と加工精度の関連を追究することであった。本年度の研究結果を要約すると、次のとおりである。(1)砥石の物理的特性(硬度や弾性係数など)を明確にした。特に、これらの値は乾式と湿式で大きく異なること、砥石の場所によりかなりむらがあること、そのような変動が加工精度にとって無視できないオーダであることを、理論と実験の両面より定量的に示すことができた。(2)平面ホーニング加工において研磨特性の経時変化は避け難い。この抑制にはホーニング圧力とボンド強度の関係を知ることがポイントとなる。本研究ではこれらの問題を実験的に明らかにすると同時に、摩耗過程モデルを示した。(3)加工精度を低下させる最大の因子は砥石平坦度の劣化である。本研究ではこの平坦度の劣化過程を実験的に追跡し、そのメカニズムを明らかにすると共に、平坦度劣化過程のコンピュータシミュレーションを試みた。このシミュレーションは一様接触圧の仮定の下で組み立てられているため、現象を説明するのに十分な結果を得るまでには至っていないが、定性的な傾向を知る上には有効であると考えている。前年度は主として砥石摩耗の観点から、このラッピング現象を追究した。本年度は先ず、砥石と工作物の静的な弾性接触モデルを設定し、Hertzの弾性接触理論に基づき加工精度のうち平坦度について理論解析を行い、実験によってこの理論の妥当性を考察した。更に固定砥粒方式ラッピングにおける仕上面粗さの形成機構を検討し、その特徴を明らかにした。

次に砥石と工作物の接触圧を一定と仮定し、この精度ラッピングにおける工作物平坦度の変化過程をシミュレイトするソフトウエアの開発を試みた。本年度の研究成果を要約すると、次のとおりである。[1]Hertzの弾性理論により弾性接触する2物体の接触圧力分布が一様となる表面曲率を求めると、この曲率は加工面平坦度とかなり良い一致を見る。したがってこの平坦度を左右する因子は、砥石の弾性係数である。[2]固定砥粒方式ラッピングにおける表面粗さの形成機構は3種類に大別できる。(1)転写型(2)中間型(3)Burnish型これら3型態を左右する因子は、粒度と研磨荷重である。固定砥粒方式ラッピングで支配的なものは(1)、(2)であり、(3)を如何に実現するかが、最大の技術課題である。[3]砥石と工作物の相対運動軌跡は、加工精度を左右する大きな因子である。特に平坦度はこの相対運動軌跡によって影響を受け、例えば単純回転研磨軌跡パタ-ンの下では、必然的に平坦度が劣化することが、本研究で開発したシミュレ-ションによって明らかになった。本年度がこの研究計画の最終年度に当たる。過去2年間において標記研究課題の所期の大きな目的(1)ラッピング砥石の摩耗特性,(2)砥石ラッピングにおける形状精度の形成機構についてほぼ究明できた考えている。本年度は理論解析を主体にラッピング砥石の平坦度劣化プロセスと仕上面粗さの形成機構について検討し,本研究計画の集大成を心がけた。本年度の研究成果を要約すると,次のとうりである。〔1〕ラッピング砥石の平坦度劣化プロセスを,Wearリングと砥石プレ-トの円弧接触を前提に,シミュレ-ションモデルを構築し検討した。一方石膏プレ-トによる砥石プレ-トの平坦度劣化に関する模擬実験などを行って,シミュレ-ション結果の妥当性を考察したが,残念ながらあまり良好な結果を得ることができなかった。〔2〕前年度に明らかにした固定砥粒方式ラッピングにおける表面粗さの形成機構(1)転写型,(2)中間形,(3)Burnish型)の各領域間の遷移条件について理論モデルを基に検討した結果,ここで提案する塑性指数が十分有効な判定パラメ-タとなり得ることを明らかにできた。〔3〕固定砥粒方式による仕上げ加工面の性状(テクスチャ-)を評価するには,高さ性状パラメ-タ(例えばRa,Rmaxなど)のみならず構造関数,パワ-スペクトル,負荷曲線など幾つかの評価パラメ-タを併用すべきことを示した。
