hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
森林生態学を応用した海岸林の津波減災機能の向上に関する研究

海岸林は平常時には景観や生態系に便益を与え,津波来襲の非常時には流体抵抗によって津波の力を減殺させる.そのため海岸林は防災と環境を両立させる魅力的な津波防災対策と言える。海岸林の活用を考える時,樹木群の生長・競争・淘汰など生物体としての特性の検討が不可欠である.本研究は,海岸林の森林生態学特性に着目して津波防潮林としての機能評価を行おうとしたもので,樹木形状と樹林群落のモデル化,津波減衰効果の水理学的検討,津波減災能力の高度化,の3課題を検討した.海岸林の現地調査や津波波高減衰の数値シミュレーションなどを通じて,海岸林の津波防潮施設としての活用に資する知見を得た.海岸林は平常時には景観や生態系に便益を与え,津波来襲の非常時には流体抵抗によって津波の力を減殺させる.そのため海岸林は防災と環境を両立させる魅力的な津波防災対策と言える。海岸林の活用を考える時,樹木群の生長・競争・淘汰など生物体としての特性の検討が不可欠である.本研究は,海岸林の森林生態学特性に着目して津波防潮林としての機能評価を行おうとしたもので,樹木形状と樹林群落のモデル化,津波減衰効果の水理学的検討,津波減災能力の高度化,の3課題を検討した.海岸林の現地調査や津波波高減衰の数値シミュレーションなどを通じて,海岸林の津波防潮施設としての活用に資する知見を得た.本研究は,海岸林の持つ津波減災能力の普遍的・一般的な解明を目指すものであるが,森林生態学を取り込んだ津波減衰モデルを確立するためには,まず代表的な個別の海岸林の繁茂状況・地形特性などについて把握することが重要と考え,鹿児島県志布志市「くにの松原」で繁茂密度・胸高直径・樹高・枝下率などの現地観測を行った.この観測は,海岸工学を専門とする浅野と森林生態学を専門とする寺岡が共同して行った.両者の協力により,単なる林分・樹木計測に終わることなく,津波の流体抵抗の観点から枝下率や下木の状況も押さえており,また津波の遡上に密接に関連する汀線付近の地形や砂丘形状も把握した.次いで,得られた結果を全国の海岸林の同種データと比較し,現地の個別的な偏りを分離し普遍的な特性を抽出することを試みた.しかし,それぞれの海岸林が林齢や環境状況が異なり,管理状況もさまざまなため,現時点では十分な成果が得られていない.一方,測定されたマツの幹・枝・葉の典型的な形状を模型で再現し,それを波動水槽内に設置して波を作用させた時の模型に作用する流体力を3分力計で測定した.波動の作用下では枝の可撓性が大きく,これが作用流体力に大きく影響していることが判明した.問題の所在は明確になったので次年度さらに精密な計測を行いたい.また,上述の現地観測や実験結果を基に,林分・樹木の諸元や汀線との相対位置,地形特性をモデル化して,海岸林による津波波高の減衰や氾濫域の減少が精度良く表現できる数値計算モデルの開発に努めた.これについては津波の非線形性・分散性を取り込んだ高精度の2次元氾濫シミュレーションが可能であり,林分・樹木の適切なモデル化についての考察を進めることで,海岸林の津波防災施設としての実用化に向けての基礎的知見が得られる手段になると考える.津波減衰機能の高い樹木形態や林分構成について明らかにするために,昨年に引き続き鹿児島県志布志市「くにの松原」で繁茂密度・胸高直径・樹高・枝下率などの現地観測を行った。これら樹木の特性量の立木密度や海岸線からの距離による変化特性を明らかにした。今年度は特に,樹冠部の流体抵抗に密接に関連する枝の分岐角や枝・葉の専有面積を測定し,それらの諸量と立木密度との関係を調べ,隣接樹木との競合が樹木形状に及ぼす効果を検討した。上述の現地観測や実験結果をもとに,林分・樹木の特性量ならびにそれらの汀線からの距離による変化をモデル化して数値計算モデルに組み込み,こうした海岸林に津波が遡上するときの波高・流速の減衰過程について数値解析を行った。この数値モデルでは樹冠部を多孔性構造物として取扱い,流体運動を表現する基礎方程式は高次の非線形性・分散性を考慮している.また,自由表面はVOF法により砕波後の複雑な波形形状も表現できるものとなっている。本数値解析により,断面2次元ではあるが海岸林が津波減衰に及ぼす効果について定量的に明らかにすることができた。海岸林を津波減災施設として実用化するためには,まずわが国にある海岸林の現状を把握し、それぞれの持つ津波減災機能を評価する必要があると考え,わが国の代表的な海岸林で津波来襲の危険性のある地域のもの12地点を選択し調査した。それぞれの海岸林について2500分の1の計画基本図や衛星写真などから,海岸林の規模と位置、地形高度,背後地の状況などを読み取り.海岸林が十分な津波減災機能を持つかどうかを総合的に評価した。
肺癌における幹細胞複製分子の発現解析と新規治療標的への応用

