hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
「ゆとり」に基づくロバスト・スケジューリング戦略

(1)スケジュールのゆとりに必要なダミージョブの挿入量スケジュールのクリティカル・パスに着目し,メイクスパンTに対して,大きさKのダミージョブ(以下,ダミー)を挿入することを考えた.すなわち,ダミーを考慮したスケジュールは大きさKのゆとりを持つこととなる.ここで,ダミーをいっさい挿入しないことによるスケジュールの遅延コストと,ダミーを挿入すること自体にかかるコストに基づいて,総コストの期待値を最小にするようなダミーの最適挿入量K=K^*を決定するための数理モデルを考案した.また,そのような最適挿入量が存在するための条件を明らかにした.さらに,数値シミュレーションにより,提案モデルの妥当性を示した.以上の成果は,システム制御情報学会誌Vol.20,No.6(2007)にて公表される.(2)不確実環境下におけるリアクティブなスケジューリングの形式モデル.(1)が計画段階でのロバスト性に関する検討に対して,運用段階におけるロバストなスケジューリング戦略ともいえるリアクティブ・スケジューリングについても検討した.まず,リアクティブ・スケジューリングにおける意思決定プロセスのモデル(枠組み)を確立したのち,スケジュール修正時点におけるスナップショットをベースとした形式モデルの構築を試みた.簡単な数値シミュレーションにより,この形式モデルの適用可能性を示した.これらの成果はProceedings of International Symposium on Scheduling 2006 pp.88-93に掲載された(3)ロバストなスケジューリング戦略におけるインタラクションロバスト・スケジューリングを実現するシステムを考えるときに,ヒトのスケジューラ(スケジューリング専門家)の意思決定プロセスを支援するような枠組みを明らかにする必要がある.とくに,スケジューラ・インタフェースの在り方,支援システムにおけるインタラクション設計についても,プロトタイプの実験システムを構築した上で思案した.しかしながら,端緒的な議論にとどまり,今後さらなる研究を実施する必要がある.研究関連知識を深めることを目的として,計量経済学やゲーム理論,さらには最新のシステム計画に関する学術論文,学術図書を幅広く調査した.また,国際会議や国内シンポジウムに参加し,研究発表とともに関連研究の聴講に努めた.スケジュールの「ゆとり」の一表現として仮想ジョブを検討した.スケジューリング問題との整合性・親和性がとれるように仮想ジョブの概念と性質を定め,仮想ジョブに基づくスケジューリングの枠組み(プロアクティブ・スケジューリング)を構築した.簡単なシミュレーション・システムを計算機上に構築し,生産スケジュールに対する仮想ジョブの適切な挿入量や挿入場所をシミュレーション・ベースで求め,予測と実績のずれという観点から,仮想ジョブ・スケジューリングの意義・有用性を示した.現在,研究成果をまとめた論文の準備段階にある.また,生産実施段階における不確実性に対応するためのスケジューリング自体のゆとりの在り方を探ることを目的として,スケジューリング意志決定のタイミングを重視した新たなスケジューリング方策(when-to-schedule policy)を検討した.このアプローチは,スケジュールの最適化・効率化の観点とは全く異なり,スケジューリングの新たな枠組みとモデリングを提供する可能性を秘めている.本研究では,スケジュールの遅延に基づくリアクティブなスケジューリング方策を考案した.まず,国内外の学術論文を収集し,生産実施段階におけるスケジューリングをタイミングの観点から分類整理し,本研究の位置づけを明確にした.次に,計算機上に実験システムを構築した上で,従来研究との比較実験を行い,提案方策の有用性を示した.この研究成果は国内シンポジウム等で発表した.1.「ゆとり」の定量的表現と評価尺度スケジュールの「ゆとり」を表現するためにダミージョブの概念を導入し,昨年度に実施したダミージョブの予備的検討および実験を踏まえた上で,ダミージョブの定義・性質を明らかにした(仮想ジョブの名称を今年度よりダミージョブとしている).さらに,ダミージョブに基づくプロアクティブ・スケジューリングのための枠組みを定めた.この枠組みには,ダミージョブをともなうスケジュールの評価尺度と,ダミージョブの挿入方法を含まれる.(研究実施計画の(1),(2)および(5)).一方,適用対象を有限バッファを考慮した多機械のショップ問題へと拡張し,ダミージョブ・モデルがショップ問題についても適用可能であることを数値実験より明らかにした.なお,従来スケジューリング分野で一般的とされるショップ・モデルは無限バッファを仮定している.ダミージョブの概念を視点におくと,この仮定が意味をなさないことが明らかになったことも成果の一つである.(研究実施計画の(3)および(4))以上の成果は国内学会のシンポジウム等で発表した.2.プロアクティブ・スケジューリング研究の分類整理昨年度から継続的に文献調査を行い,プロアクティブ・スケジューリングの分類を実施した.過去20年の中で,計画段階で不確実性を考慮したアプローチの報告は散在しており,評価尺度および手続きの観点から既存のプロアクティブ・スケジューリングを整理した.分類整理の結果を関連研究とし,上記1.のダミージョブの概念・性質を主たる研究内容として,投稿論文としてまとめた.今年度内に投稿する予定である.また,生産実施段階における「ゆとり」の利用法として,When-to-schedule方策の検討をさらに進めた.この成果を国際会議で発表し,海外雑誌(International Journal of Production Economics)の掲載論文の候補として選ばれた.(1)スケジュールのゆとりに必要なダミージョブの挿入量スケジュールのクリティカル・パスに着目し,メイクスパンTに対して,大きさKのダミージョブ(以下,ダミー)を挿入することを考えた.すなわち,ダミーを考慮したスケジュールは大きさKのゆとりを持つこととなる.

ここで,ダミーをいっさい挿入しないことによるスケジュールの遅延コストと,ダミーを挿入すること自体にかかるコストに基づいて,総コストの期待値を最小にするようなダミーの最適挿入量K=K^*を決定するための数理モデルを考案した.また,そのような最適挿入量が存在するための条件を明らかにした.さらに,数値シミュレーションにより,提案モデルの妥当性を示した.以上の成果は,システム制御情報学会誌Vol.20,No.6(2007)にて公表される.(2)不確実環境下におけるリアクティブなスケジューリングの形式モデル.(1)が計画段階でのロバスト性に関する検討に対して,運用段階におけるロバストなスケジューリング戦略ともいえるリアクティブ・スケジューリングについても検討した.まず,リアクティブ・スケジューリングにおける意思決定プロセスのモデル(枠組み)を確立したのち,スケジュール修正時点におけるスナップショットをベースとした形式モデルの構築を試みた.簡単な数値シミュレーションにより,この形式モデルの適用可能性を示した.これらの成果はProceedings of International Symposium on Scheduling 2006 pp.88-93に掲載された(3)ロバストなスケジューリング戦略におけるインタラクションロバスト・スケジューリングを実現するシステムを考えるときに,ヒトのスケジューラ(スケジューリング専門家)の意思決定プロセスを支援するような枠組みを明らかにする必要がある.とくに,スケジューラ・インタフェースの在り方,支援システムにおけるインタラクション設計についても,プロトタイプの実験システムを構築した上で思案した.しかしながら,端緒的な議論にとどまり,今後さらなる研究を実施する必要がある.
交流磁場のパルス化による磁性ナノ粒子を用いたがんの治療・画像化への挑戦

