hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
保型形式とP進群の表現

p進代数群の許容表現の制限について、これまでのGelbert-Knapp, Henniartの結果をより明快なものにすることができた。また代数体上の保型表現の制限についても、Labesse-Langlandsの結果をはっきりしたものに改良した。これを用いて、Blasiusにより予想されていた、一般線型群の保型表現の制限に関する予想をより一般の形で証明することができた。次にこれを用いて特殊線型群inner formのL-packetの決定を行った。2次の特殊線型群のL-packetについては、Labesse-Langlnadsの結果がある。これを一般化し、さらに彼らの研究でははっきりしていなかったinner formの場合のL-packetの構造を決定することを目指した。L-packetを記述する群をVoganにより実代数群の場合にやられたように、自然なものに取り換えることにより、これが可能になった。技術的には、Herb-Henniartによるautomorphic inductionの理論をinner formの場合に拡張し、それを用いることにより証明できた。ここでのinner form全体のL-packetを同時に記述するという発想は自然なもので、今後一般の群のL-packetの構造の解明に明快な視点を与えると思われる。この局所的な結果と保型表現の制限に関する結果を用いて、保型表現の重複度公式を示すことを試みた。これについては、一般には弱い形でした証明できなかった。これを完全な形にすることは、transfer factorのより自然な定義と関係していると思われ、今後の重要で興味ある研究課題と思われる。今年度は,主として一般線形群およびそのinner formの許容表現の,特殊線形群およびそのinner formへの制限則について齋藤が平賀郁氏と共同で研究した.その結果として,特殊線形群のinner formの許容表現のLanglands packetの内部が,Langlands parameterから従来定義されていたS群の代わりに,その単連結群での逆像をとり,その連結成分の既約表現をとることにより明解に記述されることが分った.これは,一般線形群のinner formに関するautomorphic inductionを考察し,そのtransfer factorを精密に計算することにより得られる.この結果は,現在はdiscrete seriesの表現に限られているが,より一般の跡公式を考察することにより,Arthur packetの記述,代数体上の保型表現の重複度公式も得られると期待される.またこのpacketの内部の記述は,他のreductive groupのときにも適用されると予想される.今迄あまり解明されていなかった,quasi-splitでない群の表現に関して明解な方向を与えると期待される.この他の結果としては,今野拓也がU(2,2)の場合にそのunipotent表現のpacketを記述し,代数体上の保型表現に関して,その重複度公式を得た.pcaketの構成は,テータ対応とJacquet-langlands対応を用いて構成される.池田保は,グロスープラサド予想のO(6)の特別な場合を精密な形で証明した.この場合が取り扱われた最初の例である.西山享は,Stable rangeの重要な場合に,テータ対応におけるassociated cycleの対応を決めた.齋藤は、本年度は主として、昨年度平賀との共同研究で得られた非アルキメデス体上の特殊線型群のinner formのL-packetの構造に関する結果を整理し、一般化することを試みた。その一つは上記結果は、表現にdiscreteという条件が付いていたが、これをより一般のtemperedという条件にすることができた。これにより標準的な仮定のもとで、保型表現に考察には十分な情報が得られた。しかし、より一般な表現を考察し、そのArthur packetを決定することは、今後の重要な問題である。2番目は、代数体上の特殊線型群のinner formのL-packetを考察するため、一般の条件のもとで、保型表現の部分群への制限の過程を明らかにした。これにより、Blasiusの特殊線型群の保型表現に関する予想をより一般の形で証明することができた。さらに、この方法を用いて、特殊線型群の重複度公式を証明することができた。

第3は、3次のユニタリ群の局所的なL-packetをほぼ決定するとともに、大局的なL-packetについても見通しが得られた。これを完成することは来年度の課題である。今野は、誘導表現に近い尖点表現であるCAP表現を4次のユニタリ群の場合に考察しこれを決定した。池田は、池田自身によってその存在が示された、Siegelの保型形式のゼータ関数の特殊値について精密な予想を提出、これがDeligneのゼータ関数の特殊値に関する予想と整合していていることを確かめた。齋藤と平賀は、昨年の特殊線形群に関する研究をまとめた。すなわち、許容表現の制限関する結果を、局所的、大局的な場合に一般の考察し、局所的な場合は、G^^-とその正規部分群Gが、G^^-/Gが有限アーベル群となる場合に一般化して証明した。また、大局的な場合は、代数群G^^-とその部分群Gで、G^^-/ZGが有限アーベル群となる場合に一般化して示した。ここで、ZはG^^-の中心の連結成分である。これは一般の群の、パケットの重複度公式の考察に有効であると思われる。齋藤と平賀は、ユニタリ群のL-packetの研究を、一般的な条件の下で始めた。その第一段階として、ユニタリ群のエンドスコピーを指標付きのものも含めて分類した。また、ユニタリ群のL-parameterも決定することができた。特殊線型群で示した方法を、ユニタリ群と特殊ユニタリ群に応用するための群論的な条件を見いだした。これを跡公式を用いて証明することが次の課題である。池田は、大局的な場合のGross-Prasadを考察し、単にL関数の値が消えるかどうかではなく、それらの値そのものが、制限して得られる保型形式の内積と関係しているという予想を定式化し、これを支持する幾つかの例を与えた。西山は、lowest weight moduleのテータ対応について研究し、これらの表現の随伴サイクルを決定するとともに、これらがテータ対応で不変であることを示した。齋藤と平賀は、昨年のユニタリ群の指標付きのエンドスコピーの分類に基づいて、これらの基本補題が、ユニタリ群の通常の基本補題に帰着されることを示した。Bao-Chou Ngoの結果により、この場合も基本補題が確かめられた。これにより、ユニタリ群のautomorphic inductionが可能になると思われる。さらに、特殊線型群のInner formのL-packetに関する結果を、genericに拡張する研究を始めた。また齋藤は、D.Prasadの誘導表現に制限に関する補題の初等的証明を与えた。ここでの計算の一般を試みることは興味ある。
走査トンネル顕微鏡による表面内部ナノ構造研究のための理論的基礎