本研究では、肺癌の新規治療標的の同定を目指した。特に早期からの発現上昇に加え、その発現抑制により癌細胞の増殖停止を可能とするSALL4に着目し研究行った。肺癌細胞でSALL4の発現を適度に抑制したところ、極めて低濃度から抗癌剤感受性が増強した。さらに、術後化学療法を受けた肺癌症例で、治療前の癌組織におけるSALL4 mRNA発現量は、後に再発した群で高く、高値例は陰性例に比べ、再発までの平均日数が短かった。以上より、SALL4は肺癌の抗癌剤耐性を誘導しており、新規治療標的分子となり得ることが示唆された。本研究では、幹細胞複製分子群が、非再生性臓器である正常肺では殆ど発現しない点に着目し、肺癌細胞に特異性が高いマーカーの同定と治療標的への応用を目指している。本年度は、肺癌における発現上昇に加え、発現抑制による細胞周期特異的な肺癌細胞の増殖停止を可能にすることから、SALL4が治療標的として極めて理想的な分子である可能性が高いと判断し、研究を進めた。組織型の異なる肺癌(腺癌および小細胞癌)細胞に各種濃度のSALL4 siRNAを添加後前培養し、予めSALL4の発現を50%程度低下させ、シスプラチンやカルボプラチンと共培養したところ、再現性を持って抗癌剤感受性が低下した。すなわち、SALL4が肺癌においてプラチナ製剤に対し耐性因子として働くことが明らかとなった。また、この際の細胞周期の変化について調べたところ、SALL4の機能するG1期の停止やsub-G1細胞の増加ではなく周期非特異的であることを確認した。さらにSALL4発現ベクターを導入した肺癌細胞を作製し、トランスポーター分子ABCG2やABCA3、MAPK等のSALL4に制御される分子群の発現を調べたが変化はみられなく、他の機序を介して耐性分子として働くことが示唆された。また、少数例ではあるが、治療前の肺癌組織におけるSALL4の発現量と治療効果との関係を調べたところ、発現量の高い症例において治療効果が低い傾向を見出した。本年度は、候補分子を絞り込むため、各種癌における幹細胞複製分子の発現解析を行った。すなわち、各種臓器(肺、乳腺、大腸、膵)由来の癌組織における複製分子(SALL4、Nanog、SOX2、Oct4など)のmRNA発現量および蛋白発現レベルを調べ、非癌組織のそれと比較検討した。その結果、肺癌ではSALL4およびNanogの陽性率が高く、早期から進行期まで幅広く高発現していた。また、両分子間で比較すると、SALL4の検出感度および特異度がともに92%と優っていた。一方、Nanogの肺癌検出能はSALL4に比べ若干劣るものの、臓器特異性が最も高かった。そこで、SALL4に対するsiRNAを用い、癌細胞の増殖や細胞死に及ぼす影響を解析した。その結果、SALL4の発現を80%以上抑制すると、ほぼ完全な増殖停止がみられ、その機序は主にG1期停止であった。Nanogに対するsiRNA導入細胞でも、SALL4のそれと比べ弱いものの、増殖抑制効果が確認された。また、SALL4に対するsiRNAとシスプラチンとを併用したところ、相乗的な増殖抑制効果を発揮することが明らかになった。本研究では、幹細胞複製分子群が、非再生性臓器である正常肺では殆ど発現しない点に着目し、肺癌に特異性が高いマーカーの同定と治療標的への応用が可能か否かについて検討してきた。最終年度では、1)肺癌細胞へのSALL4 siRNAの導入により、極めて低濃度のCDDP、CBDCAおよびPTXに対し感受性増強がみられた。つまり、これまで副作用が強いために投与量を低めに設定せざるを得なかったプラチナ系やタキソール系の効果増強に、SALL4が標的分子として有用であることを明らかにできた。2)また、症例数に一定の限界はあるものの、術後化学療法後の再発群の方が非再発群に比べ、SALL4遺伝子の高発現例が多いことも見出した。さらに、SALL4遺伝子発現の高い症例ほど早期再発する傾向も確認された。3)SALL4による抗癌剤耐性の機序を調べるため、発現ベクター導入細胞を作製しマイクロアレイ解析とRT-PCR法で変動遺伝子を解析した。その結果、現状で意義不明の3分子を除き、IL-6が耐性を惹起している可能性が示唆された。すなわち、SALL4は肺癌の抗癌剤耐性を誘導しており、発現の高い症例では自然耐性が予測されるため、その克服に向けSALL4発現抑制による新規治療法の開発が可能であると言える。

本研究は、研究期間全体を通して当初の計画に沿ってほぼ順調に進行し、肺癌における新規治療標的のみならず、新規抗癌剤耐性予測ツールを同定可能であった。医歯薬学幹細胞複製分子の発現・機能解析については、SALL4に対するsiRNAを用いると、プラチナ製剤の感受性増強が可能であることが明らかとなった。また、少数例ではあるが、治療前のSALL4発現量が高い症例で抗癌剤の治療効果が低い傾向が分かった。以上の結果から、SALL4が肺癌において治療耐性因子として働いている可能性を示唆し得た。SALL4による耐性発現機序および治療標的としての有用性については、最終年度への継続課題とした。以上の結果より、本研究課題はほぼ順調に進行していると考えられる。「幹細胞複製分子の発現解析」:各種臓器由来の癌組織における各複製分子のmRNA発現レベルを非癌組織のそれと比較し、肺癌の検出においてはSALL4が最も高い感度と特異性を有することを、明らかに出来た。また、Nanogについては、SALL4に比べ感度と特異度は若干劣るものの、臓器特異性が高いという特徴を見出した。免疫組織染色については、複数の抗体を用いて試みたが、現時点では染色像は得られておらず、次年度以降の継続課題である。「幹細胞複製分子を標的とした癌治療法の開発」:SALL4に対するsiRNAを用いると、G1期停止を介して肺癌細胞の増殖をほぼ完全に抑制出来ることを明らかにした。また、SALL4に対するsiRNAと抗癌剤との相乗効果も見出し、現在機序の解析を行っている。さらに、NanogについてもsiRNAによる増殖抑制が確認された。SALL4に対するsiRNAとの併用効果については、次年度への継続課題とした。1) siRNAと抗癌剤との併用効果について、プラチナ製剤以外にもパクリタキセルなど検討薬剤の範囲を広げ、SALL4が抗癌剤の種類によらず耐性因子として働くか否か結論付ける。2) siRNAおよびSALL4発現ベクター導入細胞を用いてSALL4による抗癌剤耐性機序を解析する。3)抗癌剤治療を受けた肺癌で、治療前に組織あるいは細胞の入手可能症例について、SALL4を含めた分子標的(EGFRやEML4-ALK)の発現や変異を調べ、SALL4を対象とした方策のニーズがどの程度あるか解析する。さらに、in vivoでの治療標的としての有用性について検討したい。以上、研究計画書に記載した方針に従い、特に大きな変更は無く、研究を進めることが可能である。1) SALL4およびNanogの免疫組織染色については、他の抗体や高感度検出試薬を用いて、検出能の改善を図る。2) SALL4とNanogに対するsiRNAの併用効果についても検討し、相加効果以上の細胞傷害性がみられるか解析する。3)現在肺癌の治療に用いられている分子標的の発現や変異を調べ、SALL4やNanogを対象とした方策のニーズがどの程度あるか解析する。たとえば、EGFRの発現が低い、あるいは発現があっても治療高感受性の変異がない群や、EML4-ALK融合蛋白の発現がみられない症例において、SALL4やNanogの高発現例がどの程度存在するか患者組織を用いて解析する。4)臨床応用に向け、継続的抑制を目的としたsiRNA発現ベクターの作製や、テトラサイクリンなどを用いたスイッチオンオフの系を開発する。
地場農産原料利用型ベンチャービジネスの成長・発展条件に関する実証的理論的研究