粒子の大きさがnm(1 nmは10億分の1m)程度の微粒子をナノ粒子、それらの複合体をナノコンポジットと呼ぶ。種々の磁性ナノ粒子(酸化鉄など)やナノコンポジット(金-酸化鉄など)を合成し,これらの適量とヒーラがん細胞(ヒト子宮頸部がん細胞)を含む培地に連続またはパルス状交流磁場を印加させると共に可視光照射の併用も実施し,温度を上昇させてがん細胞を死滅させることが出来た。磁性ナノ粒子を含む水溶液にパルス交流磁場を印加し、音波検出に対する今後の課題を明らかにできた。1ナノメートル(nm)は10億分の1mのことであり、粒子の大きさがnmを単位として測定されるような小さなものをナノ粒子と呼ぶ。がん細胞としてヒーラ細胞(ヒト子宮頸部がん細胞)を用いて、細胞死滅活性を調べた。酸化鉄のような磁性ナノ粒子に交流磁場を印加し、温度を上昇させてがん細胞を死滅させることが出来る。これをハイパーサーミアという。ダンベル型の酸化鉄(Fe3O4, γ-Fe2O3、α- Fe2O3)や八面体の酸化鉄の合成とハイパーサーミア、鉄を一部含むTiO2表面に銀をつけたナノ複合体と可視光によるハイパーサーミア、α-とγ-Fe2O3の混ざったものの合成と光と交流磁場の協同効果によるハイパーサーミア、共同沈殿法と水熱法で合成した酸化鉄の比較とハイパーサーミア、薄い金で覆ったFe3O4ナノキューブの合成と酸化鉄により発生する熱と金が光を吸収して発生する熱との協同効果によるハイパーサーミアなどを発見した。超音波照射法により合成したFe3O4ナノ粒子を用いてパルス交流磁場による発熱特性とヒーラ細胞への影響を調べた結果、充分実用可能なレベルの加熱効果が得られ、ヒーラ細胞生存率はほぼゼロとなった。さらに、パルス磁場照射法において、パルス周波数を変えることで、加熱温度を制御できることが分かった。一方、磁性ナノ粒子が無い場合はパルス周波数やパルス発生比率を変えても全く発熱しなかった。ヒーラ細胞への影響もほとんど見られなかった。磁性ナノ粒子を含む水溶液にパルス交流磁場を印加し、音波検出用のマイクロホン解析装置を用いて,音波検出の実験を行った。しかし,パルス交流磁場自体がノイズとなり、検出の邪魔になることが分かった。そこで、音波の検出の際の課題等について検討をおこなった。今後はレーザー光パルスのような、強力な磁場強度をもつ交流磁場パルスの開発が急務であると考えられる。磁性ナノ粒子およびそれらのナノコンポジットの合成とがん治療への応用に取り組んだ。1ナノメートルは10億分の1メートルのことであり、粒子の大きさがナノメートルを単位として測定されるような小さなものをナノ粒子、それらの複合体をナノコンポジットなどと呼ぶ。酸化鉄のような磁性ナノ粒子に交流磁場を印加することで、温度を上昇させてがん細胞を死滅させることが出来る。薄い金で覆ったFe3O4ナノキューブを合成し、特性を詳しく調べた。そして、ヒーラ細胞に対するがん細胞死滅を調べた。交流磁場を印加することにより酸化鉄により発生する熱と金が光を吸収して発生する熱の協同効果によってがん細胞を100%死滅させることができることを発見した。仕組みも含めて詳しく考察した。Fe3O4とTiO2からなるナノコンポジットでは,光を照射して発生する活性酸素(TiO2から発生)と交流磁場を印加することによりFe3O4により発生する熱との協同効果も発見した。Fe3O4以外のγ-Fe2O3やα-Fe2O3についても交流磁場によるハイパーサーミアを見いだした。また,Fe3O4,γ-Fe2O3,α-Fe2O3からなる種々の混合磁性ナノ粒子を合成し,交流磁場によるハイパーサーミアを見いだした。Fe3O4磁性ナノ粒子の大きさを制御する方法の開発にも成功した。磁性ナノ粒子を含む水溶液にパルス交流磁場を印加して、音波検出用のマイクロホン解析装置を用いて,音波の検出を実際に試みた。しかし,ノイズとしてパルス交流磁場自体が検出の邪魔になることが分かった。本研究の計画では,音波の検出の際の課題・問題点や条件等について明らかにする事になっていたので,次年度の研究用に新たに音波検出専用の磁場発生器を自作した。連続交流磁場およびそれをパルス状化した磁場をかけることにより磁性ナノ粒子(Fe3O4,γ-Fe2O3,α-Fe2O3が中心)から発生する熱を用いたがん細胞(HeLa細胞)の死滅効果の基礎研究については,当初の計画以上に進展している。パルス状化した磁場を用いた音波の検出については,問題点を明らかにすることができた。しかし,全体としては順調に進展していると自己評価できる。

連続交流磁場およびそれをパルス状化した磁場を用いた研究のうち,パルス状化した磁場を用いたがん細胞死滅の研究にも比重を移していきたい。パルス状化した磁場を用いた音波の検出についても,可能な限り問題点の抽出やその克服法について取り組むこととする。本研究法を用いたがん治療手法をマウスを用いたモデル研究に発展させるための努力にも力を注ぎたい。主に磁性ナノ粒子合成関係費およびがん治療関係費への使用を予定している。研究の状況によっては,マウスを用いたモデル研究費にも使用したい。
障害肝拡大肝切除の安全性向上を目的とした分子シャペロン活性の修飾に関する研究―ストレス応答の誘導と熱ショック蛋白遺伝子導入を中心とした挑戦