走査トンネル顕微鏡(STM)を用いたこれまでの研究は、表面最外層を対象としたものが大部分であり、表面内部に関する研究はほとんど無かった。本研究では未開拓であったSTMによる表面内部の研究に向けて基礎的・理論的な研究を行った。得られた成果は次の通りである。1.BEEMのトンネル電流をSTM系とは異なる境界条件で計算し、金属薄膜内の電子ビームの太さが、フェルミ波数とトンネル領域のミクロな原子構造で決まることを明らかにした。また、横方向の共鳴透過効果を新たに見いだした。さらに散乱計算よりブロッホ状態を構成する方法を新たに開発し、BEEM電流の原子スケール変化の一要因としてトンネル電子の運動量分布が重要であることを示した。2.非弾性散乱の効果を、従来とは異なるユニタリ的・非摂動的な方法を用いて扱い、STMを用いて研究をすることのできる表面内部の深さについて調べた。表面内部の界面を深くすると、非弾性散乱による平均化効果により、電気伝導率がブロッホ波の境界条件の値に近づくことがわかった。また、非弾性散乱の平均自由行程は、散乱が弱い場合には緩和時間から得られるものと一致するが、散乱が強い場合には摂動が破綻して、散乱強度を強くしても短くならないことがわかった。3.表面状態の存在する場合についてSTMの電気伝導の計算を行った。平坦な表面の伝導率は、表面状態が存在すると、表面最外層のポテンシャルを変化させても、あまり減少しないことがわかった。島状表面ではステップの高さとともに表面状態による伝導がほとんど起こらなくなることがわかった。さらに、双探針STMの電気伝導率は、表面状態が存在すると、探針間距離に反比例することがわかった。以上の研究成果の発展として、多探針STMを用いたナノスケールでの表面電気伝導に関する理論的な研究が今後期待される。走査トンネル顕微鏡(STM)を用いて表面内部をナノ・スケールの空間分解能で調べることのできる手段として弾道電子放射顕微鏡(BEEM)がある。本年度はこのBEEMについて理論的な研究を行った。おもな研究成果は、(1)BEEMにおける空間分解能を決める要因を明らかにしたこと、および(2)この系で期待される新たな量子効果を理論的に予言したことである。BEEMが通常のSTMと大きく違う点は、3端子測定であること、および、ほとんどのトンネル電流は試料内部を表面平行方向に流れることである。そこで本研究では表面平行方向に流れる電流を議論するために、通常のSTMとは異なる配置・境界条件でトンネル電流分布および透過確率の計算を行った。その結果、金属層の厚さが20Å程度の薄膜の場合には真空バリアとショットキー・バリアによる多重反射により、トンネル電流分布は複雑なものになるが、厚さが50Å程度になると、反射の影響は少なくなり、通常のSTM系のトンネル電流分布とほとんど同じになることがわかった。また、金属薄膜内の電子ビームの放射角はフェルミ波数とトンネル領域のミクロな構造で決まる量の積で表されることがわかった。さらに、透過確率は金属層の厚さの関数として振動するが、特に振動のピークでは透過確率は通常のSTM系の透過確率より大きくなることがわかった。これは真空バリアとショットキー・バリアの2重バリアによる一種の共鳴透過現象と考えられるが、通常の一次元の共鳴透過とは異なり、電子は2番目のバリアを越えずに量子井戸の中を横方向に伝播して行くことから、横方向の共鳴透過と言うことができる。弾道電子放射顕微鏡(BEEM)は走査トンネル顕微鏡(STM)を拡張したもので、表面の内部をナノ・スケールの空間分解能で調べることのできる有力な実験手段である。

本研究では、昨年度に引き続きBEEMの理論的な研究を行った。おもな研究成果は、(1)原子スケールでの電子の輸送現象を曖昧さ無しに議論するために、STM探針から表面のブロッホ状態へのトンネル確率を正確に計算する方法を新たに開発したこと、および、(2)この方法を用いてトンネル電子の運動量分布を計算し、実験で観測されているBEEM電流の原子スケールでの変化の一因として運動量分布が重要であるということを理論的に示したことである。(1)については、電子の透過率を計算する際に、従来は、波動関数の境界条件を平面波に取ることが多く行われてきたが、これでは、透過確率が表面原子の周期ポテンシャルと漸近的な平面波の領域との間にできる人工的な界面の深さに強く依存してしまって、正確な透過確率を得ることは困難である。そこで本研究では、周期的境界条件を用いずに散乱計算からブロッホ波を構成する簡便な方法を新たに開発した。それは、平面波の境界条件を用いた散乱計算から完全系を構成し、伝達行列を対角化することによって得られる。そして(2)では、この方法をSTM探針からAu(110)の再構成表面へトンネルする電子の運動量分布の計算に応用し、STM探針の原子スケールの変化とともに運動量分布も数%変化する結果が得られた。さらに、この原子スケールでの変化を決める重要な要因は、STM探針からトンネルする電子のビームの真空領域での幅と表面の格子の周期のとの大小であることがわかった。走査トンネル顕微鏡(STM)で表面内部どのくらいまでの情報を得ることができるかを明らかにしておくことは、STMを用いて表面の内部を研究する際に重要である。それは、STM探針から試料表面へ注入された電子がどのくらいの距離コヒーレンスを保つかに依存する。このコヒーレンスを失わせる要因としては、多次元性、ランダムな不純物、非弾性散乱等があるが、本研究では非弾性散乱の効果について理論的に研究した。計算に用いたのはNessとFisherによる方法である。この方法はButtiker-Landauerの方法を、非弾性散乱を含む場合に拡張したものであり、ハミルトニアンはエルミートで、ユニタリ性を保つ。また、摂動を用いていないので、非弾性散乱が強い場合にも有効である。この方法を用いてSTM系の透過確率・平均自由行程・非弾性散乱された電子の分布を計算した。その結果、試料と電極との界面により、系の透過率すなわち伝導率は一般に界面の深さの関数として振動するが、非弾性散乱を考慮した場合には、界面が無いものとして計算した伝導率の値に近づくことが分かった。これは、一種の平均化効果のためである。また、電子の平均自由行程は、散乱が弱い場合には、散逸を伴うトンネル効果の議論であらわれるスペクトル密度に良く似た関数で決まることが分かった。これは非弾性散乱の効果を入射電子に対する多自由度系の環境と見なすことができることを意味する。さらに、非弾性散乱のエネルギー・スペクトルを連続極限にすると必然的に、摂動が破綻することが分かった。走査トンネル顕微鏡(STM)による表面内部の研究において、STM探針からトンネルした電流の表面内部を流れる様子を明らかにすることは重要である。
古代・中世の漢文訓読文資料の文体史的研究