p53・PTEN・Ras経路における細胞増殖・アポトーシス誘導の作用機序の解明

子宮体癌は乳癌や前立腺癌と並んで性ステロイドホルモンと深い関係がある癌として知られているが、すべてが性ステロイド依存性であるわけではなく、これと無関係に発生してくるものもあると考えられる。すなわち、エストロゲン依存性のタイプIとエストロゲン非依存性のタイプIIに分類する考え方が広く受け入れられている。子宮体癌では、癌抑制遺伝子p53、PTEN、癌遺伝子としてK-Rasの変異が高頻度に認められる。このうち、子宮体癌のO期に相当する子宮内膜異型増殖症でも変異がみられるのはK-RasとPTENであり、p53はタイプIIの子宮体癌で高頻度に変異が認められている。ただ、PTENの変異については、ホルモンレセプターの発現や分化度とは必ずしも相関せず、タイプIに相当するものだけでなくタイプIIの子宮体癌への関与もあることを我々はすでに発表した。このデータをふまえ、PTENとp53の発現異常が相関するのか、また、PTENのstatusによる予後の違い(PTENのエクソン5-7内の変異群がそれ以外の変異群よりも予後が不良であること)にp53がどのように関わっているかを解析した。p53の発現異常については、変異の有無と蛋白の発現異常の両面から調べた。p53の発現異常とPTENの変異部位がそれぞれ独立した予後因子である可能性を示唆するデータを得られている。さらに、多くの癌腫において、活性化が認められるPI3K pathwayに関しても研究を進めた。子宮体癌症例においては、PTENの変異とともにPIK3CAにも多くの症例で変異があることが明らかになった。本研究を通じて、子宮体癌に多く変異が認められる遺伝子と予後の関係をより明確にし、また体癌発生におけるPI3K pathwayの関わりをより明確にできたと考えている。このうち、子宮体癌の0期に相当する子宮内膜異型増殖症でも変異がみられるのはK-RasとPTENであり、p53はタイプIIの子宮体癌で高頻度に変異が認められている。検体採取について同意の得られた子宮体癌検体を用い、変異の好発部位であるエクソン5-8について、PCR-SSCP法により検索した。SSCP法でaberrant bandが認められたものについて、direct sequencing法を行い、変異を検出した。p53蛋白の過剰発現の有無による検索も行った。これまでの解析はまだ例数が十分ではないが、p53の発現異常とPTENの変異部位がそれぞれ独立した予後因子である可能性を示唆するデータを得られている。

すなわち、エストロゲン依存性のタイプ1とエストロゲン非依存性のタイプIIに分類する考え方が広く受け入れられている。子宮体癌では、癌抑制遺伝子p53、PTEN、癌遺伝子としてK-Rasの変異が高頻度に認められる。このうち、子宮体癌の0期に相当する子宮内膜異型増殖症でも変異がみられるのはK-RasとPTENであり、p53はタイプIIの子宮体癌で高頻度に変異が認められている。ただ、PTENの変異については、ホルモンレセプターの発現や分化度とは必ずしも相関せず、タイプIに相当するものだけでなくタイプIIの子宮体癌への関与もあることを我々はすでに発表した。このデータをふまえ、PTENとp53の発現異常が相関するのか、また、PTENのstatusによる予後の違い(PTENのエクソン5-7内の変異群がそれ以外の変異群よりも予後が不良であること)にp53がどのように関わっているかを解析した。p53の発現異常については、変異の有無と蛋白の発現異常の両面から調べた。p53の発現異常とPTENの変異部位がそれぞれ独立した予後因子である可能性を示唆するデータを得られている。さらに、多くの癌腫において、活性化が認められるPI3K pathwayに関しても研究を進めた。子宮体癌症例においては、PTENの変異とともにPIK3CAにも多くの症例で変異があることが明らかになった。本研究を通じて、子宮体癌に多く変異が認められる遺伝子と予後の関係をより明確にし、また体癌発生におけるPI3K pathwayの関わりをより明確にできたと考えている。