肝潅流温度条件と肝虚血時間条件の検討により、体内潅流で可能な肝内温度20°Cを維持した場合、虚血時間90分の条件で肝外側区域のみを残す切除術で5日以上の生存が安定して得られた。肝門部を切離せず、残存予定肝を体内で潅流冷却する肝切除法では体外潅流に比べ肝の冷却が不十分になる難点があるが、肝動脈や胆管の再建が必要なく手技の簡略化と時間短縮の利点があり、肝切除許容量は通常の肝切除術に比べ大きな遜色は無かった。2.分子シャペロン活性修飾による肝保護に関する研究1)熱ショックによる細胞内環境変化の解析熱ショックによる変化としてはHSP72の産生がおこり、これがストレスに対する耐性獲得に関与することはすでに判明しているが、さらにNFκ-βの活性化抑制やTNF-αの産生抑制が起こっていることが明らかになった。これと熱ショック蛋白との関連については更に検討が必要である。2)熱ショック遺伝子の肝への導入による耐性付与肝細胞への遺伝子導入はアデノウィルス法によりミオグロビンやマトリックスメタロプロテアーゼについては充分発現する事が認められた。これらの導入に用いた方法を参考にしてHSP72に関しては検討中である。3)肝でのストレス反応誘発アドリアマイシンによる前処置でストレス反応を誘発出来ることは前年度の研究で判明しているがこれにはHSP72の誘導に加えTNF-αの産生抑制効果も関与していることが明らかになった。また熱ショックの反復によりHSP72の発現量の増強がみられ、虚血再潅流に対する耐性も高まることが確認された。さらにGeranyl-geranyl-acetoneの前投与によりストレス反応が増強され、5分間の熱ショック前処置でも15分間の熱ショックと同様の虚血再潅流に対する耐性が獲得できることが判明した。生体肝移植術の手技を用いたNon-touch isolation法による肝切除術式は手術侵襲に伴う肝機能低下と凝固線溶異常を軽減し、自家移植後に招来する肝切離断端からの出血を回避し得る点で体外肝切除術原法よりも優れていた。しかし、阻血再潅流に伴う肝機能障害に起因する凝固線溶異常は依然不可避であった。対策として、肝門部切離を行わず残存予定肝を体内で潅流冷却、Non-touch isolation状態とする方法を試み、術後最低3日間の安定した生存を得た。この方法はバックテーブル法に比べ冷却時の肝臓温調節に難点があるが、real-timeに肝の温度をモニターする事で20°Cを維持することが可能で、肝動脈血行再建等の手技の簡略化により手術時間を短縮しうる利点がある。一方、もう一つの重要課題である臓器保護をめざした肝温熱耐性獲得の研究においては、熱ショック前処置でHSP72を誘導した群では、肝温阻血再潅流においてミトコンドリア膜電位と酸化的リン酸化能が対照群に比べ有意に高く保持され、再潅流後の肝機能の回復、生存率の延長が得られた。両群間で酸化ストレスに伴う脂質過酸化反応の指標であるMDA産生量に差を認めないのに対して、HNE-modified proteinの生成量は前処置群で有意に抑制されたことから、この保護効果は細胞障害をタンパク質レベルで修復するHSP72の機能が関係することが示唆された。ストレス前処置後の肝組織にはラジカルスカベンジャーであるSODの誘導も確認され虚血再潅流

障害との関わりを今後検討する必要があると考えられたが、還元型グルタチオンは前処置24時間後一過性に上昇するものの48時間目には前値に復し虚血耐性との直接関与は否定的であった。熱ショック遺伝子の肝への導入実験は、肝への導入効率が高いAdenovirus法も考慮したが、今年度は肝実質へのSide effectが少ないHVJ-Liposome法を採用しての遺伝子導入が可能となった。肝潅流温度条件と肝虚血時間条件の検討により、体内潅流で可能な肝内温度20°Cを維持した場合、虚血時間90分の条件で肝外側区域のみを残す切除術で5日以上の生存が安定して得られた.肝門部を切離せず、残存予定肝を体内で潅流冷却する肝切除法では体外潅流に比べ肝の冷却が不十分になる難点があるが、肝動脈や胆管の再建が必要なく手技の簡略化と時間短縮の利点があり、肝切除許容量は通常の肝切除術に比べ大きな遜色は無かった。2.分子シャペロン活性修飾による肝保護に関する研究1)熱ショックによる細胞内環境変化の解析熱ショックによる変化としてはHSP72の産生がおこり、これがストレスに対する耐性獲得に関与することはすでに判明しているが、さらにNFκ一βの活性化抑制やTNF-αの産生抑制が起こっていることが明らかになった。これと熱ショック蛋白との関連については更に検討が必要である。2)熱ショック遺伝子の肝への導入による耐性付与肝細胞への遺伝子導入はアデノウィルス法によりミオグロビンやマトリックスメタロプロテアーゼについては充分発現する事が認められた。これらの導入に用いた方法を参考にしてHSP72に関しては検討中である。3)肝でのストレス反応誘発アドリアマイシンによる前処置でストレス反応を誘発出来ることは前年度の研究で判明しているがこれにはHSP72の誘導に加えTNT-αの産生抑制効果も関与していることが明らかになった.また熱ショックの反復によりHSP72の発現量の増強がみられ、虚血再潅流に対する副性も高まることが確認された。さらにGeranyl-geranyl-acetoneの前投与によりストレス反応が増強され、5分間の熱ショック前処置でも15分間の熱ショックと同様の虚血再潅流に対する副性が獲得できることが判明した。
ピロロキノリンキノン生産菌の探索

これまでにPQQを高濃度に培養液中に生成蓄積するメタノール資化性細菌の単離とそれを用いるPQQの生産及びPQQの生成蓄積の機構の解析などについて検討を加えてきた。その結果、メタノール資化性細菌に高濃度に含まれるメタノール脱水酵素(MDH)が培養後期に培地中のメタノールの欠乏とともに不必要なタンパク質となってターンオーバーされてPQQが遊離し、培地中に蓄積すると考えられる結果が得られた。そこでMDHからPQQの解離に関係する要因を調べるためにメタノール資化性細菌からMDHの精製を行い、その性質について検討した。Methylobacillus glycogenesよりMDHを均一に精製した。分子量13万で6万のサブユニットの2量体であった。1分子あたり2分子のPQQが含まれるほか、1分子あたり1原子のカルシウムを含むことが今回初めて明らかになった。MDHは本菌の可溶性画分の約7%をしめていた。MDHに含まれるカルシウムとアポタンパクとの結合は極めて強固で、金属キレート剤に対して透析するだけではカルシウムの含量は変らず酵素活性の低下もみられず、MDHは安定であった。しかし、6M尿素存在下で金属キレート剤に対して透析すると、カルシウム含量の低下ととももにMDH活性の低下が観察された。このような酵素に外からカルシウムを添加すると完全な酵素活性の回復がみられた。カルシウムを完全に除去してMDH活性を消失させたのち、再びカルシウムを保持させ、酵素活性を100%回復させる課題が今後に残されているものの、カルシウムがMDH活性と構造の維持に重要な役割を有することが確認された。
小分子生体内挙動を制御する因子の組織・臓器階層における網羅的解析