本研究では、日本において古代に発生した漢文訓読文が現代にいたるまで、日本の文体史的発展に与えてきた影響を実証的に検証することを目的としてきた。具体的には、まず動詞「をり」の発展を取り上げ、いわゆる和文的文脈と漢文訓読文的文脈における位相差を明らかにしようとした。その結果、上代においては「ゐる」の状態形として普通に用いられていた「をり」が、平安時代の和文では特殊なニュアンスを持った動詞へと変貌する一方で漢文訓読文ではなお用いられ続けたこと、さらに、このように文体間で語棄の評価に違いの現れることが決して珍しいことではないことなどを確認した。また、近代日本語に特徴的な語彙であるとされる三人称代名詞「かれ」を取り上げ、近代の英文和訳以前に、中国白話小説の翻訳などで人称代名詞としてある程度安定していたことも明らかにした。その他、高山寺を中心に経典の実地調査を行うとともに、聖教目録データベース、指示詞研究文献データベース等を作成、インターネットを通じて公開している。1.漢文訓読文関係論文目録の作成漢文訓読文に関わる研究文献および影印・翻刻等の出版物の情報を収集した。現在整理中で、整理ができしだい、金水のホームページ上で公開する予定である。2.高山寺蔵「方便智院聖教目録」索引作成高山寺蔵「方便智院聖教目録」の書名索引を作成した。この索引は『平成11年度高山寺典籍文書綜合調査団研究報告論集』に掲載予定である(2000年3月刊)。索引の基礎データベースは、近日中に金水のホームページで公開する。3.古代中国語の歴史文法と古代日本語との関わりを整理するための一例として、漢文訓読との関わりという観点から、漢語「彼」と和語「かれ」の語史を整理した。その成果の一部は下記のとおり学会発表を行った。第六十二回国語語彙史研究会(1999年9月25日(土)於神戸女子大学)4.近代における書き言葉の文体的な成立を明らかにするための基本文献を整備するために、幕末・明治初期の雑誌・新聞の出版と所蔵に関する調査を行い、併せて、『明六雑誌』の本文批判に着手した。
脳胞形成の４次元定量解析

尾芽胚期の神経管形成過程を一細胞レベルで明らかにするために以下の研究を行った。まず神経管形成過程を可視化するために、神経細胞の核に局在するFoxB::H2B-CFP、神経細胞の膜に局在するFoxB::LifeAct-GFP、前方の脳胞を形成する神経細胞の核に局在するDMRT::H2B-mCherryを作製した。これらをホヤ胚に導入し、共焦点顕微鏡で4Dイメージングを行った。次に核をトラッキングし、全細胞系譜情報を付加し、それを元に神経細胞の細胞動態を網羅的に解析した。その結果、(1)FoxB::H2B-CFPを用いて、原腸胚期から初期尾芽胚期まで4Dイメージングに成功した。(2)32個の予定神経細胞すべての細胞系譜をマッピングし、先行研究で示された系譜とは異なる点を明らかにした。これにより、神経管形成過程においてこれまで予想されていた分裂と異なるパターンで神経管の形成が行われていることがわかった。(3)神経管形成過程のそれぞれのステップにおいて領域ごとに異なる細胞の動態を明らかした。原腸胚期で神経板の後方細胞が活発に移動すること、神経胚期で中心の細胞が腹側へ移動し正中線上の入り込み運動を示すこと、尾芽胚期で前方の細胞が背腹方向に分裂することを明らかにした。これらの観察結果から、神経管形成の新しいモデルを作成した。これらの結果を基に、ホヤの全神経細胞における細胞系譜と動態(移動と分裂)を網羅的に明らかにした。上記をまとめ、従来の湾曲モデルをさらに発展させたホヤ神経管形成モデルを提案した。25年度が最終年度であるため、記入しない。これまで神経管がどのようにして作られるかという問いに対して、神経板の両端が隆起し、溝をつくるというモデルが提唱されてきた。また、神経管の上層にある表皮が、尾から頭にかけてジッパーを閉じるように移動する現象も、神経管閉鎖の重要な現象として考えられてきた。しかし、未だにこれらの動きの統一的な4D(時空間)モデルは確立されていない。本研究では、ホヤの神経管形成を1細胞レベルで追跡し、管形成の4Dモデルを作り、異なる領域ごとに太さの違う管のできる仕組みの解明を目的とした。まず神経管特異的に発現する遺伝子をクローニングした。その下流に、細胞周期を可視化できる蛍光プローブFUCCIをつないだコンストラクトと、蛍光プローブに核局在シグナルH2Bをつないだコンストラクトを作製した。これらをホヤ胚に導入し、共焦点顕微鏡で4D撮影を行った。得られた動画から細胞動態を解析した。FUCCIでは細胞質への蛍光の漏れにより細胞分裂を追うことができないとわかったので、H2Bコンストラクトで解析を進めた。神経板のa-lineから派生した神経管前方領域では、神経板期に3列を成していた細胞が2列に編成を変えることが観察された。その2列のうち、内側の列の細胞は背側から腹側に移動した。この2列の細胞は将来、神経管の体側側を構成する。このことから、神経管の太さを決める一つの要因として、体軸に沿った細胞列の数の再編成が重要であると考えられる。以上のように本年度は神経管特異的に発現する遺伝子をマーカーとしてホヤ神経管を経時観察することのできる系を構築することができた。今後、4D解析から、細胞の行列の再編成が神経管の太さの制御に寄与していることの決定的な証拠となる映像を取得し、神経管前方領域についての新たな管形成モデルを構築する。

尾芽胚期における神経管の前脳は、脳胞を取り囲む細胞の数を変えることで脳の管の太さを調整していることを明らかにした(Nakamura et al. 2012)。そこで、初年度の計画としてこのように異なる脳の太さを生み出すメカニズムを明らかにするために、ホヤ神経管の4次元イメージング系の開発を掲げた。当初、神経管特異的に発現を促す遺伝子プロモーターを単離することや、細胞周期を可視化するための蛍光タンパク質の検討に大幅な時間を費やしてしまったが、遺伝子コンストラクトの完成後はホヤ胚のイメージング装置への固定法や長時間の3次元撮影に関してスムーズに研究が進み、最終的に、今年度の目標であった、1-1.細胞系譜の追跡、1-2.細胞の形態情報の追跡が可能な4次元イメージング系の開発を行うことができた。また現在のところ、1-3.形態形成に関わるカルシウムイオンの可視化のための条件検討も行なっている。以上のことから本研究課題の当初研究目的の達成度については概ね順調に進展していると評価している。今年度確立したホヤ神経管形成過程の4Dイメージング系を用いて、神経管を形成する神経板期76細胞由来の細胞をすべて可視化し、4Dイメージングを行う。得られたZスタック画像をもとに個々の細胞の輪郭抽出後、ボリュームレンダリングを施すことで、細胞レベルでコンピュータグラフィック(CG)画像を取得できる。4Dイメージングから得られた画像データから神経管を形成する76個の細胞の輪郭を抽出し、発生段階ごとにコンピュータ・モデリングを行う。そこから細胞の形態の幾何情報を抽出し、最終的に構成する細胞の増殖、細胞極性、腔所形成、細胞移動を定量的に記録する。CGを構築することにより内腔に接する細胞のみを抽出し、発生過程における内腔との接触面積変化や内腔に接している細胞数変化をカウントすることにより内腔形成過程を細胞の形態変化から解釈する。そして、このような細胞の幾何情報をスタンダードとして神経管閉鎖異常ミュータントの情報と比較することで異常のある細胞を検出する。得られた遺伝子と細胞形態との関係全体を、時系列の観点・空間的な配置との関係から再解析することで標的分子同士の関係、形態形成過程における役割分担の関係性を見出す。そして最終的に神経管形成機構のモデルを構築し、注目した分子の細胞内での動態を定量的かつ経時的に抽出し検証する。25年度が最終年度であるため、記入しない。
財の象徴性とビジネス:"機械"の社会史