水素結合性テンポラリーネットワークを用いたDNゲルのレオロジーとダイナミクス

ダブルネットワークゲルを含む高分子複合系の力学特性を把握するため、各成分の分子配向と運動性を、力学緩和と誘電緩和、複屈折を測定することにより評価した。その結果、ゲスト分子の配向や運動性はマトリックス高分子と協同的な挙動を示し、その度合いは分子が剛直になるほど強くなることを明らかにした。本現象を利用することで、ダブルネットワークゲル中での分子運動の制御が期待できる。平成23年度は、分岐鎖を有するアクリル共重合体を種々の架橋割合で作成し、その水溶液の粘弾性特性を調べた。分岐鎖がないポリアクリルアミド水溶液は、10wt%までのいずれの濃度でも、ゼロせん断粘度を測定することができたが、分岐鎖を有するアクリル共重合体では、一定濃度以上で平坦弾性率が観測された。分岐鎖同士が凝集することで、物理架橋が発生し、ゲル化に必要なネットワークが構築されたためと考えられる。平成24年度は、この物理ゲル中に、架橋されていない自由な線状高分子をブレンドし、ゲルの成分濃度と力学的性質の関係を調べていく予定である。一方、架橋点内部や、自由鎖のダイナミクスはゲルの力学強度や安定性に関係していると考えられる。そのダイナミクスを定量的に評価するために、試料にひずみを印加した状態における誘電緩和測定を行うことを考え、レオメーターも誘電緩和装置を組み込んだ。誘電緩和測定を用いることで、高分子の極性部分のダイナミクスを評価できる。大きなひずみを加えたときに、架橋点が不安定化し、一時的に架橋が弱くなると予想される。したがって、市販のレオメーターでゲルに大変形を加えながら誘電緩和測定を行うことで、架橋点や自由鎖のダイナミクスを評価できる。24年度はゲルの破壊挙動と局所運動の関係を明らかにすることを目指す。ただし、誘電緩和測定はイオン性の不純物に敏感であり、水溶液系よりも非極性溶媒を用いる必要がある。本研究では、化学ゲルと物理ゲルを組み合わせたダブルネットワーク(DN)ゲルの力学物性に関して検討を行った。まず、化学架橋したアクリルゲルに水素結合性の直鎖状高分子を導入したところ、相分離が生じた。そのため、セルロースまたはアクリル系のホスト高分子に、高い相溶性が期待できる比較的短いゲスト高分子鎖を導入し、力学物性に対する各成分分子の配向緩和の影響を検討した。力学物性と複屈折を同時に測定することにより、通常は評価することができないゲスト分子の配向度を評価した。応力データから、ホスト高分子の配向度を見積もり、ゲスト分子の配向度と比較したところ、ゲスト分子の剛直性が高い場合、ホスト分子と協同的に配向することが判明した。この協同的配向には、分子間のネマチック相互作用が寄与しており、セルロースエステルをホスト高分子として用いた場合には、この分子間相互作用が最大値を示すことも明らかとなった。一方、様々なホスト分子を用い、上記測定に加えて誘電緩和測定も合わせ検討を行ったところ、同一のゲスト分子であっても、ホスト分子の屈曲性が異なれば、分子配向緩和の協同性が著しく変化することも明らかとなった。本現象は、本研究の目的であるDNゲル中において、屈曲性が大きく異なる高分子をネットワークに組み込めば、それぞれのネットワークが独立な配向緩和を示すことを示唆する。現状では、そのような組み合わせは見いだせていない。アクリル系高分子は屈曲性が高いため、今後は高い相溶性が期待されている水素結合性を持つセルロース誘導体と混合し、各成分の配向挙動と力学物性の関係を調査する予定である。