本研究では、独自開発技術である質量分析を用いたMultiplexed-MRM法により得られる絶対発現量情報を基盤として、生体システム再構築のためのタンパク質の発現量、活性、局在の新たな定量解析技術の開発し、開発技術によって得られる情報を元にしてモデル解析によって各分子の小分子生体内挙動への寄与を明らかにし、制御に関わる各階層の決定要因を解明することを目的とする。平成22年度はMultiplexed-MRMによるタンパク質絶対定量系を構築する独自技術を利用してCYP及びUGT代謝酵素の定量用ペプチドをアミノ酸配列から選択し、安定同位体標識ペプチドを合成し、絶対発現量を一斉に定量する系を構築した。確立した系を用いてヒト肝臓ミクロソームを計測した結果、充分な感度で代謝酵素の絶対発現量を定量できることを明らかにした。さらに複数のヒト肝臓ミクロソームを計測し、各代謝酵素の発現量の絶対値を明らかにした。各CYP代謝酵素の活性を反映するマーカー化合物に対する代謝活性とタンパク質の発現量の絶対値を比較した結果、多くの分子でタンパク質発現量と活性の間にいい相関性があることが明らかとなった。従って、CYP代謝酵素のタンパク質発現量は活性の良い指標となることが示唆された。ただし、一部の分子については相関が良くない分子や切片が0とならない分子が存在した。これらは、化合物が選択的でない可能性や不活性型の分子の存在め可能性が考えられる。
生存権に関する立法裁量と制度後退禁止原則

本研究は、生存権に関する立法裁量について、制度後退禁止原則によって統制されるべき歯止めを明らかにすることを目的とし、以下の結論を導出した。即ち、社会保障(福祉)法は、附則で将来的な見直しを規定する場合があることにかんがみ、少なくとも3度の改正の機会(最大で約15年の時の経過、衆参両議院の複数回の国政選挙)を乗り越えた規定は、単なる法的地位を脱し、制度後退禁止原則の射程が及ぶ地位を獲得するとの試論を示した。また、生活保護制度は、すでに最下限の手当てを行っていることから、その制度をさらに立法によって後退ないし廃止することは、憲法25条に照らして、許されないとの結論を示した。2013年度は、研究のまとめとして、日本における議論を中心に各種の検討・考察を行った。具体的には、第一に、日本の判例法理の整理と検討を行った(主な研究成果として、「生活保護老齢加算廃止訴訟上告審判決」、「いわゆる老齢加算廃止違憲訴訟に関する意見書」の執筆、公開がそれに当たる)。第二に、第一の検討を踏まえつつ、アメリカにおける議論と比較しながら、制度後退禁止原則について検討したものとして、憲法理論研究会において「福祉・『平等』・憲法」と題して学会報告を行い、その報告に加筆したものを『変動する社会と憲法』に寄稿した。第三に、第二の検討も踏まえつつ、制度後退時に「平等」との関係も問題となることから、「日本国憲法14条と社会福祉の関係についての一考察」において、より「平等」と生存権について深く検討を行った。第四に、「日本における社会権ー生存権と労働基本権を中心にー」において、生存権に関する立法裁量と制度後退禁止原則についての総合的な検討を行った。第四の論考を寄稿した書籍は、近日中に公刊される予定である。これらの検討を通じて、生存権に関する立法裁量と制度後退禁止原則について、以下の結論を導出した。また、生活保護制度は、すでに最下限の手当てを行っていることから、その制度をさらに立法によって後退ないし廃止することは憲法25条に照らして、許されないとの結論を示した。2012年度は、(1)日本における生存権に関する立法裁量と制度後退禁止原則についての今までの裁判例、学説を整理したうえでドイツと比較して問題点を明らかにすること、(2)アメリカにおける「福祉国家」をめぐる議論を検討し、社会権規定がないアメリカにおいても維持されてきた最低限度の福祉政策のラインを探ることを目標に研究を進めてきた。具体的には、(1)に関しては、日本の議論の整理を行いつつ、ゲッティンゲン大学のHeun教授を訪ね、アメリカにおける医療保険改革法の合憲性の問題についてドイツ法の立場からの見解を伺い、(2)における検討の一材料ともした。(2)については、小谷順子ほか編『現代アメリカの司法と憲法』所収の拙稿「『福祉国家』と憲法解釈」においてアメリカを比較対象として検討を行い、また同書にて小山剛教授によるドイツを比較対象とした「『社会国家』と憲法解釈」との相互対話を行うことにより、(1)の視点からも検討を行った。以上のような作業を経て、厳しい国家財政に鑑みてもなお、生存権に関する立法裁量について、制度後退禁止原則によって統制されるべき歯止めを明らかにすることを目的とする本研究について、一定の段階まで研究を進めることができた。当初の予定では2012年度中に渡独と渡米を行い、現地調査、資料収集を行う予定であったが、本務校の仕事のスケジュールなどもあり、ドイツでの調査は行うことはできたが渡米することができなかった。しかし、それを除いては、当初の予定通り、おおむね順調に進展している。2013年度は、生存権に関する立法裁量について、制度後退禁止原則によって統制されるべき歯止めを明らかにすることを目的とする本研究のまとめを行う。具体的には、日本での議論を再整理しつつ、アメリカでの議論、調査を行い、参加している研究会で適宜研究成果を報告し研究者との議論を踏まえた上で、結論を示すこととしたい。2013年度は渡米を予定しており、また東京で行われる研究会に参加することも予定しているため、旅費を30万円支出することを予定している。また、研究書(特に洋書)、プリンターのインク代、紙代などの消耗品費などの物品費として20万円を支出することを予定している。
CG顔の構音に個人性を反映する身体形状パラメータの研究

本研究では、3次元CGモデルを用いてユーザ同士が会話する環境を考え、特にコミュニケーションとして重要な「発声の合成」に注目し、ユーザの個人性を反映したCGモデルの構音の制御を目指す。ユーザが他のユーザと仮想空間を共有しコミュニケーションを図るとき、3次元CGモデルを音声やテキストなどの入力情報から制御すれば画像情報を直接伝送する場合に比べて低ビットの通信が実現出来る。しかしCGモデルによる合成画像は、発話や感情表現などの動的制御に関しては視る者に違和感を与えるため、より人間らしい正確な動きの合成が望まれる。本研究では発話制御に着目して、発話データを解析することにより正確な動きを生成する唇のCGモデルを構築する。特に今まで注目されていなかった個人性をCGモデルに反映させ、より人間らしい正確な発話動作の制御を目指す。初年度の研究では、静的データと動的データの収集を行なった。静的データは非接触3次元デジタイザにより収録された。動的データの方は、3次元位置計測装置とマイクロフォン・アンプ・AD装置を用いて収集された。3次元位置動的データと音データの収録は、双方の同期を厳密に取る事が難しい為に、同期用の専用装置を用いた。特に、3次元位置計測装置の場合で、測定装置の条件設定が収録データの品質に大きく影響するため、様々な測定条件の試行を重ねて、最適な条件を求めた。
レセプター部分ぺプチドを用いたレセプター/G蛋白質相互作用の解析