明治期東京・横浜における機械取引の変遷について、専門知識の所在に着目して検討を加えた。従来の研究においては、機械市場全体を俯瞰したマクロな動向については研究成果の蓄積が形成されてきたのに対して、明治期日本において「機械」という新奇な商品がどのような人々の手によって取引されていたのか、そして彼らがいかなる経営上の困難に直面していたのか、という興味深い研究課題にはほとんど目が向けられていない。個別事例研究は、一部の大商社にほとんど限定されている。筆者は、機械取引に必要とされる専門知識の確保、そして専門知識の担い手の管理に際して生じた諸問題について検討を加えた。その結果として、以下のような事実を発見した。筆者は、東京都公文書館所蔵資料への調査の結果として、明治前期の時点で、船具取引の延長としての機械器具類の取引が広範に展開していた事実を発見した。発達しつつあった小汽船海水運業から生じる補修財需要が東京における機械市場の嚆矢であった。初期の日本人商人は、工学知識をほとんど持たない人々であった。それを補完していたのが、横浜在住の外国人技術者である。Japan Directoryへの検討からは、複数のconsulting engineerが明治の横浜に所在していたことが確認される。これらの外国人技術者たちが、日本人商人に対する技術的な助言を行っていたのである。その後、専門知識の担い手を自店で雇用する事例も多く見られるようになるが、店員の同業者間での引き抜き・店員の店主に無断での独立開業が頻発するようになった。知的資産は店員に体化しており、それを自店に引き留めることは困難であった。店員の統制を目的として、明治後期には同業組合が結成された。その際には、近世的な主従関係に立脚した雇用関係が奨励された。「機械」という西洋近代を代表する財を取引する商人の間で、近世的価値観の再現あるいは、「伝統の創造」が店員統制という目的のために推進されたのである。
窒化物-酸化物系セラミックスの高温での液相生成と液相焼結の機構解明-Y_2O_3添加AlN焼結体の液相生成と高熱伝導化処理にともなう物質移動

AlNセラミックスの焼結は液相焼結機構で進むことが知られているが,この液相は焼結助剤と原料中の不純物酸素から生成すると考えられていた.本研究では粒界相成分が高温ではAlN自身と反応することを実験的に示し,焼結時の熱伝導率向上の機構の一端を明らかにした.高温反応を明らかにするため非酸化雰囲気で使用可能な超高温DTA(最高温度2000°C)を試作した.試作したDTAはW/W-Re系熱電対を組み込んだBN製のDTAユニットを用いており,ヒ-タからのリ-ク電流やC蒸気が試料に影響しないような構造を工夫した.また,直流電源を用いてノイズとなりうる急峻な制御電流の変化を極力抑えた.一方,高温での状態を凍結するために試料を高温から急冷する実験も行った.Y_4Al_2O_9-AlN系,Y_3Al_5O_<12>-AlN系およびAl_2O_3-Y_2O_3共晶組成とAlNの間の各組成について液相生成温度を測定した.測定後の構成相分析から実験範囲内で化合物の生成は認められず,いずれの系でもAlNを添加するとAl_2O_3-Y_2O_3系のそれぞれの化合物に対して液相生成温度が大幅(80230°C)に低下した.実験範囲で最低液相生成温度は約1690°Cであった.上記組成を高温から急冷した試料のXRD,EPMA測定の結果から,粒界相成分の格子定数が液相生成温度以上で若干変化する現象が見られたが,液相中に窒素が溶解しているという直接的な証拠は得られなかった.これはDTAの結果と合わせてAlNと粒界相がそれぞれ共晶系の振る舞いをすると考えると理解できる.Y_3Al_5O_<12>-AlN系の一部について予想状態図を提案した.AlNの焼結は添加助剤と原料中の不純物酸素から生成する液相により進行するが,その際にAlNが粒界相中に大量に溶解し再析出する過程で不純物酸素が粒界相中に取り残され高純度化する.AlNセラミックスの焼結は液相焼結機構で進むことが知られているが,この液相は焼結助剤と原料中の不純物酸素から生成すると考えられていた.本研究では粒界相成分が高温ではAlN自身と反応することを実験的に示し,焼結時の熱伝導率向上の機構の一端を明らかにした.高温反応を明らかにするため非酸化雰囲気で使用可能な超高温DTA(最高温度2000°C)を試作した.試作したDTAはW/W-Re系熱電対を組み込んだBN製のDTAユニットを用いており,ヒ-タからのリ-ク電流やC蒸気が試料に影響しないような構造を工夫した.また,直流電源を用いてノイズとなりうる急峻な制御電流の変化を極力抑えた.一方,高温での状態を凍結するために試料を高温から急冷する実験も行った.Y_4Al_2O_9-AlN系,Y_3Al_5O_<12>-AlN系およびAl_2O_3-Y_2O_3共晶組成とAlNの間の各組成について液相生成温度を測定した.測定後の構成相分析から実験範囲内で化合物の生成は認められず,いずれの系でもAlNを添加するとAl_2O_3-Y_2O_3系のそれぞれの化合物に対して液相生成温度が大幅(80230°C)に低下した.実験範囲で最低液相生成温度は約1690°Cであった.上記組成を高温から急冷した試料のXRD,EPMA測定の結果から,粒界相成分の格子定数が液相生成温度以上で若干変化する現象が見られたが,液相中に窒素が溶解しているという直接的な証拠は得られなかった.これはDTAの結果と合わせてAlNと粒界相がそれぞれ共晶系の振る舞いをすると考えると理解できる.Y_3Al_5O_<12>-AlN系の一部について予想状態図を提案した.AlNの焼結は添加助剤と原料中の不純物酸素から生成する液相により進行するが,その際にAlNが粒界相中に大量に溶解し再析出する過程で不純物酸素が粒界相中に取り残され高純度化する.平成5年度の主要な研究項目は超高温DTAの試作とこれを用いたAlN-Y_2O_3系での液相生成温度の測定,液相の急冷によるる液相生成におよぼす窒素の役割の検討である.自作の超高温DTA(最高作動温度2200°C)はおおむね所期の性能を示した.1800°Cを越える超高温のDTAは電気ノイズ,熱電対の劣化,正確な温度の測定が困難など問題が多い.作成したDTAはW-Re系熱電対を用いた感熱板を組み込んだBN製のDTAユニットと市販の小型熱処理炉を組み合わせたもので,ヒーターからのリーク電流の防止,ヒーターから発生するC蒸気が試料に影響しないような構造を工夫している.また,熱電対の劣化に関しては標準試料を用いて定期的に温度校正することとした.試作したDTAを用いてY_4Al_2O_9-AlN系,Y_3Al_5O_<12>-AlN系