物理ゲルの分子設計が当初の予定とは異なり、用いる溶媒の変更や合成方法の修正が必要であったため、現在検討中である。水素結合系を予定していたが、溶媒を非極性に変更する可能性や、非溶媒系に変更することも考慮している。誘電率測定に関しては、試料を設置するセルや温調器は完成させることができた。力学緩和測定については、必要装置や実験条件の確認は完了しており、試料ができ次第直ちに測定可能である。24年度が最終年度であるため、記入しない。溶媒を用いない非溶媒系でまず検討を行い、その際に物理架橋点として水素結合能を有するアミド基を用い、マトリックスとなる化学架橋ネットワークにポリスチレンなどを用いる。ただし、この際に、共通溶媒を用いることで分子レベルで混合したDNゲルを得る。さらに、この試料に対して、力学ひずみを印加させながら、誘電緩和測定を行い、大変形下における架橋点内部の様子や、自由鎖のダイナミクスを検討する。その際、架橋点の形成と破壊に対応する特性時間や、その活性化エネルギーを評価することにより、DNゲルの安定性や力学特性を評価、検討する。
OSによるバッファオーバーフロー攻撃防止手法の研究

本研究では,OSによるバッファオーバーフロー攻撃の防止手法として,3種類の手法を用いたシステムに関する研究をおこなった.一番目はSegmentShieldと呼ぶシステムである.このシステムの手法では,「ポインタごまかし型」と呼ばれる新しい種類の攻撃の防止を目的として,Inte1社のIA-32(lntel x86)のセグメント機構を活用して,リターンアドレスの書き換えを確実に防止しつつも,オーバーヘッドを低く抑えることに成功した.二番目はNXShieldと呼ぶシステムである.このシステムの手法では,多くの近代的プロセッサに搭載されているメモリの実行禁止属性による保護を回避して任意のコードを実行可能にする「連鎖型return-into-libc攻撃」と呼ばれる攻撃の防止を目的として,OSのアクセス制御機構によりメモリの実行禁止属性が不正に解除されることを防止する手法を実現した.三番目はSpaceShieldと呼ぶ手法である.このシステムの手法では,上記の2つの新しい攻撃手法を包括的に防止しつつも,オーバーヘッドが極めて低い保護機構の実現を目的として,アドレス空間分割という手法を用いた.プログラムの仮想アドレス空間を,ポインタ空間とデータ空間の2つに分割することにより,ポインタの書き換えを防止しつつ,既存のプログラムにおける命令コード中のアドレスのオフセットだけを書き換えて新たな命令の追加を不要にすることにより,極めてオーバーヘッドの低い保護機構の実現が可能になった.本研究では,OSによるバッファオーバーフロー攻撃の防止手法として,主に3種類の手法を用いたシステムに関する研究をおこなった.一番目はSegmentShieldと呼ぶシステムである.このシステムの手法では,「ポインタごまかし型」と呼ばれる新しい種類の攻撃の防止を目的として,Intel社のプロセッサ・アーキテクチャであるIA-32 (Intel x86)に搭載されているセグメント機構を活用することで,ポインタごまかしによるリターンアドレスの書き換えを確実に防止しつつも,オーバーヘッドを低く抑えることに成功している.本手法は,25^<th> IEEE Symposium on Reliable Distributed Systems (SRDS 2006)に論文が採択され,研究成果の発表をおこなった.二番目はNXShieldと呼ぶシステムである.このシステムの手法では,多くの近代的プロセッサに搭載されているメモリの実行禁止属性(AMD社のNXbit, Intel社のXDbit,など)による保護機構を回避して任意のコードを実行可能にする「連鎖型return-into-libc攻撃」と呼ばれる攻撃の防止を目的として,OSのアクセス制御機構によりメモリの実行禁止属性が不正に解除されることを防止する手法を実現した.