G蛋白質を介した情報伝達の詳細な機構を解明するために、G蛋白質とレセプター様ぺプチドとの相互作用を物理化学的に解析して、以下の成果が得られた。1.G蛋白質αサブユニットの発現:リコンビナントGil αととそのmutant簡便に発現・精製する系を作成した。histidine-tagをGil αのN末端に付加しNi^<2+>アフィニティークロマトグラフィーで精製することによって、50mg/L以上の高収率でGil αが発現精製できるようになった。また、重水素化したGil αもこの系で調整できた。さらに、Gs αのunc mutantに相当するK349P-Gil αも精製できた。このmutantは予想通り、レセプター様刺激によって活性化されなかった。また、Go αを発現する系も同様に作成できた。Gs αの発現系は改良中である。2.ぺプチドの発現と安定同位体ラベル:レセプター様ぺプチドとG蛋白質との相互作用を詳細に解析するために、βレセプター部分ぺプチドやマストパランXをユビキチンとの融合蛋白質として発現し^<13>Cや^<15>Nでラベルする系を作成した。3.Gil αに結合したマストパランXの立体構造: ^<15>Nまたは^<15>Nと^<13>Cで一様にラベルしたマストパランXとGil αとの相互作用を3次元多核(^<15>N,^<13>C)編集TRNOEで解析することによって、主鎖のrmsdが0.33Åという非常に精密な構造が得られた。マストパランXはGil αに結合した時、3残基目からC末端までαヘリックスを形成していることがわかった。4.レセプター刺激がG蛋白質のGDP放出を促進するメカニズムを解明するために、レセプターミメティックがGil αの2次構造に及ぼす影響をCDで解析した。GDP放出促進に伴って、Gil αのαヘリックス含量が低下することがわかった。(1)ペプチドの発現と安定同位体ラベル:七面鳥βアドレナリンレセプターの細胞内第三ループとm1ムスカリンレセプターの細胞内第一ループに相当するペプチドならびにマストパランXを、ユビキチンとの融合蛋白として大腸菌に発現させる方法を確立した。更に、アドレナリンレセプターペプチドとマストパランXについては^<15>Nと^<13>Cでラベルしたサンプルも調整した。(2)G蛋白質発現系のセットアップ:リコンビナントGi1αを大量に発現させかつ容易に精製出来るベクターを構築した。その結果Gi1αは培養液1L当たり50mg以上調製できるようになった。Gsαについては発現・精製とも難しく、現在更に条件を検討中である。また、Gi1αのLys-349をProに置換することによって、Gsαのuncmutantに相当するGi1αのmutantを作成した。予想通り、この蛋白はレセプター様の刺激によって活性化されないことがわかり、今後Gi1を介した情報伝達の解明に大いに役立つと期待される。(3)レセプターの部分ペプチドとG蛋白質αサブユニットとの相互作用のNMRによる解析: Gsαの存在下で^<15>Nで一様にラベルしたβアドレナリンレセプターペプチドの3次元TRNOE測定を行った。^<15>

Nの周波数でシグナルをeditすることによって、NOEクロスピークが完全に分離できることがわかった。また^<15>Nで一様にラベルしたマストパランXのアミドシグナルも^<15>Nの次元で展開することによって完全に分離できることがわかった。ペプチドのプロトンシグナルを^<15>Nや^<13>Cで展開する方法は今後広く利用できると期待される。(1)3次元多核編集TRNOE解析:^<15>Nで一様にラベルしたマストパランXとGi1αとの相互作用を3次元多核(^<15>N)編集TRNOEで解析した。通常のプロトンのみの2次元転移多核オーバーハウザ-効果(TRNOE)スペクトルではシグナルの重なりによって区別できなかった多くのNOEクロスピークが3次元スペクトルでは検出できた。この方法によって蛋白質に結合したペプチドの詳細な立体構造解析が一般的に可能になると期待される。(2)蛋白質の重水素化によるTRNOEスペクトルの改善:TRNOE法には、蛋白質のプロトンに磁化が移動してTRNOEの感度が低下したりspin diffusionが起きたりする可能性がある。これを防ぐためには蛋白質を重水素化することが有効であると期待される。そこでGi1αを重水素化してその存在下でマストパランXのTRNOEを測定したところ、TRNOEシグナルの感度が上昇し蛋白質の重水素化が有効であることがわかった。(3)G蛋白質のアミノ酸選択的安定同位体ラベル:レセプターと結合したり、結合によってコンフォメーション変化を起こすG蛋白質のアミノ酸残基を決定するためには、G蛋白質αサブユニットのアミノ酸選択的安定同位体ラベルが有効であると期待される。そこでまずGi1αに3残基しかないTrpを^<15>Nで選択的にラベルした。グアニンヌクレオチド結合部位の近傍にはTrp残基があるが、そのHSQCシグナルはGi1αのGDP結合型→GDP・AMF結合型の変換に伴ってシフトした。そこでアミノ酸選択的安定同位体ラベルはG蛋白質とレセプターとの相互作用の解析にも有用であると期待される。1.3次元多核編集TRNOE解析:^<15>Nまたは^<15>Nと^<13>Cで一様にラベルしたマストパランXとGilαとの相互作用を3次元多核(^<15>N,^<13>C)編集TRNOEで解析した。通常のプロトンのみの2次元転移核オーバーハウザ-効果(TRNOE)スペクトルではシグナルの重なりによって区別できないNOEクロスピークが3次元スペクトルで分離できた。その情報を基に立体構造を計算したところ、主鎖のrmsdが0.33Åという非常に精密な構造が得られた(プロトンのみの場合は1.75Å)。2.蛋白質の重水素化による結合部位の同定:重水素化したGilαと通常のGilα存在下でのマストパランXのTRNOE強度を比較することによって、マストパランXはαヘリックスの疎水面でGilαに結合していることがわかった。3.Goαの発現:リコンビナントGoαを簡便に発現・精製する系を作成した。histidine-tagだけをN末端に付加する従来の方法では、tagの付いた蛋白質は会合・沈殿しやすいという難点があった。
複数感覚様相に属する情報を統合した概念形成能力の比較心理学的・比較発達学的分析

チンパンジーを対象に、彼らが複数感覚様相からの情報を統合した他個体概念(感覚統合的他個体概念)を持つか、を分析する実験を行っている。現在、遅延象徴見本合わせ課題を用いて、写真に映った5頭の既知個体を弁別することを被験体に訓練している。学習が形成された後にはテストへと移る。テストでは、見本刺激が消えた後、選択刺激が現れるまでの間に、見本刺激として呈示された個体の音声(一致条件)・或いはその他の個体の音声(不一致条件)、または同じ時間の無音(統制条件)が挟み込まれる。もし被験体が、既知他個体について感覚統合的概念を持つのであれば、一致条件では成績の向上、不一致条件では、干渉により成績の低下が見られると考えられる。2)個体概念を支えるひとつの基盤である顔知覚についても、研究を行っている。ヒトは、正立顔を見たときには目・鼻・口の図形的特徴に注目(全体的処理)をし、識別していることが知られている。また、こういった全体的処理は、顔が倒立すると減少する。その結果、ヒトに顔識別能力は倒立顔に対しては正立顔に対してよりも低くなる。こういったヒトの顔知覚様式が、ヒト以外の霊長類においても共有されているのかについては、いまだ充分な結果が得られていない。そこで、本研究では意図的に内部特徴を操作するサッチャー錯視に注目し、期待違反法を手続きに用いることで、ニホンザルがサッチャー錯視を知覚するかを分析している。現段階では、被験体数が少ないため、何かを結論付けることはできないが、今後継続して実験を行うことで、ヒトの顔知覚の進化的基盤に対し理解が深まると考えられる。
絹不織布による高感性複合布に関する研究