本件究は、アグリビジネス(農業関連産業)におけるベンチャービジネスの成長・発展メカニズムを企業論的、経営管理論的な視点から実証的に調査研究し、アグリビジネスにおけるベンチャービジネス論を構築することを目的とした。特に醸造産業は成熟産業といわれるなかで地ビールを製造販売する地ビール企業は、酒税法等の規制緩和に伴って、全国各地で多様な展開をしている。このような展開に関わっているのは各地域に立地しているさまざまな企業や第三セクターである。全国的に展開している地ビール企業はそれぞれの地域で生産される地場産農水産原料の利用や地場の雇用労働力、地域での地ビール消費など地域経済に及ぼす効果が大きいことから地場産原料を利用したバイオビジネスの動向として醸造業を中心に検討した結果、焼酎メーカーが中心となり麦、そば、薩摩芋を中心にした地場産原料利用・供給システムが確立し、地域産業、特に農業振興に貢献していることを明らかにしている。一方で地ビールをめぐる酒税法をはじめとする法的整備と中小企業の政策的な措置が適切に行われていなかった、あるいは酒税法の改正とあわせた中小企業の健全な成長・発展のための政策的措置の必要性を指摘した。また、地ビール企業の現状は、製造企業であることから相応の初期投資が必要であり、初期に大きな投資をした企業は厳しい経営状況にある。先発グループの醸造業から参入した企業が撤退する情況もあり、経営管理論的には、売上や利益、借入金の返済など財務管理とともに製造量60klを販売するマーケティング戦略が重要である。特に2003年の酒販免許自由化がもっと早期に撤廃されるべきであったと、調査事例やアンケートによる結果からも指摘される。また、地ビール免許の製造量に達していない企業が半数を占めているなど課題も多い。地ビール企業は、一時のブームから退潮気味であるものの適地に立地する企業や企業努力で健闘している企業、あるいは産学(地地域の原料生産地、東京農業大学で試作、ビール企業でPBビール製造)とのトライアングル連携のシステムによって地方における地ビール企業の活路を開拓している。今後、醸造業を中心にベンチャービジネス論として残された課題を継続研究する計画である。平成15年度は地ビール企業の類型化を行うために地ビール企業(270社)にアンケート調査を行った。アンケート調査の内容は、企業設立年度、法律的企業形態、資本金、年間売上高、年間利益、株主数、主要株主、社員数等、製造地ビールのタイプと製造量、営業形態・地ビール企業の設立目的、プラントの導入、製造技術、使用原料と地場産原料、レストラン、出荷先、販売戦略等。このアンケートをもとに類型化のための指標の検討を行っている。また、アンケート調査をベースに地ビール企業の実態調査(13社)を行った。北海道(3社)・新渇(2社)、九州(長崎、福岡、大分(3社))、四国(高知、香川、愛媛(3社))、沖縄2社、合計13社をサンプル的に実態調査した。実態調査では個別企業ごとに製造している主要な地ビールをサンプルとして成分を分析中である。15年度の研究実績として、アンケート調査の類型化の指標が決まった段階で、類型化とその分析・結果とサンプル的な実態調査の整理を踏まえ、実証的・理論的に予備的考察を行う。総体的に地ビール業界は酒税法等の規制緩和によって一時ブームを迎えたが、地域経済の低迷もあって近年、倒産や地ビール部門から撤退する企業がみられるなど、厳しい環境におかれている。

その多くは初期投資とマーケティング戦略、立地(観光地)、製造および流通コストを含む経営管理に課題を抱えていることが推察される。また、地域経済との連携を促進するためには国産原料コストが国際的に高いこと。また酒税法が地場産原料利用型への展開を阻害しているようにも思われる。こうした地ビール企業の実態を16年度に、さらに精査して理論的実証的にアグリベンチャーの理論化を行う。平成16年度は、15年度に引き続き地ビール個別企業の実態調査をおこなった。北海道(マルカツ興産、海鱗丸ビール)、岩手(きたかみビール(株)、世嬉の一酒造(株)、下閉伊酒造(株))、山形((有)天童ブルワリー)、富山(宇奈月ビール)、大阪(壽酒造(株))、三重(農事組合法人伊賀の里モクモク手づくりファーム)の9社の実態調査を行った。同時に15年度に引き続き16年度でも実態調査した個別企業で製造している地ビール銘柄のサンプルを採取し、成分分析を行っているが、その成果に多変量解析の主成分分析をもちいて地ビール銘柄の特性を明らかにしつつある。地ビール業界は一時ブームを迎えたが、景気の低迷もあって地ビール企業の撤退や倒産が続いているが、16年度の実態調査では本業(酒造業や温泉旅館業)をもちながら地ビールベンチャー事業に参入し、参入効果は経営的にも良好な業績を上げつつあるものも見受けられた。こうしたことから地ビールベンチャービジネスが展開する要因を帰納的に明らかにし、一方で地ビールベンチャービジネスを阻害してきた要因をあわせて分析している。このよう個別企業の実態調査とアンケート調査による地ビール企業の類型化の成果を組み合わせて理論化をはかっている。また、地ビールベンチャービジネスの経営者には、一般企業経営者の特性と若干異なる特性があるように思われることからアンケート調査を追加して経営者の特性調査を検討している。平成17年度は16年に引き続き地ビール個別企業の実態の補足調査を行った。北海道(北海道ワイン)、東北(秋田県湖畔の杜ビール、アクラビール、福島県みちのく福島ビール、宮城県松島ビール)、九州(宮崎県霧島酒造、鹿児島県霧島高原ビール(母体は錦灘酒造)、熊本県湯の児スペイン村福田農場(先駆的な観光農場))などを調査した。今回の実態調査では、県の研究所(秋田県品総合研究所の醸造部門)が、地ビール会社の支援をしているものや、酒造会社が地ビールに事業拡大あるいは酒造工場エリアを公園ファクトリー的な発想の一部に地ビール製造に進出している企業、チェコ政府観光局(バレル・バレープラハ&GEN)を謳い文句にチェコの観光振興のための施設をつくり、地ビールの製造施設と技術をチェコから導入している企業、山を利用した柑橘農園をベースに観光農園からスペイン村へそして地ビールにも進出するといったように地ビールは一時のブームから退潮傾向があるものの多様な展開をしている様相を把握できた。また、調査企業から地ビール銘柄のサンプルを採取し、成分分析を行っている。これまでのサンプルも含めた地ビール銘柄の特性を明らかにするための成分分析の結果に多変量解析の主成分分析によって特性を整理している。
超巨大天文データからなる全天アーカイブをHadoopにより超低費用で実現する研究