本手法は,情報処理学会の第34回CSEC研究発表会にて発表をおこなった.三番目はSpaceShieldと呼ぶ手法である.このシステムの手法では,「ポインタごまかし型」及び「連鎖型return-into-libc攻撃」などの新しい攻撃手法を包括的に防止しつつも,オーバーヘッドが極めて低い保護機構の実現を目的として,アドレス空間分割という手法を提案している.プログラムの仮想アドレス空間を,ポインタ空間とデータ空間の2つに分割することにより,バッファオーバーフローによるポインタの書き換えを防止しつつ,既存のプログラムにおける命令コード中のアドレスのオフセットだけを書き換えて新たな命令の追加を不要にすることにより,極めてオーバーヘッドの低い保護機構の実現が可能になる.本手法は,日本ソフトウェア科学会の第10回プログラミング及び応用のシステムに関するワークショップ(SPAX)にて発表をおこなった.本研究では,OSによるバッファオーバーフロー攻撃の防止手法として,3種類の手法を用いたシステムに関する研究をおこなった.一番目はSegmentShieldと呼ぶシステムである.このシステムの手法では,「ポインタごまかし型」と呼ばれる新しい種類の攻撃の防止を目的として,Inte1社のIA-32(lntel x86)のセグメント機構を活用して,リターンアドレスの書き換えを確実に防止しつつも,オーバーヘッドを低く抑えることに成功した.二番目はNXShieldと呼ぶシステムである.このシステムの手法では,多くの近代的プロセッサに搭載されているメモリの実行禁止属性による保護を回避して任意のコードを実行可能にする「連鎖型return-into-libc攻撃」と呼ばれる攻撃の防止を目的として,OSのアクセス制御機構によりメモリの実行禁止属性が不正に解除されることを防止する手法を実現した.三番目はSpaceShieldと呼ぶ手法である.このシステムの手法では,上記の2つの新しい攻撃手法を包括的に防止しつつも,オーバーヘッドが極めて低い保護機構の実現を目的として,アドレス空間分割という手法を用いた.プログラムの仮想アドレス空間を,ポインタ空間とデータ空間の2つに分割することにより,ポインタの書き換えを防止しつつ,既存のプログラムにおける命令コード中のアドレスのオフセットだけを書き換えて新たな命令の追加を不要にすることにより,極めてオーバーヘッドの低い保護機構の実現が可能になった.
先端機能材料を用いた機械素子の計算モデリングに関する研究

形状記憶合金、導電性高分子などの先端機能材料を用いたアクチュエータ素子などの機械素子の設計を合理的に行うためには、電磁界、熱伝導、金属相変態、電気化学反応などが連成した力学的挙動の計算予測が不可欠である。本研究では、各種の先端材料およびそれらを用いた機械素子に対する計算モデリングを総合的に推進した。先端機能材料・機械素子の計算モデリングに対する基本概念を構築した。基本方針を以下に列挙する。(1)多様な先端材料の構成式モデリングを迅速かつ柔軟にインプリメントするためのプラットフオームとして活用されることを念頭に、構成式モデリング部と機械素子解析部とを極力独立ルーチン化した計算システム設計とする。(2)多様な先端材料への拡張発展性に配慮して一般性の高いモデリング、すなわち熱力学およびマイクロメカニックスに基礎を置く内部状態変数表示の構成式モデリングを行う。(3)機械素子解析手法としては、弱連成解析(weakly-coupled analysis)法あるいはstaggard法に基づく3次元有限要素解析法とする。形状記憶合金としてNiTi(ニチノール)、強磁性形状記憶合金としてFePd(鉄・パラジウム系)、多孔質形状記憶合金としてPorous NiTiを選択し、以下の材料挙動に対して、熱力学およびマイクロメカニックスに基礎を置く内部状態変数表示の構成式モデリングを行った。