絹不織布の有する優しい触感、優雅な概観および優れた快適性能を活用し、他の素材からなる布地と絹不織布を複合化して、高感性の複合布を開発することを目的とした。高感性複合布用不織布としてスパンレース不織布が最適であることが確認され、絹スパンレース不織布を主要部材とする多積層複合不織布を試作し、その細孔構造や物理的性能に及ぼす複合部材の影響や耐洗濯性について検討した。絹スパンレース不織布を表面層とし、吸水層としてレーヨン繊維とアクリル繊維を50:50の比率で混綿したウエブ、強化層としてレーヨン100%の砥粒加工のメッシュ層を複合部材とする多積層複合不織布を設計し、各複合部材が複合不織布の構造や物理的性能に及ぼす影響について体系的に製造条件を変えて試料を試作し実験的に調べた。また、ポリエステル繊維不織布を表面層にした場合との比較検討も行った。その結果、絹スパンレース不織布を表面層とすることにより、KES法による測定結果において、剪断変形からの回復性がよくなり、圧縮からの回復性も向上すると共に、表面特性のMIU値、SMD値も小さくなり高感性複合布として使用できる可能性を見出した。また、通気抵抗は大きくなり、保温性も向上する結果を得た。耐洗濯性に関しては、絹複合布に後加工を施し、洗濯回数を0,1,5,10,20,30回として複合不織布の構造・形状、力学的性質、吸水性、通気性の洗濯による変化を調べた。細孔径分布のピーク値は洗濯により徐々に高ミクロン側へ移動し、繊維間の空隙が大きくなり、また、洗濯回数はKES法による引張り特性、曲げ特性、剪断特性、圧縮特性、表面特性の各特性値に大きな影響を及ぼし、洗濯回数が増加するに伴い、引張り仕事量、圧縮仕事量は増加し、曲げ剛性、剪断剛性、引張り強さは減少した。洗濯20回後に通気抵抗は急激に低下した。外観、風合い、力学的特性なども考慮して総合的に判断すれば今回の試料では洗濯20回が限度であると考えられる。したがって、洗濯耐久性に優れた絹不織布による高感性複合布の製造にはさらに適した後加工の検討を進めなければならないことが課題として残った。絹不織布の有する優しい感触、優雅な外観および優れた快適性能を活用すべく、絹不織布と従来の汎用素材不織布と複合化して高級被服材料を開発することを目的とし、この目的を達成するための基礎的実験データの集積を行った。絹不織布の製造に関しては各種の方法が適用できると考えられ、今年度は繭試料を粉砕して得られる絹繊維集合体からウエブを作成し、樹脂接着法(ケミカルボンド法)、ニードルパンチ法、スパンレース法などによって絹不織布の製造を試みた。その結果、樹脂接着法やニードルパンチ法では目的とする絹の優しい外観を有する絹不織布を得ることができず、スパンレース法によってのみ目的とする絹不織布が得られた。そこで、スパンレース法に焦点を合わせ、絹スパンレース不織布の製造条件と絹不織布の構造特性、特に細孔径分布や絹不織布の物理的性能との関係について基礎的な実験を行うと共に、他の汎用繊維(ポリエステル繊維、レーヨン繊維)によるスパンレース不織布とその構造や物理的性能に関して比較検討した。

なお、細孔径分布の測定にはパームポロメーター、力学的性質の測定にはKES-FBシステムを用いた。その結果、細孔径分布に関して、絹スパンレース不織布はポリエステルスパンレース不織布とは異なり、ある特定の大きさの細孔が大部分を占める分布曲線を示し、これは高圧水流による繊維同士の絡み合いの程度が異なることに起因していることが明らかとなった。即ち、弾性回復性の小さい絹繊維は高圧水流によって容易に変形し、その変形から回復しにくく、高圧水流のウエブ貫通口径に近い大きさの細孔が数多く生じると考えられた。KES法による基本力学特性に関して、曲げ特性において曲げ剛性はレーヨンとポリエステル不織布の中間であるが、曲げヒステリシスは小さく、剪断剛性が大きく、圧縮仕事量が大きく、表面の凹凸のばらつきが小さくなるという結果が得られた。これらは絹繊維の表面特性と力学特性が不織布中での繊維の絡み合いの程度と密接に関係するためと考えられた。昨年度の研究成果から、高感性複合布用としてスパンレース不織布が最適であることが確認された。今年度は昨年度の研究の成果を踏まえ、絹スパンレース不織布を主要部材とする多積層複合不織布を試作し、その細孔構造や物理的性能に及ぼす複合部材の影響や耐洗濯性について検討すると共に研究のまとめを行った。絹スパンレース不織布を表面層とし、吸水層としてレーヨン繊維とアクリル繊維を50:50の比率で混綿したウエブ、強化層としてレーヨン100%の砥粒加工のメッシュ層を複合部材とする多積層複合不織布を設計し、各複合部材が複合不織布の構造や物理的性能に及ぼす影響について体系的に製造条件を変えて試料を試作し実験的に調べた。また、ポリエステル繊維不織布を表面層にした場合との比較検討も行った。その結果、絹スパンレース不織布を表面層とすることにより、KES法による測定結果において、剪断変形からの回復性がよくなり、圧縮からの回復性も向上すると共に、表面特性のMIU値、SMD値も小さくなり高感性複合布として使用できる可能性を見出した。また、通気抵抗は大きくなり、保温性も向上する結果を得た。耐洗濯性に関しては、絹複合布に後加工を施し、洗濯回数を0,1,5,10,20,30回として複合不織布の構造・形状、力学的性質、吸水性、通気性の洗濯による変化を調べた。細孔径分布のピーク値は洗濯により徐々に高ミクロン側へ移動し、繊維間の空隙が大きくなり、また、洗濯回数はKES法による引張り特性、曲げ特性、剪断特性、圧縮特性、表面特性の各特性値に大きな影響を及ぼし、洗濯回数が増加するに伴い、引張り仕事量、圧縮仕事量は増加し、曲げ剛性、剪断剛性、引っ張り強さは減少した。洗濯20回後に通気抵抗は急激に低下した。外観、風合い、力学的特性なども考慮して総合的に判断すれば今回の試料では洗濯20回が限度であると考えられる。したがって、洗濯耐久性に優れた絹不織布による高感性複合布の製造にはさらに適した後加工の検討を進めなければならないことが分かった。
通信回線と配電線を用いた徘徊性老人の電子保護システムの開発