望遠鏡や観測装置の巨大化・複雑化により、そこから得られる天文データが指数関数的に増加している。この増加に安価に対処する方法として民間のクラウド・コンピューティング・サービスに目を付け、分散処理フレームワークHadoopおよびその上で動くHiveにより巨大な天文データを処理する方法論に関して基礎的な調査・開発を行った。その時々の処理内容に応じて必要な計算機資源時間貸しするサービスを利用し、Hiveのパーティショニングにレベル6のHEALPixを、HiveのエンジンにTezを、データベースのファイル形式にORC形式を使用するのが最適であるという結論を得た。平成27年度は、国内のバーチャル・プライベート・サーバ(VPS)のサービスを用いて、HadoopおよびHiveクラスタを構築し、その上でテスト・データを分散処理させる実験を行った。VPSは複数人で一つの物理的な計算機資源を共有する仕組みのため、処理性能が日時によって大きくばらつく可能性が考えられた。そこで2MASSカタログ(約200 GB)をクラスタに読み込ませ、そこからデータをランダムに抽出する性能試験を日時を変えて行ったところ、処理時間の分布は日時に依らずにほぼ一定であることがわかった。通常のデータベースではデータ検索を高速化するためにインデックスを張るが、Hiveで同様なことを行うために、データをパーティションというディレクトリに分割して格納する。このパーティションを作成する際、データから何らかの特徴的な整数を生成する必要がある。平成27年度はこの整数生成アルゴリズムに、天球を等立体角に分割するHEALPixと、天球に外接する立方体を格子状に区切り、それらにモートン順序という規則で整数を割り当てる方法の2つを用い、どちらが高速かを比較する実験を行った。厳密にはHEALPixもモートン順序を採用しているが、球を等分割するという性質上三角関数の演算が複数入るため、3次元の単純なモートン順序よりも遅くなることが期待される。実験の結果、処理時間の分布の中央値で、3次元モートン順序の方が2秒ほど高速であることがわかった。ただし、この時間にはCPUでの処理の他にディスク・アクセスやネットワーク経由でのノード間のデータ転送などを含んでおり、どれが主に効いているのかまでは判明していない。現在レンタルしているVPSリソースは8つである。普通に計算機を購入するのと比較すると、VPS一つ一つの計算機資源はかなり制限されている。そのためパーティションの作成は手持ちのワークステーションで行い、そのイメージを専用サーバに置き、クラスタに吸い上げるという方法を採っている。このデータ吸い上げ時に一部のノードが原因不明のまま機能停止を起こしたり、あるいはデータが途中で欠落するという事態が何度か発生し、その度にデータ登録をやり直すということを行っている。また、パーティションの構造を変える度にデータを一から吸い上げるため、データ転送にかなりの時間を取られている。また、性能試験においても一部のノードが何故か応答しなくなるということも発生しており、その度に試験をやり直すことを行っている。その結果、当初の計画より2ヶ月ほど作業が遅れている。平成28年度は、Hiveのデータベース・エンジンにデフォルトのYARNを使用した場合とTezを使用した場合とでベンチマークを行い、それぞれのエンジンの特性を調べた。平成27年度では、分散処理フレームワークHaoopをバーチャル・プライベート・サーバ(VPS)を複数組み合わせたクラスタを一から構築し、その上でYARNを動作させていたが、その後の調査でTezを使用した方が効率的であることが判明したため、Tezをメインに使用するようにVPSを構築しなおした。この作業は比較的面倒な作業であるため、Tezが予め有効になっているAmazon EMRのインスタンス4つを用いてクラスタを構築し、ベンチマークを行った。その結果、EMRはYARNを用いたVPSクラスタより約3倍高速であることが判明した。いっぽうで、EMRのインスタンス数を増やしても、最大4つのノードしか処理に関係しないことも判明した。Hiveではデータをディレクトリ形式のパーティションで管理するが、このパーティション・サイズが検索クエリに対して大きすぎることによるものと考えられる。この問題については現在解決策を模索中である。新しく構築したVPSでは、データベースの内部形式にORCFileという比較的新しいフォーマット使用する実験も行った。ORCFileではZLIBを用いたデータ圧縮も同時に行われるためノード間のデータ通信量が減少し、検索時間の短縮が期待できる。195 GBの星のカタログをこの形式に変更したところ、データ検索の時間を単にTezを用いた場合の数10秒のオーダーから2秒前後まで短縮することができた。従って、「1 TBのデータを10秒程度で処理する」当初の研究目標の実現に向けて、確実に前進することができた。データベースのエンジンにTezを、内部形式にORCFileを使用することで、200 GBのデータを2秒程度で処理する目処が立った。しかし現在の方法では、データを比較的大きな括りでパーティショニングするためパーティション内のデータがあるノードにかたまってしまい、並列性が低下してしまっている。また、ORCFileはHiveのデフォルトの形式(空白またはタブ文字で区切られたテキスト・ファイル)とは大きく異なるため、当初考えていたアルゴリズムをそのまま適用しても性能向上が期待できない可能性が高い。1 TBのデータをほんの数秒で処理できるようになるまでには、まだまだ時間がかかりそうである(しかし、解決策のアイディアは既にいくつかある)。天文学データのサイズは当初の予想通り順調に増え続けており、平成29年度にはALMA望遠鏡で得られた、1天体30 GBを超える標準較正済みイメージ・データが複数公開された。

ALMAは電波望遠鏡であるが、可視・赤外望遠鏡による観測データも今後巨大化が見込まれる。いっぽう、バーチャル天文台の使命として「多波長データを統合的に取り扱う」というものがあるが、同じ天体の画像データであっても、電波望遠鏡と可視・赤外望遠鏡とではイメージの各画素と天球座標とを対応付ける関数が異なるため、それらを考慮したうえで正しく検索できるような形でデータベースに取り込む必要がある。そこでHEALPixという全天球を等立体角に分割・インデックス化するアルゴリズムおよび天文データの各種の複雑な座標変換を行うWCSLIBというライブラリを活用し、巨大なALMA望遠鏡のイメージ・データの各画素をHEALPixインデックスへ高速に(並列に)変換しつつ、SQLiteと呼ばれる移植性の高いデータベースのテーブルに格納するソフトウェアを作成した。この際元のイメージの画素とHEALPixのピクセルの幾何学的形状の違いを正しく考慮するよう細心の注意を払った。このSQLiteデータベースに変換されたイメージ(合計375 GB)を、Amazon Web Service (AWS)と呼ばれるクラウド・サービス上で動作している分散処理フレームワークHadoopおよびそれを用いたデータベースの実装であるHiveに取り込み、その取り込みに掛かる時間およびデータの検索時間のベンチマークを行った。Hiveのパラメータ・チューニングにより、処理の並列度が65 %の状態で、AWS上の25 GBのデータベース・ファイルに圧縮することができた。望遠鏡や観測装置の巨大化・複雑化により、そこから得られる天文データが指数関数的に増加している。この増加に安価に対処する方法として民間のクラウド・コンピューティング・サービスに目を付け、分散処理フレームワークHadoopおよびその上で動くHiveにより巨大な天文データを処理する方法論に関して基礎的な調査・開発を行った。その時々の処理内容に応じて必要な計算機資源時間貸しするサービスを利用し、Hiveのパーティショニングにレベル6のHEALPixを、HiveのエンジンにTezを、データベースのファイル形式にORC形式を使用するのが最適であるという結論を得た。平成28年度の計画では、これまでのVPSサービスとは別にAmazon EC2を活用した大規模クラスタを作成する予定である。現在VPSで起こっているトラブル、特に性能試験中に一部ノードが応答しなくなる問題については、データの複製数を増やすことで対応できる可能性が高い。また、パーティションを入れ子にすることにより高速化できる可能性があるため、現在4パターンについて性能試験を実施している。この試験は5月上旬には完了する見込みである。この試験が完了し次第、段階的にノード数を増やしながらクラスタの構築を行い、最も効率的なパーティション構造でデータの登録と性能試験を行う予定である。
コンクリート構造物の耐震信頼性設計法に関する基礎的研究