およびAl_2O_3-Y_2O_3共晶組成-AlN系について液相生成温度を測定した.測定後の構成相分析から実験範囲内で化合物の生成は認められず,いずれの系でもAlNを添加するとAl_2O_3-Y_2O_3系のそれぞれの化合物に対して液相生成温度が大幅(80230°C)に低下することから共晶系の状態図が予想された.実験範囲での最低液相生成温度は1686°Cであった.これは従来経験的に得ていたAlNと粒界相が共存することによる焼結温度の低下を裏付ける.また,液相急冷実験の試料のXRDおよびEPMA測定の結果から,液相中への窒素の溶解の直接的な証明は得られていない.これはDTAの結果と合わせてAlNと粒界相が共晶系の振る舞いをすると考えると理解でき,従来AlNは液相生成に直接関与していないと考えられたこととも符合する.平成6年度の主要な研究項目は前年度に試作した超高温DTAの検出感度及び検出温度精度の向上とこれを用いたAlN-Y_2O_3系での液相生成温度のさらに精密な測定,高純度窒化アルミニウム粒界部を液相が拡散する挙動の観察を行った.これらを踏まえて窒化物-酸化物系における液相の生成におよぼす窒素の役割を検討した.昨年度自作した超高温DTA(最高作動温度2200°C)はおおむね所期の性能を示したが,1700°Cを越えるとノイズが激しく,測定温度の信頼性の点から更なる工夫が必要であった.まず直流電源の制御方式を工夫し,ノイズとなりうる急峻な制御電流の変化を極力抑えた.また,BN製のDTAユニットの構造をヒーターから蒸発したカーボンによる絶縁性低下の影響を受けにくいようにした.これらの工夫と昨年度から続けている標準試料を用いた定期的な熱電対の温度校正を併用してより信頼性のある液相生成データを得た.Al_2O_3-Y_2O_3-AlN系について液相生成温度を再測定した.その結果,この系には化合物は生成せず,AlNとAl_2O_3-Y_2O_3系の化合物の間に共晶系の状態図が予想され,液相生成温度は1686°Cまで低下した.また,Y_2O_3を添加して焼結した後,炭素還元雰囲気中で長時間処理してY_2O_3および不純物酸素量を大幅に低減した試料にトレーサー元素としてSiO_2を添加したAl_2O_3-Y_2O_3系の化合物を再拡散する実験を行い,その拡散経路を明らかにした.不純物酸素量が多いAlNを用いた同様な実験と比較して拡散速度は大幅に低下したが,やはり粒界部にAl_2O_3-Y_2O_3系の化合物が残留していた.これらの結果はAlNと粒界相が共晶系の振る舞いをすると考えると理解でき,従来AlNは液相生成に直接関与していないと考えられたこととも符合する.
ガングリオシドによる培養成熟神経細胞の生存維持に関する細胞生物学的研究

脳神経系を構成するニュ-ロン群はその分化・生存維持に種々の拡散性の情報蛋白質群の影響を受けることが知られている。我々はこれらの蛋白質因子群が作用する場合に、脳神経系の種々のニュ-ロン群の発達段階において、特に成熟ニュ-ロンとなり、続いて老化して行く過程において、どの様にその作用の違いが生じるかについて、培養ニュ-ロンを用いて明らかにしようとしてきた。ガングリオシドは動物実験での結果から、成熟脳での損傷修復に関して重要な働きがあるとされている。そこで、成熟神経細胞の初代培養を用いたガングリオシドの機能の研究を行い、その神経栄養因子活性についての理解に役立てようとした。これら神経栄養因子の研究から、神経細胞の成長、生存維持、再生修復などの機構が明らかになっていくものと考えている。ここで我々の中枢神経細胞の初代培養法は、神経栄養因子の作用を検討するのに極めて有効であることが分かった。本年度は、ガングリオシドを用いる研究として予備的な実験に留まっているが、生後2週齢のラット黒質ド-パミン作動性神経細胞の生存が、アストログリア細胞の存在下で、ガングリオシドGM_1によって維持されることを明らかにした。現在、この時神経突起が伸びているか、胎児からの神経細胞に対してガングリオシドがどの様に働くかについて検討している。また、アストログリア細胞がないとどうか、脳の他の種類の神経細胞に対してはどうかなどを調べている。また、特に投射型の神経細胞を標識して培養する方法を用いることにより、これらの細胞と介在型の神経細胞に対するガングリオシドの機能に違いがあるのかということについて調べる予定である。また、本年度完成した成熟ラット中枢神経細胞の培養系を用いての予備的なガングリオシドの添加効果も見たが、GD_<1b>およびGM_1は共に顕著な神経細胞の生存維持効果を示した。
挿入突然変異体による粘菌細胞の分化と形態形成の解析

竹内は粘菌のcDNAプロジェクトを昨年秋からスタートさせた。また,ガラスキャピラリー内に吸い込んだ粘菌細胞では、正常発生の場合と異なり、予定柄・予定胞子細胞が一定の比率で分化することはないことを明らかにした。形態形成の分子機構須藤は、挿入突然変異法により生じた、集合期以降の発生が起こらない変異体の遺伝子を解析して酵母のSSN6遺伝子の相同体を分離し、解析している。落合は、Polysphondyliumの接着タンパク質抑制株を土台に、第2の接着タンパク質に対する特異抗体を調製し、新規接着タンパク質を同定しようとしている。細胞分化の分子機構前田(靖)は増殖・分化の切り替えの分子機構を知るために、細胞周期上の増殖分化の分岐点(PS点)前後で特異的に発現する遺伝子(Quit2,Quit3)について調べ、Quit2は新規のカルシュウム結合性タンパク質をコードしており、Quit3はアネキシンVII遺伝子の相補鎖をコードしていることを明らかにした。大畠は予定胞子細胞の分化誘導因子を単一標品に精製した。前田(ミ)は挿入突然変異法により得たMAPカイネースの欠損株を解析して、この遺伝子は集合に必須であること、またその活性調節には3量体Gタンパク質は関与していないことを明らかにした。田仲はPolysphondyliumの挿入突然変異体の作製方法を確立した。この方法を用いて得られた形質転換体を解析して、ベクターDNAがゲノムDNAにランダムに1コピーで挿入されているので有用な方法であると結論した。石田は単細胞で胞子に分化するsporogenous変異体と"固い集合体"で発生の停止するtag変異体を挿入突然変異体法で分離し、それらの遺伝子を同定した。小山は浸透圧ストレス耐性の変異株を挿入突然変異体により作製する条件を検討している。竹内は粘菌のゲノム・プロジェクトを推進するワーキンググループを研究班内に組織し、具体的計画の作製に努め、イギリス・アメリカのグループとの国際的対応もはかりつつある。形態形成の分子機構須藤は挿入突然変異法により細胞質分裂変異株と走化性変異株を単離した。その一つはRas GTPase activating protein領域を含む遺伝子であった。落合は接着タンパク質gp64にたいするanti-sense RNA法により、遺伝子発現を抑制すると細胞接着能が減少する事を確認した。祐村は細胞骨格関連タンパク質であるAB-120とAB-95を欠損させた細胞の細胞骨格の構築を検討した。細胞分化の分子機構前田(靖)は増殖・分化の切り換え過程に発現する遺伝子を見出し、一つは新規のカルシュウム結合性タンパク質であり、また、分化の比率調節にシアン耐性呼吸が重要である事を明らかにした。大畠は予定胞子細胞の分化誘導因子を単一に精製した。石田は多細胞体の形成後、乳頭突起形成期で発生が停止するtipless挿入突然変異体を分離し、この遺伝子の一部を分離した。前田(ミ)はMAPキナーゼ(ERK2)活性化経路を解析した。ERK2は細胞外のcAMPにより活性化され、この活性化は細胞膜上のcAMPの受容体への結合を介して起こった。小山は高浸透圧ストレスの細胞内情報伝達にたいする作用を調べ、Na/H交換体の関与を示唆する結果を得た。田仲はPolysphondylium属に挿入突然変異法を適用し複数個の変異体を得た。漆原は有性生殖異常の挿入変異体を分離した。