本年度は、3年間にわたって開発した通信回線を含む電子保護システム全体について、実際に特別養護老人ホ-ムの施設で運用を繰り返し、その信頼性や経済性などについて研究を行った。まず、特別養護老人ホ-ムに設置した電子保護システムに、前年度までにシュミレ-ションを行って確認したパ-ソナルコンピュ-タ-とモデムを接続し、さらにNTTの電話回線を接続した。また実際に監視側コンピュ-タ-(研究室)から施設側コンピュ-タ-をアクセスし、徘徊デ-タの転送収集を平成3年3月から平成4年3月の期間にわたり、繰り返し行った。同時に市販の多機能ポケットベルが作動することを確認し、老人の外出時の救護が平均約10秒程度であることがわかった。これは介護者が、救護のために警戒する出入口に急行し、出入口に設置してある警報解除スイッチを操作した時間である。このことから電子保護システムは、介護者が目を離した隙に徘徊性老人が外出しても、確実に警報を発し介護者も平均10秒以内に急行していることからいって、その有用性が確認できた。つぎに、電話回線を通じて施設側コンピュ-タ-から送られてくる警報デ-タは、収集プログラムの改良を行い、短時間で転送できるようデ-タ圧縮転送方式およびデ-タ処理のプログラムを開発した。なお、監視システムをパ-ソナルコンピュ-タ-で構成できたので、経済性の面で有利である。また今後は、一施設のみならず栃木県圏内の数ケ所の施設間で、ネットワ-クを構築し、電話回線を通じて送られてくる警報デ-タの処理および分析が必要である。また、デ-タの送信時のノイズ等による影響については、ソフトウエアの開発によりその影響を取り除き、確実にデ-タ送信できるシステムに改良した。本年度は、痴呆性徘徊老人の日常の安全を確保し、十分な介護が可能な環境を整えるために電子保護システムの基本的骨格を概略完成することを目標にした研究を行った。同時に特別養護老人ホ-ムや一般家庭でのシステムの応用上の安全性や問題点を検討することにより、以下のような結果を得た。(1)老人の行動の追跡・把握に必要な携帯用発信装置についてはすでに開発したものを一層小型化・軽量化した。なお、より強固なソリッドタイプにして使用上の安全性を向上させた。(2)発信装置を装飾的にも種々のデザインを考えるなど工夫して、できるだけその携帯が目立たないようにするとともに、患者の所持不快感を可能な限り除くようにした。(3)老人の健康状態を把握するために一部開発済みの体温、脈拍、呼吸を測定する装置を改良した。また、測定値をマイクロプロセッサで処理し、異常時のデ-タのみを圧縮記憶して送信できるようにした。なお、健康状態の追跡のための装置と行動追跡用発信装置を一体化した携帯用送信機を開発中である。(4)臨床上の安全性を考慮した計測・処理・送信系の設計法を確立した。また、上記送信機を経て老人から得られる情報を受信する装置と、これをパ-ソナルコンピュ-タで処理するソフトウエアを開発した。(5)介護者に老人の外出を知らせるランプやチャイムによる警報器の改良を行い、信号伝送線路として電源ラインを利用できるようにした。これにより、収容スペ-スに余裕のない一般家庭でも容易に設置できるようにした。また、電話線とポケットベルを併用することにより夜間には警報音で他人の迷惑を掛けないで済むように設計した。本年度は、基本的骨格が概略完成した電子保護システムを基礎に、電話回線とポケットベルを組み合わせて、連絡網の機能を確立することを目標にした研究を行った。まず、前年度に開発した個別の保護システムにパ-ソナルコンピュ-タ-とモデムを接続した。この状態で、電話回線に接続する条件を設定し、繰り返し実験を行いパ-ソナルコンピュ-タ-やモデム等の動作確認のシュミレ-ションを行った。また実際にモデムを通して電話回線に接続し同様の動作を確認した。同時に市販の多機能のポケットベルを施設外で携帯し、実際にバイタルサインをモニタ-したり、老人の外出の際の救護がどのように行い得るかを詳細に検討した。なお、夜間には施設内で介護者用に同上のポケットベルを備え、同様のことを行ってその有用性を確かめた。つぎに、施設側のパ-ソナルコンピュ-タ電話回線を通じて送られてくる施設の状況や、患者の状況が確実に中央の監視所で受信できるように、監視システムをパ-ソナルコンピュ-タ-を中心として構成し、それを有効に稼働させるためのソフトウエアを開発して、実際にデ-タ収集を行った。また、受信デ-タを老人の行動やシステムの分析に役立てるための処理プログラムを開発した。なお、老人の行動および健康状態の追跡のための装置と発信装置と一体化した携帯用送信機を改良し、一層小型、軽量化し、耐久性、耐震性を高めた。その他、送信機を経て老人から得られる情報を受信する装置の改良を行った。また、老人の外出を知らせるランプやチャイムによる警報器の光量や音量が、十分確保できるシステムに改良した。

また実際に監視側コンピュ-タ-(研究室)から施設側コンピュ-タ-をアクセスし、徘徊デ-タの転送収集を平成3年3月から平成4年3月の期間にわたり、繰り返し行った。同時に市販の多機能ポケットベルが作動することを確認し、老人の外出時の救護が平均約10秒程度であることがわかった。これは介護者が、救護のために警戒する出入口に急行し、出入口に設置してある警報解除スイッチを操作した時間である。このことから電子保護システムは、介護者が目を離した隙に徘徊性老人が外出しても、確実に警報を発し介護者も平均10秒以内に急行していることからいって、その有用性が確認できた。つぎに、電話回線を通じて施設側コンピュ-タ-から送られてくる警報デ-タは、収集プログラムの改良を行い、短時間で転送できるようデ-タ圧縮転送方式およびデ-タ処理のプログラムを開発した。なお、監視システムをパ-ソナルコンピュ-タ-で構成できたので、経済性の面で有利である。また今後は、一施設のみならず栃木県圏内の数ケ所の施設間で、ネットワ-クを構築し、電話回線を通じて送られてくる警報デ-タの処理および分析が必要である。また、デ-タの送信時のノイズ等による影響については、ソフトウエアの開発によりその影響を取り除き、確実にデ-タ送信できるシステムに改良した。
骨補填材として不適とされたα型リン酸三カルシウムの再評価