1.コンクリート構造物の実際の配筋状態に関する統計データの収集によって統計的諸量を提示した.2.直下型地震震源近傍における加速度応答スペクトルの既往の予測式は過小な値となるが,等価震源距離を用いて線形回帰式によって表現すると精度が向上することが分った.3.従来鉄筋コンクリート柱・橋脚のせん断破壊は斜め引張破壊によって説明されているが,実際にはせん断ずれ破壊である.そこで従来のせん断耐力式の妥当性について検討し,結果として妥当であることを確認した.4.信頼性設計法の立場からの二段階性能設計法のもつ問題点,すなわち二段階設計地震力の持つ不確実性及び性能保証算定式の不確実性について,できるだけ数値を用いて世間に説明しないと過大評価される惧れがあることを指摘した.5.信頼性設計法に基づいた新しい耐震性能評価方法と耐震性能表示試案を提示し,新道路橋示方書の安全係数の数値の合理的な設定法について提案した.6.地震の切迫度を考慮したより現実的で効果的な設計法,すなわち当面発生する可能性はないと判断される(判断基準も提示)箇所では第二段階目の設計は不要とし,逆に大地震が起こる可能性の極めて高い箇所は優先して第二段階目の設計法を適用して建設し,補強すべきであると提案した.7.経済性と安全性の数値的評価の試算値を示し,安全水準の設定問題についての社会的合意形成の必要性について提言した.1.コンクリート構造物の実際の配筋状態に関する統計データの収集によって統計的諸量を提示した.2.直下型地震震源近傍における加速度応答スペクトルの既往の予測式は過小な値となるが,等価震源距離を用いて線形回帰式によって表現すると精度が向上することが分った.3.従来鉄筋コンクリート柱・橋脚のせん断破壊は斜め引張破壊によって説明されているが,実際にはせん断ずれ破壊である.そこで従来のせん断耐力式の妥当性について検討し,結果として妥当であることを確認した.4.信頼性設計法の立場からの二段階性能設計法のもつ問題点,すなわち二段階設計地震力の持つ不確実性及び性能保証算定式の不確実性について,できるだけ数値を用いて世間に説明しないと過大評価される惧れがあることを指摘した.5.信頼性設計法に基づいた新しい耐震性能評価方法と耐震性能表示試案を提示し,新道路橋示方書の安全係数の数値の合理的な設定法について提案した.6.地震の切迫度を考慮したより現実的で効果的な設計法,すなわち当面発生する可能性はないと判断される(判断基準も提示)箇所では第二段階目の設計は不要とし,逆に大地震が起こる可能性の極めて高い箇所は優先して第二段階目の設計法を適用して建設し,補強すべきであると提案した.7.経済性と安全性の数値的評価の試算値を示し,安全水準の設定問題についての社会的合意形成の必要性について提言した.本年度行っていることと得られている結果の概要は次通りである。(1)大地震の地震荷重の同定とその生起確率について検討し、いわゆる二段階設計法の第二段階で使用する荷重の水準はそれぞれの地域の既往の地震記録と理論的同定を併用すると共に、そのような地震の逼迫度も考慮に入れて評価する必要があるという、見通しがほぼ得られた。(2)新幹線、高速道及び国道の既設の鉄筋コンクリート構造物の梁、柱、壁等の強度及び寸法の非破壊試験方法によって実態測定を実施し、得られたデータについて統計解析中である。非破壊試験のため、測定の精度に若干問題があるが、鉄筋の配置のばらつきは予想以上にあるようである。(3)マクロに捉えた、安全性と経済性の絡みの定量的評価方法を検討し、耐震設計の合理的設計基準を作成すべく、数値的な検討を行っている。現行の耐震設計水準は、阪神・淡路大震災であれ程の被害があったにも拘らず、経済効率第1主義である、総期待費用最小化の原則による安全性の水準より、遥かに高い水準にある。したがって、この原則を判断基準に採用するものとすれば、現行の耐震設計水準より下げても良いということになる。しかしそれを世間は許さないだろうし、また世間にそれを強要すべきではない。そこで経済性の制約の許す範囲内で、現行の耐震設計水準よりも高い水準を設定すべきである。その判断基準について現在検討中である。研究全体に関連する研究発表はまだないが、一部関連するものを裏面に挙げておく。1.直下型地震震源近傍における加速度応答スペクトルの既往の予測式は過小な値となるが,等価震源距離を用いて線形回帰式によって表現すると精度が向上することが分った.2.従来鉄筋コンクリート柱・橋脚のせん断破壊は斜め引張破壊によって説明されているが,実際にはせん断ずれ破壊である.このようなコンクリートの破壊メカニズムを考慮して,従来のせん断耐力式の妥当性について検討し,結果として妥当であることを確認した.3.信頼性設計法の立場からの二段階性能設計法のもつ問題点,すなわち二段階設計地震力の持つ不確実性及び性能保証算定式の不確実性について,できるだけ数値を用いて世間に説明しないと過大評価される惧れがあることを指摘した.4.信頼性設計法に基づいた新しい耐震性能評価方法と耐震性能表示試案を提示し,新道路橋示方書の安全係数の数値の合理的な設定法について提案した.5.地震の切迫度を考慮したより現実的で効果的な設計法,すなわち当面発生する可能性はないと判断される(判断基準も提示)

箇所では第二段階目の設計は不要とし,逆に大地震が起こる可能性の極めて高い箇所は優先して第二段階目の設計法を適用して建設し,補強すべきであると提案した.6.経済性と安全性の数値的評価の試算値を示し,安全水準の設定問題についての社会的合意形成の必要性について提言した.
唾液腺マッサージの有効性を探る研究