(1)NiTiの超弾性挙動と形状記憶挙動を対象とした3次元構成式モデリング(2)FePdの磁気・超弾性挙動と形状記憶挙動を対象とした3次元構成式モデリング(3)PorousNiTiの多孔質超弾性挙動と形状記憶挙動を対象とした3次元構成式モデリングイオン導電性高分子としてNafionおよびFlemion、導電性高分子としてPPy(ポリピロール)を選択し、以下の材料挙動に対して、電気化学、多孔質弾性論に基礎を置く、内部状態変数表示の計算モデリングを行った。(1)Nafionの2次元電気化学・3次元力学挙動の材料計算モデリング(2)Flemionの2次元電気化学・3次元力学挙動の材料計算モデリング(3)PPyの2次元電気化学・3次元多孔質弾性挙動の材料計算モデリング先端機能材料,機械素子の設計支援に対する計算システムを,以下の基本方針の下に開発してした。(1)多様な先端材料の構成式モデリングを迅速かつ柔軟にインプリメントするためのプラットフォームとして活用されることを念頭に,構成式モデリング部と機械素子解析部とを極力独立ルーチン化した計算システム設計とする。(2)多様な先端材料への拡張発展性に配慮して一般性の高いモデリング,すなわち熱力学およびマイクロメカニックスに基礎を置く内部状態変数表示の構成式モデリングを行う。(3)機械素子解析手法としては,弱連成解析(weakly-coupled analysis)法あるいはstaggard法に基づく3次元有限要素解析法とする。各種の形状記憶合金に対する構成式モデリングを,弱連成解析法に基づくGalerkin型有限要素法にインプリメントすることにより,以下に示す3次元形状記憶合金デバイス設計を支援するための汎用的な計算システムのプロトタイプを開発した。(1)NiTiコンポジットデバイスの超弾性挙動と形状記憶挙動に対する3次元有限要素モデリング(2)FePdデバイスの磁気,超弾性挙動と形状記憶挙動に対する3次元有限要素モデリング(3)Porous NiTiデバイスの多孔質超弾性挙動と形状記憶挙動に対する3次元有限要素モデリング各種の導電性高分子に対する構成式モデリングを,弱連成解析法に基づくGalerkin型有限要素法にインプリメントすることにより,以下に示す3次元形状記憶合金デバイス設計を支援するための汎用的な計算システムのプロトタイプを開発した。(1)Nafionデバイスの2次元電気化学,3次元力学挙動の有限要素モデリング(2)Flemionデバイスの2次元電気化学,3次元力学挙動の有限要素モデリング(3)PPyデバイスの2次元電気化学,3次元多孔質弾性挙動の有限要素モデリング先端機能材料・機械素子の設計支援に対する計システムの完成に向けて、以下の計画を継続遂行した。1.各種の形状記憶合金に対する構成式モデリングを、弱連成解析法に基づくGalerkin型有限要素法にインプリメントすることにより、以下に示す3次元形状記憶合金デバイス設計を支援するための汎用的な計算システムのプロトタイプを開発した。(1)NiTiコンポジットデバイスの超弾性挙動と形状記憶挙動に対する3次元有限要素モデリング、(2)FePdデバイスの磁気・超弾性挙動と形状記憶挙動に対する3次元有限要素モデリング、(3)PorousNiTiデバイスの多孔質超弾性挙動と形状記憶挙動に対する3次元有限要素モデリング。2.各種の導電性高分子に対する構成式モデリングを、弱連成解析法に基づくGalerkin型有限要素法にインプリメントすることにより、以下に示す3次元形状記憶合金デバイス設計を支援するための汎用的な計算システムのプロトタイプを開発した。(1)Nafionデバイスの2次元電気化学・3次元力学挙動の有限要素モデリング、(2)Flemionデバイスの2次元電気化学・3次元力学挙動の有限要素モデリング、(3)PPyデバイスの2次元電気化学・3次元多孔質弾性挙動の有限要素モデリング。3.本年度に実施する機械素子レベルの計算は、計算量が膨大となる。そこで19年度までの購入備品であるHP ItaniumServerを、メモリ増強、高速ネットワーク結合して計算効率の飛躍的向上を図るとともに、大規模高速計算のための並列処理ソルバーを開発した。