連通気孔を持つα型リン酸三カルシウム(-TCP)フォームの調製がポリウレタンフォーム法を用いることで可能になった。この方法では、-TCPスラリーをウレタンフォーム表面に付着、乾燥させた後、14501550°Cの温度で焼結させる事で-TCPフォームを作成した。この-TCPフォームは90%程度の気孔率および50250kPaという適度な圧縮強度を持っていることがわかった。この-TCPフォームが骨補填材あるいは足場材として適しているか細胞培養実験等で確認することが望まれる。天然の骨と同様の組成を持つリン酸カルシウムに、海綿骨と同じ三次元連通気孔構造を待たせることができれば、非常に優れた骨補填剤になると言われている。3次元連通気孔を持つリン酸カルシウムフォームの作成方法には種々の方法が報告されているが、本研究では、ポリウレタンフォーム法を用いて、種々の温度で焼成し作成したリン酸三カルシウム(α-TCP)フォームの物理的特性および科学的特性を明らかにした。種々の焼成温度で作成したフォームの収縮率、気孔率、圧縮強さ等の物理的特性、粉末X線回折を用いて結晶構造、格子定数等を測定することによって化学的特性を明らかにした。α-TCPスラリーを付着させたポリウレタンフォームを14001550°Cの温度範囲で焼成することでα-TCPフォームを作成した。これらのα-TCPフォームは高い焼成温度ほど焼結により収縮したが、そのすべてが3次元連通気孔を持ったフォームであった。1400°Cで焼成したフォームの気孔率は95%であったのに対して、1550°Cで焼成したフォームの気孔率は90%であった。さらに1500°C以上の温度で焼成した試料では、焼成温度が低い場合は、α-TCP粉末の焼成が完全には進行せず、a-TCP粉末間には多くのマイクロボアが存在のに対して、高い焼成温度の試料では焼成が完全に進行し低い焼成温度で観察されたマイクロボアはほとんど観察されなかった。マイクロボアの存在により低い焼成温度の試料の圧縮強さは50KPaと非常に低かったが、高い焼成温度の試料の圧縮強さは低い焼成温度の試料の5倍の250kPaであった。粉末X線回折により焼結前後の試料の結晶構造や格子定数を調べたが、焼成後電気炉内で徐冷しているにもかかわらず結晶構造や格子定数に変化はななかったことから、焼成の前後で試料の化学的な変化はなかったことが明らかになった。以上の実験結果からポリウレタンフォームを用いて作成したa-TCPフォームは、骨補填剤あるいはティッシュエンジニアリングにおける足場剤として利用できる事が示唆された。また、a-TCPは科学的に反応性が高いので、他のリン酸カルシウムフォーム作成時の前駆物質として有効利用できる可能性がある。研究の目的ハイドロキシアパタイト、炭酸アパタイト、β型リン酸三カルシウム等はリン酸カルシウム系骨補填材として広く使われているが、α型リン酸三カルシウムは反応性が高く、体内での溶解速度が高すぎるために骨補填材として不適であると言われてきた。本研究では、溶解速度は使用粉末の粒径、焼結温度等の試料作成条件を考慮することでコントロールできると考え、リン酸三カルシウムを骨補填材として利用可能にする方法を明らかにする。さらにα型リン酸三カルシウム単体の骨補填材だけでなく、ハイドロキシアパタイトや炭酸アパタイトと共存させた新しい骨補填材の開発も検討する。実験結果平成22年度に溶解度の異なるα型リン酸三カルシウムフォームを作成し、平成23年度は平成22年度に作成したフォームを用いて骨芽細胞様細胞を用いて細胞接着、増殖、分化実験を行う予定であった。しかしながら、人工体液中での試料フォームの溶解度を、主に溶出したカルシウム濃度で測定したところ、本研究で期待していたほどの溶解度の差が得られなかった。そこで、α型リン酸三カルシウムフォームの作成方法をフォームの圧縮強さも考慮した上で再検討した。再検討したフォームの作成条件1.ウレタンフォームにリン酸三カルシウム粉末泥を付着させる時の混水比ウレタンフォームにα型リン酸三カルシウム泥を付着させるときのリン酸カルシウム泥の混水比を変化させると泥状物が乾燥後の粉末の付着形態が変化するため、従来の混水比を(粉末の重量/水の重量)10g/9mLを大きく変化させて資料を焼成した。2.焼成条件(加熱速度、焼成温度、焼成時間、焼成回数)従来の焼成条件は400°Cまでは1°C/min、400°Cから焼成温度までは5°C/min、焼成温度で5時間保持であるが、焼成条件を変化させるとリン酸カルシウム粉末間に存在する微小な気孔の大きさが変化する。以上のことから、α型リン酸三カルシウムフォームの人工体液中での溶解度を制御するためには焼成条件(特に加熱速度と焼成時間)を変化させることが有効であることが明らかになった。

平成24年度も引き続きα型リン酸三カルシウムフォームの焼成条件を検討するとともに骨芽細胞用細胞を用いた細胞接着、増殖、分化実験を行う予定である。ハイドロキシアパタイト、炭酸アパタイト、β型リン酸三カルシウム等はリン酸カルシウム系骨補填材として広く使われているが、α型リン酸三カルシウムは反応性が高く、体内での溶解速度が高すぎるために骨補填材として不適であると言われてきた。本研究では、溶解速度は使用粉末の粒径、焼結温度等の試料作成条件を考慮することでコントロールできると考え、リン酸三カルシウムを骨補填材として利用可能にする方法を明らかにする。平成22,23年度に溶解度の異なるα型リン酸三カルシウムフォームを作成し、平成24年度は平成22年度に作成したフォームを用いて骨芽細胞様細胞を用いて細胞接着、増殖、分化実験を行う予定であった。しかしながら、人工体液中での試料フォームの溶解度を、主に溶出したカルシウム濃度で測定したところ、本研究で期待していたほどの溶解度の差が得られなかった。そこで、α型リン酸三カルシウムフォームの作成方法をフォームの圧縮強さも考慮した上で以下の条件で再検討した。1.ウレタンフォームにリン酸三カルシウム粉末泥を付着させる時の混水比ウレタンフォームにα型リン酸三カルシウム泥を付着させるときのリン酸カルシウム泥の混水比を変化させると泥状物が乾燥後の粉末の付着形態が変化するため。従来の混水比を(粉末の重量/水の重量)10g/9mLを大きく変化させて試料を焼成した。2.焼成条件(加熱速度、焼成温度、焼成時間、焼成回数)従来の焼成条件は400°Cまでは1°C/min、400°Cから焼成温度までは4°C/min、焼成温度で5時間保持であるが、焼成条件を変化させるとリン酸カルシウム粉末間に存在する微小な気孔の大きさが変化する。以上のことから、α型リン酸三カルシウムフォームの人工体液中での溶解度を制御するためには焼成条件(特に加熱速度と焼成時間)を変化させることが有効であることが明らかになった。人工体液中での試料フォームの溶解度を、主に溶出したカルシウム濃度で測定したところ、本研究で期待していたほどの溶解度の差が得られなかった。そこで、α型リン酸三カルシウムフォームの作成方法をフォームの圧縮強さも考慮した上で再検討した。24年度が最終年度であるため、記入しない。α型リン酸三カルシウムフォームの人工体液中での溶解度を制御するためには焼成条件(特に加熱速度と焼成時間)を変化させることが有効であることが明らかになった。