唾液腺マッサージの唾液分泌機能への効果を明らかにすることを目的に,若年者と高齢者を対象とし,唾液腺マッサージ直後の効果(短期効果)を調べ,高齢者を対象に,長期間,唾液腺マッサージを行うことの効果(長期効果)について検討を行った。その結果,若年者,高齢者ともに短期効果が示唆され,特に,安静時唾液量の少ない者に有効であった。また,高齢者においての長期間の唾液腺マッサージは,安静時唾液量の維持および口渇感の改善に有効であった。2年間の研究により,若年者,高齢者に対する唾液腺マッサージによる唾液腺機能の賦活が示唆され,唾液腺マッサージが口腔健康維持に役立つ可能性が示された。本年度は,唾液線マッサージの唾液腺機能への影響を明らかにするため,若年健常者(成人女性37名,21.0±2.2歳)を対象に,1.唾液腺マッサージ直後の唾液分泌に対する効果の検討,2.分泌タンパク質への影響などの検討,3.唾液腺マッサージに対する実態調査を行った。研究にあたり,唾液腺マッサージ方法を考案し,手技の統一化を図るためにリーフレットを作成し,方法の説明に用いた。研究に際し,唾液腺マッサージを自分自身で行う場合を自己マッサージ,他者が唾液腺マッサージを施術する場合を他者マッサージとした。その結果,1.唾液腺マッサージ直後の唾液量増加効果は,自己マッサージ直後の増加者は64.9%,他者マッサージ直後では8.1%で,他者マッサージよりも自己マッサージにみられた。また,自己マッサージによる唾液量増加者の平均安静時唾液量は0.73g/3min,減少者は1.34g/3minで,両群間に有意差があり(p<0.05),唾液量増加効果は,安静時唾液量の少ない者に顕著であることが判明した。2.唾液腺マッサージと酸刺激により,一部の若年者に唾液タンパク質の増加がみられた。3.実態調査では,人に触れられる嫌悪感があり,他者マッサージ時は緊張し,自己マッサージを好む傾向が強かった。唾液流出感は,自己マッサージにより92.0%の者が,マッサージ中の唾液流出感があると答えた。これらのことより,若年者に対する唾液腺マッサージの有効性が示唆されたが,最終年度となる来年度は,高齢者を対象に同様の検討を行い高齢者に対する有効性について確認するとともに,1.唾液腺マッサージの長期間の効果について,2.唾液腺の唾液分泌予備能力の有無について,3.唾液タンパク質の分析等を行い,唾液腺マッサージが口腔健康維持に役立つ可能性について検討を進めたい。19年度実績報告において若年者に対する唾液腺マッサージの有効性を報告した。最終年度となる本年度は,健常高齢者13名(81.5±4.1歳)を対象に,1.唾液腺マッサージ直後(短期間)の唾液分泌に対する効果の検討,2.唾液腺マッサージに対する実態調査,3.長期間の唾液腺マッサージ効果の検討,4.酸刺激による唾液腺の分泌予備能力に関する検討,5.分泌タンパク質への影響について検討した。唾液腺マッサージを自分自身で行う場合を自己マッサージ,他者が施術する場合を他者マッサージとした。その結果1.唾液腺マッサージ直後の唾液量増加効果は,自己マッサージ直後の増加者は45.5%,他者マッサージ直後では30.8%であった。また,自己マッサージ,他者マッサージともに安静時唾液量の少ない者に唾液量増加効果がみられた。2.実態調査は,他者マッサージ時は緊張するものの,人に触れられる嫌悪感は少なく,自己マッサージ,他者マッサージともに好ましいと思っていた。唾液流出感にっいては,自己マッサージ中で約8割,他者マッサージ後で約9割の者が唾液流出を感じていた。3.当初,安静時唾液の少ない口渇感を訴えた5名の高齢者の安静時唾液量は6ヶ月後と1年後で現状維持か,または僅かな増加傾向を示した。4.酸刺激により安静時唾液量は有慧に増加し,安静時唾液量の少ない高齢者でも唾液分泌予備能力があることが示された。また,口渇感は有意に改善されていた。5.唾液腺マッサージと酸刺激により,高齢者の一部に唾液タンパク質が増加した。これらのことより,高齢者の唾液腺マッサージの短期間効果が示唆され,長期間の唾液腺マッサージによる安静時唾液量の維持および口渇感の改善に果たす有効性も認められた。2年間の研究により,若年者,高齢者に対する唾液腺マッサージによる唾液腺機能の賦活が示唆され,唾液腺マッサージが口腔健康維持に役立っ可能性が示された。
マイクロアレイを用いた歯髄の石灰化に関与する因子の解析

石灰化に関与する遺伝子についていまだ報告されていない新たな遺伝子を発見し、その発現動態を歯髄において検討することにより、歯髄における新しい硬組織形成法が確立できるかもしれない。今回、高いおよび低い石灰化能を有する骨芽細胞様細胞における、あるいは石灰化誘導下と非誘導下における骨芽細胞様細胞における遺伝子発現をマイクロアレイにより検討し、石灰化における重要な遺伝子発現のスクリーニングを試みた。Kusa細胞は、マウス骨髄間質細胞由来の細胞で、高いアルカリフォスファターゼ活性を特徴としている。実験にはKusaAおよびKusaOといった二つのタイプのKusa細胞を用いた。これらの細胞をディフージョンチャンバーにいれてマウス皮下に移植したところ、術後30日においてKusaAは硬組織形成を示したが、KusaOは60日経過後においても硬組織形成を示さなかった。さらにKusaAは、in vitroにおける強い石灰化結節形成、強いオステオカルシン遺伝子発現などを示し、KusaAはKusaOと比較して非常に石灰化能の高い細胞であると考えることができる。前年度、これら二つの細胞における遺伝子発現および石灰化誘導をした場合としなかった場合における遺伝子発現をcDNA Expression Array(Clontech)にて検討し、いくつかの遺伝子発現が細胞により、また石灰化誘導条件により変動していることを見出した。しかし、解析する遺伝子が588種類とけっして多くはないため、解析できなかった遺伝子が石灰化の誘導に重要な働きをしている可能性も考えられる。今年度はさらに多数の遺伝子の発現動態を解析するため、Mouse GEM(Kurabo)を用い8700クローンの解析を行なった。その結果、多数の興味ある遺伝子の発現動態に差異が認められた。現在その中における数種のクローンに着目し、KusaOに強制発現させ、フェノタイプ発現および石灰化能の変動を検討中である。石灰化に関与する遺伝子についていまだ報告されていない新たな遺伝子を発見する目的で、骨芽細胞としての特徴を有する細胞株Kusa Aを用い、石灰化を誘導する条件下でどのような因子が発現あるいは消失するかを、cDNA Expression Array(Clontech,Palo Alto,CA)を用いて検討した。Kusa A細胞は、マウス骨髄間質細胞由来の細胞で、in vivoにおいて石灰化することが確認されており、骨芽細胞としてかなり高度に分化した細胞であると推測される。今回、石灰化誘導因子(β-glycerophosphate+ascorbic acid)を加えない条件下で培養しても、オステオカルシンの発現、in vitroの石灰化が認められるが、誘導因子を加えることにより、それらがより早期に観察されることをまず確認した。次に、石灰化誘導を行っていないKusa A細胞と、誘導したKusa A細胞にcDNA Expression Arrayを適用した。cDNA Expression Array上にはinternal controlを含めて588種の既知の遺伝子がプロットされているが、石灰化誘導因子を加えない条件(αMEM with 10% FBS)で培養したKusa A細胞は、おおよそ140種の遺伝子発現が確認された。一方、石灰化誘導因子を加えて培養すると、発現する遺伝子は大幅に抑制され、おおよそ50種であった。このことから、通常の状態で発現している遺伝子が抑制されることが石灰化の誘導には重要である可能性が示唆された。しかし、解析する遺伝子が588種類とけっして多くはないため、今回の解析できなかった遺伝子が石灰化の誘導に重要な働きをしている可能性も考えられる。したがって、さらに大規模なアレイにての解析を検討中である。