落合は、Polysphondyliumの接着タンパク質抑制株を土台に、第2の接着タンパク質に対する特異抗体を調製し、新規接着タンパク質を同定しようとしている。細胞分化の分子機構前田(靖)は増殖・分化の切り替えの分子機構を知るために、細胞周期上の増殖分化の分岐点(PS点)前後で特異的に発現する遺伝子(Quit2,Quit3)について調べ、Quit2は新規のカルシュウム結合性タンパク質をコードしており、Quit3はアネキシンVII遺伝子の相補鎖をコードしていることを明らかにした。大畠は予定胞子細胞の分化誘導因子を単一標品に精製した。前田(ミ)は挿入突然変異法により得たMAPカイネースの欠損株を解析して、この遺伝子は集合に必須であること、またその活性調節には3量体Gタンパク質は関与していないことを明らかにした。田仲はPolysphondyliumの挿入突然変異体の作製方法を確立した。この方法を用いて得られた形質転換体を解析して、ベクターDNAがゲノムDNAにランダムに1コピーで挿入されているので有用な方法であると結論した。石田は単細胞で胞子に分化するsporogenous変異体と′′固い集合体′′で発生の停止するtag変異体を挿入突然変異体法で分離し、それらの遺伝子を同定した。小山は浸透圧ストレス耐性の変異株を挿入突然変異体により作製する条件を検討している。
せき止め湖堆積物を用いた大規模斜面崩壊の規模・周期性の推定と被害軽減手法の開発

富山市八尾町桐谷および小井波地域には大規模な地すべり地形が認められるが、この内の2事例はほぼ同じ時代(約2500BP)に発生している。大規模地すべりの誘因は地震であることが多く、これらの地すべりの誘因は跡津川断層の、飛越地震(1858)の一つ前の活動である可能性が高いことが明らかとなった。豪雨と海溝型地震を誘因として地すべりが発生している紀伊半島のいくつかの事例についても調査を行い、その発生年代や地質素因を明らかにした。平成19年度には、富山県の桐谷・小井波・縄が池、三重県の池ノ谷、岐阜県の奥矢作などで調査・試料採取を行った。特に、縄が池と池ノ谷ではハンドオーガーボーリングを行い、せき止め湖堆積物試料を採取した。これらの調査および試料解析の結果、次のような事項が明らかとなった。1.小井波では1977-79年に農地改良事業が行われ、その際多くの根株が掘り出された。これらの根株は、別荘川が大規模地すべりによりせき止められて形成されたせき止め湖に水没した森林の遺物と考えられる。この根株の14C放射年代測定を行い、おおよそ縄文晩期弥生早期にあたる2475±30BPという年代を得た。この地すべりの誘因は明らかではないが、もしそれが地震によるものであり、その地震が既存の活断層によるものであるとすると、それは跡津川断層の活動によるものである可能性が高い。2.縄が池から得られた厚さ約2mの泥層の組成は、その上部約1mが植物根を主体とするのに対し、下部約1mは細粒有機物、砕屑粒子などからなる。これは下部がせき止め湖時代、上部がせき止めが終了した後の湿地帯時代の堆積物であることを示している。今後は、これら泥層に含まれる植物片の14C放射年代測定を行う予定である。3.池ノ谷から得られた厚さ約3.5mの砂質泥層中には、地表面から約1mの層準におが屑が挟まれていた。池ノ谷湖畔には、大正時代に製材所があったことが知られており、このおが屑より上位の砂質泥層の平均堆積速度を見積もることができる。この速度を利用すると、厚さ約3.8mの砂質泥層が堆積するには数百年を要したことがわかった。平成20年度には、富山県の桐谷・小井波・縄が池、三重県の池ノ谷・薗谷などで調査・試料採取を行った。1.桐谷は,大規模な地すべりにより久婦須川がせき止められて形成された山間盆地である.地すべり堆積物中に含まれる木片の14C放射年代測定を行い、2535, 2521, 2531, 2547 BPといった年代を得た.これらの年代地は,平成19年度に解析を行った,桐谷の西側に位置する小井波のせき止め湖堆積物の年代(2475 BP)とほぼ一致し,本地域で大規模な地すべりがほぼ同時代に発生したことがわかった。これらの地すべりの誘因は明らかではないが、もしそれが地震によるものであり、その地震が既存の活断層によるものであるとすると、それは跡津川断層の活動によるものである可能性が高い。2.縄が池から得られた厚さ約2 mの泥層の組成は、その上部約1 mが植物根を主体とするのに対し、下部約1 mは細粒有機物、砕屑粒子などからなる。この堆積物に含まれる植物遺体の14C放射年代測定を行い、上位から,245, 300, 1090, 1160 BPの年代地を得た.このことは縄が池のせき止めが,少なくとも今から1000年以上前に行われ,300年前には埋め立てがほぼ終了したことを示している.3.薗谷沿いに,新たにせき止め湖堆積物を発見した.豊富な木片が含まれており,現在,14C放射年代測定を行っている.平成21年度には,この堆積物の薄片作成,顕微鏡観察,古生物学的検討を集中して行う予定である.平成21年度には,富山県の八尾町桐谷・立山カルデラ,三重県の大台町薗川,滋賀県の多賀町大君ヶ畑などで調査と試料採取を行った.これらの調査および試料解析の結果,次のような事項が明らかとなった.