以上の過程を経て全体システムのプロトタイプを完成し、これを用いて利用可能な実験結果に対する大規模比較計算を行い、問題点を抽出した。抽出されたモデリング、計算アルゴリズムおよびプログラミング上の問題点を解消し、全体システムを完成した。本プログラムの利用者マニュアルを含む報告書を作成した。
ホシミドロ目藻類から迫る、陸上植物への進化メカニズム

本研究は、アオミドロなどの糸状性の多細胞体制をもつ種と二次的に単細胞に進化したヒメミカヅキモなどの種を含むシャジクモ藻綱ホシミドロ目に注目し、多細胞体制の維持と機能分化に関わる転写因子を特定し、複雑な細胞分化を遂げた陸上植物への進化において原動力となった要因を提案することを目的とする。より具体的には、1原始的な多細胞体制をもつアオミドロと単細胞シャジクモ藻類ヒメミカヅキモのゲノム情報を比較・精査し、2アオミドロおよび陸上植物には存在し、ヒメミカヅキモなどの単細胞藻類ではその機能、構造が部分的または完全に失われている転写因子遺伝子群を抽出する。3アオミドロにおいて、当該遺伝子の破壊が多細胞体制と細胞分化にどのような影響を示すかを検証するとともに、4ヒメミカヅキモにおいて発現を復活させ、単細胞体制および細胞質分裂に対する影響を検証する。単細胞藻類ヒメミカヅキモについては、ゲノム解析と遺伝子アノテーションが進展し、プラス型細胞で29823、マイナス型細胞で28501のtranscriptが同定され、転写因子探索のための状況が整った。現在、陸上植物、緑藻類の転写因子群をqueryにして、ホモログの検出を進めている。糸状性のアオミドロについては、予備的な顕微測光分析の結果、現有の系統保存株でゲノムサイズが皆数Gbpと大きいことが判明した。これらの株は、染色体が重複しpolyploid化している可能性が高まり、今後の遺伝子破壊などに不適であるため、あらたにフィールドからゲノムサイズが小さい株を探索することとした。本年度の終わり頃に、polyploidになっている可能性が低い株を見出すことに成功した。それらのゲノムサイズは、0.5 1.5 Gbpと比較的小さいもので、かつ何とか生活環もまわせることを確認した。ヒメミカヅキモについては、遺伝子アノテーションが完了し、比較解析可能な状況が整った。また、アオミドロについては、現有株がすべて大きいゲノムサイズを持っており、そのまますぐに解析に入れなかったものの、フィールド調査を進めた結果、今後の解析に耐えうる候補株を手に入れつつあり、結果的に早く情報解析が可能になるものと期待される。そこで、ほぼ順調に進展したと評価した。得られつつあるアオミドロ株を、無菌化し、系統株として確立する。生活環を網羅するようにRNA-seq解析を行い、de novo assembleにより転写物の情報を整理する。ヒメミカヅキモとアオミドロの両種から、転写因子をコードする遺伝子群を見出し、アオミドロおよび陸上植物には存在し、ヒメミカヅキモなどの単細胞藻類ではその機能、構造が部分的または完全に失われている転写因子遺伝子群を抽出する。さらに、アオミドロにおいて、当該遺伝子の破壊が多細胞体制と細胞分化にどのような影響を示すかを検証するとともに、ヒメミカヅキモにおいて発現を復活させ、単細胞体制および細胞質分裂に対する影響を検証する。これらの結果を足がかりにして、陸上植物で見られる機能分化した多細胞体制が、どのような転写因子とその調節対象によってもたらされたのかについて、糸口を探る。