今回、高いおよび低い石灰化能を有する骨芽細胞様細胞における、あるいは石灰化誘導下と非誘導下における骨芽細胞様細胞における遺伝子発現をマイクロアレイにより検討し、石灰化における重要な遺伝子発現のスクリーニングを試みた。Kusa細胞は、マウス骨髄間質細胞由来の細胞で、高いアルカリフォスファターゼ活性を特徴としている。実験にはKusaAおよびKusaOといった二つのタイプのKusa細胞を用いた。これらの細胞をディフージョンチャンバーにいれてマウス皮下に移植したところ、術後30日においてKusaAは硬組織形成を示したが、KusaOは60日経過後においても硬組織形成を示さなかった。さらにKusaAは、in vitroにおける強い石灰化結節形成、強いオステオカルシン遺伝子発現などを示し、KusaAはKusaOと比較して非常に石灰化能の高い細胞であると考えることができる。前年度、これら二つの細胞における遺伝子発現および石灰化誘導をした場合としなかった場合における遺伝子発現をcDNA Expression Array(Clontech)にて検討し、いくつかの遺伝子発現が細胞により、また石灰化誘導条件により変動していることを見出した。しかし、解析する遺伝子が588種類とけっして多くはないため、解析できなかった遺伝子が石灰化の誘導に重要な働きをしている可能性も考えられる。今年度はさらに多数の遺伝子の発現動態を解析するため、Mouse GEM(Kurabo)を用い8700クローンの解析を行なった。その結果、多数の興味ある遺伝子の発現動態に差異が認められた。現在その中における数種のクローンに着目し、KusaOに強制発現させ、フェノタイプ発現および石灰化能の変動を検討中である。
次世代進化論に向けた構造存在論の構築

同著作の中での中心的テーマは、進化の数理モデルと帰納推論/予測の関係である。とりわけ、進化モデルの予測能力はそのモデルが想定するところの因果モデルの構造的な不変性に依拠することを明らかにすることで、初年度より扱ってきた因果構造としての存在論が、進化論における帰納推論の礎、すなわちその認識論的な基盤となっていることを示すことができた。また、この本に含まれる内容を元に11月には台湾の陽明大学のワークショップにて招待講演を行った。前年度に着想された生物種に関する理論については、11月にシアトルで開かれたPhilosophy of Science Associationにて発表を行った。発表原稿は若干の訂正を加えた後、同学会誌への採択が決定し、この冬の号で出版予定である。一方、本研究の主目標の一つである群論を用いた構造存在論による定式化については、明示的な解には至っていない。しかしながら年度後半においてこの点においても有望な着想を得ることができたため、この点については新規研究課題のもとで引き続き研究を進めていく予定である。平成28年度は、当初計画にもとづき、進化生物学の存在論の検討を行った。とりわけホモロジー(相同性)を生物の発生過程の因果モデルの同型性によって表すことができるという、本研究のメインテーゼを発展させた。この研究に関しては、共同研究者であるYale大学のGunter Wagnerを訪問してディスカッションを行った他、11月にAtlantaで開かれたPhilosophy of Science Associationにおいて、The Causal Homology Conceptというタイトルにて講演を行った(他にも、6月に科学基礎論学会で発表)。本講演は同学会のプロシーディングスにも採択が決定されたため、同タイトルでの論文を執筆した。またこの研究の発展として、因果的相同概念の対象をホモロジーより広げ、生物学的な「種」も因果的同型性によって表しうるというアイデアを着想し、11月の関西哲学会にて講演を行った。また一般的に、「種」は「科学的モデル」として理解できるという新たな説を提示し、Sydneyおよび京都での国際WSで発表した。H29には、このテーマを具体的に掘り下げ、英語論文を執筆する予定である。また、H28年度夏にはシドニー大学のPaul Griffithsの研究室を訪れ、課題に関する共同研究を行った。とくに、因果関係の重要度の指標であるspecificityに関する数理的指標についてディスカッションを交わした。H28後期よりこのテーマに関し英語論文を執筆し、現在はほぼ完成段階(イントロと結論を残すのみ)となっている。上述の通り、研究は計画通り順調に進展している。とくに、研究の理論的方向性を提示した論文が主要学会であるPhilosophy of Science Associationのプロシーディングスに採択されたことは、大きな進捗であったと言える。これ以外にも、オーストラリアでの国際学会(Philosophy of Biology at Dolphin Beach)での発表などを行うなど、本研究の国際的な認知度を高めることができた。また、因果的相同概念をホモロジー以外にも広げ、種概念にも適応できるという着想を得ることができた。「種とは何か」という問題は50年以上議論されてきた哲学的難問であるが、このアイデアを展開することで、この難問に対する従来とは全くことなった説を提示できると考えている。平成29年度は、計画に基づき、進化生物学の伝統的存在論と構造存在論の対比を踏まえて、後者の理論的発展に注力した。具体的には、2017年5月にオーストリアのウィーンのKonrad LorentzInstituteで開かれた国際ワークショップにて、両存在論の比較と、進化発生生物学的研究に関する構造存在論の含意に関する招へい講演を行うとともに、第一線の進化生物学者/哲学者とディスカッションを行った。これを発展させた英語論文は、MIT pressから出版されるVienna Series in Theoretical Biologyに収録されることが決定している。群論を用いた構造存在論の定式化については、年度末から具体的な形を取り始め、新年度の日本生物地理学会での招待講演でその概要を発表した。特に、Ernst Mayrによる集団思考と、Dawkinsに代表されるネオダーウィン主義的な遺伝子中心主義の存在論を、それぞれ恒等変換と相加的変換という変換群の性質によって特徴づけることができたのは一つの成果であった。今後はこの中間項としての変換群によって本プロジェクトが対象とするような「構造的」存在を見出すことができるか、ということが焦点となる。ちなみに前年度に着想されたこのプロジェクトを「生物学的種」に広げるというアイデアについては、既に英語論文にまとめ、今年度のPhilosophy of Science Associationの大会発表原稿として投稿済みである。伝統あるKonrad LorentzInstituteでの招へい講演、また日本人哲学者としては極めて珍しいCambridge UPからの英語単著本の出版計画など、H29年度は計画以上の進展があったと自負している。