1.桐谷には巨大な地すべりが多数大規模な地すべりが多数発達するが,これらの地すべりはこの地域に分布する岩稲累層の岩相・構造に規制されて発生している.すなわち,安山岩質火山岩および火山角礫岩層に挟まれて分布する凝灰岩層が変質し,スメクタイトを生じ,すべり面となり,その面が地形面とほぼ平行となる流れ盤構造の斜面で大規模な地すべりが発生している.地すべりの発生年代は約2500BPである.2.立山カルデラの外壁を作る鳶山は,1858年の飛越地震の際に大崩壊(いわゆる鳶崩れ)を起こしたことで有名である.その際の崩壊堆積物は鳶泥と呼ばれているが,立山カルデラ内には鳶泥以外にも何層かの崩壊堆積物が認められる.そのうちの一つ(国見泥)に含まれる木片の14C放射年代を測定し,2265BPという年代値を得た.3.薗川沿いに分布するせき止め湖堆積物の2層準に含まれる木片の14C放射年代測定を行い,上位層中の木片について20440,20820BP,下位層中の木片について20910BPという年代値を得た.4.大君ヶ畑に分布するせき止め湖堆積物に含まれる木片の14C放射年代を測定し,345,360BPという年代値を得た.暦年変換すると,1470-1540AD,1560-1630ADの2つのピークがあり,地震が素因であるとすると,1498年の静岡県沖の地震,1586年の天正地震,1596年の畿内を中心とする地震などの可能性がある.
D-リボーストリベンゾエ-ト誘導体による好中球の接着および活性酸素生成阻害

細胞接着は、がん細胞の接着、転移、白血球がひき起こす炎症に深く関連し、細胞の内外の情報伝達機構を明らかにする上で重要であり、また接着を阻害する物質の研究は、抗炎症剤・抗がん転移剤の開発の基礎となる。本研究は、これまでの細胞接着を阻害する多くの薬剤が脂溶性の低分子化合物であり、また、糖質が可能なあらゆる形の分子種として存在し、またその合成が可能となっているにも拘わらず研究が少ないことに着目し、細胞接着を阻害する新規な脂溶性糖質誘導体を探索し、その阻害機構を明らかにし、また、抗炎症作用や抗がん転移作用を調べることを目的とした。用いられたスクリーニング法は、in vitroでは、好中球の血管内皮細胞およびKLHに対する接着の阻害、好中球の活性酸素生成阻害、および血管内皮細胞の接着分子ICAM-1等の発現阻害であるか、in vivoは、ラットの耳浮腫治癒効果テストなどを用いた。これらの試験に用いられる糖質誘導体は、合成標品や天然標品の単糖、オリゴ糖、および多糖誘導体約500種であり、濃度10^<-4>-10^<-6>Mにおける阻害活性を調べた。その結果、約7種の強い活性を有する糖質が見出され、その内、リボーストリベンゾエ-ト類3種についてTK-50と命名し、さらに詳しい研究を行った。まず、TK-50の構造を、置換基、糖の基幹構造、脂溶性等の変換を行ったところベンジル基の有効性が証明され、つぎにアルドペントフラノース環(キシロ、アラビノ、リボ)が共通骨格として効果的であることがわかった。In vitroの活性として上記の抗炎症作用が示された。また、TK-50はすでに報告されていたトリベンジルグルコフラノシドとは異なった抗炎症作用を示すことが、起炎剤の種類を変えることによって明らかにされた。つぎに、フィブロブラストやがん細胞HT1080の接着や浸潤阻害を調べたところ、強い活性を有することがわかった。一方、細胞毒性は、LDHやMTT法で調べた結果では、10^<-4>M以下では、細胞によって異なることがわかった。白血球、内皮細胞に対しては毒性がなかった。観察された細胞接着・浸潤阻害や接着分子発現阻害の作用機構については、現在のところ不明であるが、プロテインキナーゼ阻害、チューブリン(神経細胞)伸長阻害、メタロプロテアーゼ阻害は全く見られなかったことから、従来の多くの細胞接着阻害剤の作用機構とは異なり、細胞膜中の接着分子またはNADPHオキシダーゼへの影響か、redox制御に敏感なNF-kBなどの転写因子への影響ではないかと考察した。

本年度は1)誘導体の大量調製、2)好中球-KLHの接着阻害、3)好中球-KLH接着阻害に伴う活性酸素生成阻害、4)マウスの耳炎症の阻止実験、5)血管内皮細胞細胞接着分子の発現阻害実験、および6)構造活性相関特に水産基の有無が活性に及ぼす影響を調べた。その結果、それぞれ有効かつ発展な結果が得られたのでその概要を以下に示す。1)3種のリボーストリベンゾエ-トTK50p,50f,50mを1g以上化学合成した。3)2)と同じ系においてH_2O_2の生成を同じ濃度範囲で50%以上阻害した。6)TKシリーズリボース誘導体のOH基をBn基、AC基で置換すると阻害活性は全く消失した。細胞接着は、がん細胞の接着、転移、白血球がひき起こす炎症に深く関連し、細胞の内外の情報伝達機構を明らかにする上で重要であり、また接着を阻害する物質の研究は、抗炎症剤・抗がん転移剤の開発の基礎となる。本研究は、これまでの細胞接着を阻害する多くの薬剤が脂溶性の低分子化合物であり、また、糖質が可能なあらゆる形の分子種として存在し、またその合成が可能となっているにも拘わらず研究が少ないことに着目し、細胞接着を阻害する新規な脂溶性糖質誘導体を探索し、その阻害機構を明らかにし、また、抗炎症作用や抗がん転移作用を調べることを目的とした。用いられたスクリーニング法は、in vitroでは、好中球の血管内皮細胞およびKLHに対する接着の阻害、好中球の活性酸素生成阻害、および血管内皮細胞の接着分子ICAM-1等の発現阻害であるが、in vivoは、ラットの耳浮腫治癒効果テストなどを用いた。これらの試験に用いられた糖質誘導体は、合成標品や天然標品の単糖、オリゴ糖、および多糖誘導体約500種であり、濃度10^<-4>-10^<-6>Mにおける阻害活性を調べた。その結果、約7種の強い活性を有する糖質が見出され、その内、リボーストリベンゾエ-ト類3種についてTK-50と命名し、さらに詳しい研究を行った。まず、TK-50の構造を、置換基、糖の基幹構造、脂溶性等の変換を行ったところベンジル基の有効性が証明され、つぎにアルドペントフラノース環(キシロ、アラビノ、リボ)が共通骨格として効果的であることがわかった。In vitroの活性として上記の抗炎症作用が示された。また、TK-50はすでに報告されていたトリベンジルグルコフラノシドとは異なった抗炎症作用を示すことが、起炎剤の種類を変えることによって明らかにされた。つぎに、フィブロブラストやがん細胞HT1080の接着や浸潤阻害を調べたところ、強い活性を有することがわかった。一方、細胞毒性は、LDHやMTT法で調べた結果では、10^<-4>M以下では、細胞によって異なることがわかった。白血球、内皮細胞に対しては毒性がなかった。観察された細胞接着・浸潤阻害や接着分子発現阻害の作用機構については、現在のところ不明であるが、プロテインキナーゼ阻害、チューブリン(神経細胞)伸長阻害、メタロプロテアーゼ阻害は全く見られなかったことから、従来の多くの細胞接着阻害剤の作用機構とは異なり、細胞膜中の接着分子またはNADPHオキシダーゼへの影響か、redox制御に敏感なNF-κBなどの転写因子への影響ではないかと考察した。
Dynamic Artificial Mouthの開発

口腔機能を模した、上下顎全体を含み、動的な咬合力を加えることができるartificial mouthを開発し、咬合機能が、材料に及ぼす影響と補綴材料や構造が咬合機能に与える影響を相互に調べることを目的として研究を開始した。初年度の14年度はその第1段階として(1)Dynamic artificial mouthに関わる調査ならびに駆動装置、環境制御の設計について検討を加えた。その結果、(1)駆動装置:咀噛速度(3-4Hz)、咬合力(60kgf)から油圧サーボ駆動装置を用い最大ストローク25mm,最大荷重200kgfとする,(2)環境制御:顎全体をチャンバー内に入れ、温度コントロールされた人工唾液を循環させる。などの設計を行った。平成15年度はその第2段階として駆動装置について検討を加えると共に、顎模型の荷重試験を行った。駆動装置については、前年度の調査に基づき、咬合力に相当する荷重条件を臼歯部で60kgf、咀嚼速度相当する駆動速度(3-4Hz)、三次元6自由度で下顎モデルが運動可能な装置とするための機械設計を検討した。その結果、油圧サーボ式装置、電気機械式装置、油圧サーボ式と電気機械式の複合装置の3案が提案された。油圧サーボ式装置では大きな荷重と高速の駆動速度が可能であるが三次元6自由度の装置が大型になること、電気機械式装置では三次元6自由度の装置はコンパクトにすることが可能であるが、60kgfの荷重が困難で駆動速度も2Hz程度が最高速度になることが明らかとなった。従って、油圧サーボ式と電気機械式の複合装置で設計を検討することとした。現在は、下顎模型の運動と咬合力の負荷の制御モード切り替え条件が課題となっている。顎模型の荷重試験では、Dental Prescale(50HR ; GC)と咬合力測定器(オクルーザー:GC)を用いて解析し,咬合力はy=0.908x-1.63(R2=0.9908)y:biting force(N),x:垂直荷重(N)の関係が得られ,垂直荷重に比例した90%に相当する咬合力が得られることが明らかとなった.また,20名の成人の咬合力の最頻値は6001000Nにあり,咬合面積の最頻値は1030mm^2,にあった.以上のことから,顎模型には1000N以上の荷重が必要とされるものと考えられた.また,biting areaは成人男子と比較して小さく,咬合調整の検討が必要と考えられた.口腔機能を模した、上下顎全体を含み、動的な咬合力を加えることができるartificial mouthを開発し、咬合機能が、材料に及ぼす影響と補綴材料や構造が咬合機能に与える影響を相互に調べることを目的として研究を開始した。今回は,その第一段階として顎模型の荷重試験による咬合力について調べた.材料および方法市販のエポキシレジン製頭蓋骨複製模型(ニッシン)を用い,顎間関係の修正、歯牙位置の修正,歯牙の削合(咬合調整)を行ってintercuspal positionとなるように調整した.各歯牙は歯根膜を模したビニールシリコーンゴム印象材を介して歯槽部に固定した.次に材料試験機(オートグラフDCS5000(島津)を用い,下顎の左右第二大臼歯の中間点にロードセル(1000N)を介してクロスヘッドの垂直荷重が加わるようにジグを用いて上顎部分の模型を固定した.下顎部分の模型を中心咬合位(centric occlusion)で接触させ,材料試験機のベースに硬質石こうを用いて固定した.1000Nまで模型に荷重を加え,50N毎に模型の上下顎に加わる咬合力をDental Prescale(50HR ; GC)に記録した.Dental Prescaleに記録された咬合力を咬合力測定器(オクルーザー:GC)を用いて解析し,咬合面積,平均圧力,咬合力,有効圧を求めた.同様のDental Prescaleを用いて5名の成人男子の咬合力(biting force)も記録し,模型の解析データと比較対照した.結果および考察顎模型の荷重試験による咬合力はy=0.5819x+61.426(R2=0.8647)y : biting force(N), x:垂直荷重(N)の関係が得られ,垂直荷重に比例した60%に相当する咬合力が得られることが明らかとなった.また,このときの咬合面積はy=0.01x+2.1117(R2=0.7216)y : biting area(mm2)x:垂直荷重(N)であった.また,成人男子5名の咬合力は717923Nにあり,咬合面積は16.522.1mm2,にあった.以上のことから,顎模型には1000N以上の荷重が必要とされるものと考えられた.また,biting areaは成人男子と比較して小さく,咬合調整の検討が必要と考えられた.更に,片側荷重の場合は800Nで模型の歯槽頂部に亀裂が認められたことから、エポキシレジン製模型の強化が必要と考えられた。

その結果、(1)駆動装置:咀噛速度(3-4Hz)、咬合力(60kgf)から油圧サーボ駆動装置を用い最大ストローク25mm,最大荷重200kgfとする,(2)環境制御:顎全体をチャンバー内に入れ、温度コントロールされた人工唾液を循環させる。などの設計を行った。平成15年度はその第2段階として駆動装置について検討を加えると共に、顎模型の荷重試験を行った。駆動装置については、前年度の調査に基づき、咬合力に相当する荷重条件を臼歯部で60kgf、咀嚼速度相当する駆動速度(3-4Hz)、三次元6自由度で下顎モデルが運動可能な装置とするための機械設計を検討した。その結果、油圧サーボ式装置、電気機械式装置、油圧サーボ式と電気機械式の複合装置の3案が提案された。油圧サーボ式装置では大きな荷重と高速の駆動速度が可能であるが三次元6自由度の装置が大型になること、電気機械式装置では三次元6自由度の装置はコンパクトにすることが可能であるが、60kgfの荷重が困難で駆動速度も2Hz程度が最高速度になることが明らかとなった。従って、油圧サーボ式と電気機械式の複合装置で設計を検討することとした。現在は、下顎模型の運動と咬合力の負荷の制御モード切り替え条件が課題となっている。顎模型の荷重試験では、Dental Prescale(50HR ; GC)と咬合力測定器(オクルーザー:GC)を用いて解析し,咬合力はy=0.908x-1.63(R2=0.9908)y:biting force(N),x:垂直荷重(N)の関係が得られ,垂直荷重に比例した90%に相当する咬合力が得られることが明らかとなった.また,20名の成人の咬合力の最頻値は6001000Nにあり,咬合面積の最頻値は1030mm^2,にあった.以上のことから,顎模型には1000N以上の荷重が必要とされるものと考えられた.また,biting areaは成人男子と比較して小さく,咬合調整の検討が必要と考えられた.