一方、本研究の主目標の一つである群論を用いた構造存在論による定式化については、明示的な解には至っていない。しかしながら年度後半においてこの点においても有望な着想を得ることができたため、この点については新規研究課題のもとで引き続き研究を進めていく予定である。今後の課題としては、グラフ同型性によるホモロジーの定義という枠組みを、より精緻にしていく必要がある。この点において、最近Jantzenによって提示されたDynamic Kindsという考え方が適用できると考えている。よって当面の研究としては、ホモロジーをこのDynamic Kindsとして定式していくことが考えられる。この原著者のJantzen教授とはH28年11月のAtlantaでの学会でディスカッションを行っており、今度は同教授との共同研究も視野にいれて研究を進めていきたい。それ以外においては、前述したcausal specificityおよび種概念に関する論文を書き上げ、投稿することが当面の課題となる。また、H29年5月には、オーストリアのKonrad Lorentz Instituteで開かれる理論生物学ワークショップで招待講演を行う予定である。ここには世界各国から先端の生物学者・哲学者が招かれているため、同ワークショップでのディスカッションを通じて、今後の研究へのヒントが得られることを期待している。今後の課題としては、まずはH30年夏までに前述の単著を完成させることが当面の課題となる。それと平行して、現在群論に基づく構造存在論の数理的な定式化を試みている。夏以降は、とくに化学における群論の適用を手がかりに、この問題にアプローチしていく予定である。資料整理およびプレゼンテーションの必要性から、29年度に予定していたタブレットの購入を前倒しして28年度に購入した。それと引き換えに、28年度に購入予定であったコンピュータの購入を先送りし、手持ちのものを使うこととした。その差額により、繰越金が生じた。学内業務により予定していたISHPSSBブラジル大会への参加を見合わせたため、剰余金が発生した。こちらはH30年参加予定のPSA(シアトル)参加経費に充当する。生じた差額は予定通り、コンピュータの購入に充当する。
金属化合物とフッ化物が象牙質コラーゲンの分解と脱灰に及ぶす影響

商品名サホライドには優れた根面う蝕予防効果が認められている。しかし根面や歯肉が黒くなるという審美的問題があり。本研究では黒くならない根面う蝕の予防剤(象牙質ミネラルの脱灰抑制とコラーゲン分解の抑制)の開発に繋がる探索研究を行った。その結果、フッ化亜鉛に最少量の塩酸を加えた溶液に、サホライドの濃度の約1/5という低濃度フッ素にもかかわらず、これと同等レベルの脱灰抑制効果を認めた。また処置面で着色は認められなかった。一方、コラーゲンの分解抑制効果に関しては、サホライドに匹敵するような十分な効果は得られなかったが、今後、より高い濃度での評価や塗布方法を改良することでこの目標を達成したい。酸による象牙質の脱灰抑制、および口腔細菌由来のコラゲナーゼ作用類似酵素(または象牙質内に存在するマトリックス金属要求タンパク質分解酵素:MMP)によるコラーゲンの分解抑制の両方の効果が期待でき、かつ歯面や歯肉に審美的問題が起きない活性成分の候補として、フッ化物亜鉛(ZnF2)を選定した。すなわち、ZnF2に含まれるフッ化物イオンによる脱灰抑制効果、およびZnに期待されるコラーゲン分解抑制効果である。まず脱灰抑制効果の評価を以下のように行った。これまで広く臨床的に使用されてきたフッ化物塗布剤3種(1フッ化物ナトリウム[NaF]、酸性リン酸化フッ化物ナトリウム[APF]、サホライド[SDF、歯面や歯肉に着色を引き起こす])を比較対象群に、何も塗布しないコントロール群(Cont)、ZnF2群(水に溶けにくい性質あり)およびZnF2の溶解性を塩酸(HCl)で向上させたZnF2/HCl群、合計6群を設定し、脱灰抑制効果を比較した。すなわち、これらの溶液を牛歯の象牙質試料に塗布し、その後、酢酸緩衝液(pH5.0)に浸漬して脱灰を行い、試料の切片を作成して、X線(TMR)法にて象牙質のミネラル分の脱灰量を評価した。その結果、SDF<ZnF2/HCl≒APF≒NaF<ZnF2<Contの順で、脱灰程度が大きかった。同様にコラーゲンの分解抑制効果を評価した。すなわち、これらの溶液をあらかじめ脱灰した象牙質試料に塗布し、その後、コラゲナーゼ液に浸漬してコラーゲンの分解を行い、分解程度を顕微鏡にて観察評価した。その結果、SDF<ZnF2/HCl≒APF≒NaF≒Contの順で、分解程度度が大きかった。以上のことより、ZnF2/HClに脱灰抑制効果とコラーゲン分解抑制効果が期待された。今後、in-vivoを想定した種々の条件下で評価を継続する予定である。根面う蝕の予防に関連して、フッ化亜鉛による脱灰抑制効果とコラーゲンの分解抑制効果を検討している。フッ化ジアミン銀は、根面う蝕を予防することが知られているが、歯面や歯肉に褐色の着色を引き起こし、審美的に問題がある。フッ化亜鉛は、そのような着色を起こすことなく、予防効果があげられると期待できる。コラーゲンの分解抑制効果に関しては、これまで光学顕微鏡を用いた方法にて、その効果を評価してきた。一方、標準的な評価法として、ハイドロキシプロリン法が知られている。そこで今回、両者の関連性を検討した。その結果、高い相関性を認めた。この結果から、フッ化亜鉛にコラーゲンを分解する効果が改めて確認でき、先に得られた脱灰抑制効果と合わせて、根面う蝕の予防に対して、さらなる期待が高まった。研究の目的:高齢者人口の増加などの社会的背景を受けて、根面う蝕の罹患の増加が懸念される。根面う蝕は歯の喪失の原因の大きな理由の一つである。その予防は、高齢者のQOLの維持や医療費の削減に貢献できる。根面う蝕の発症と進行の効率的な抑制には、脱灰の抑制とコラーゲンの酵素的分解の抑制の両面が必要とされる。最近の臨床研究で、フッ化ジアミン銀(以後SDFと略:商品名サホライド)に高い根面う蝕の予防効果が示された。しかしSDFは歯面や歯肉に黒や褐色の着色を引き起こし審美的に問題があり、使用には大きな制約がある。そこで着色を起こさない新規の根面う蝕予防剤の開発が望まれる。コラーゲン分解に対して、本研究では将来の臨床的応用性(安全性、歯を着色させない)を視野に考慮してフッ素と亜鉛を含む化合物(フッ化亜鉛:ZnF2)に注目し、脱灰抑制効果とコラーゲン分解抑制効果をインビトロで評価し、実用化の可能性を検討した。研究の成果(1)脱灰抑制効果:ZnF2の効果を検討した結果、コントロール群(無処置)と比べて大差なかった。これは水に対する溶解性が低いことに起因すると考えられた。そこで最小量の塩酸で溶解し(以後ZnF2/HClの略)、その効果を評価したところフッ素として約5倍濃度のSDFやフッ化カリウム(KF)と同程度の高い効果を示した。しかもSDFのような着色は認められなかった。(2)コラーゲン分解抑制効果:SDFに非常に高い効果が認められた。これはSDFに含まれる銀によると考えられる。しかしKFには全く効果はなかった。一方、ZnF2/HClにはコントロール群と比べて抑制効果を認めたが、SDFと比べてまだ十分ではなかった。