hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
南極氷床コアを用いた氷の高圧下流動特性の研究

本研究の成果を下記のように事項別にまとめた。1、氷床コア氷の融点近くの氷の塑性変形氷床の深部では、氷温も高くかつ静水圧も大きい。このため高圧タンク内でコア氷の塑性変形の実験を行った。その結果、歪速度の応力依存性は1気圧の結果と同じであるが、温度が上ると氷は急激に軟化する(融点下-2°C以上)。また静水圧が増大すると氷は軟化する。従って氷床の深部においては、表面近くの氷とは変形機構が異なり、塑性変形が容易であることが明らかとなった。2、高静水圧力下での格子欠陥の挙動氷の塑性変形を決定する格子欠陥の挙動をX線トポグラフィ法を用いて明らかとした。氷の塑性変形速度は格子欠陥の一種であるSelf-intevsfitialの拡散によって決定される。この拡散係数の静水圧依存性は塑性変形の静水圧依存性と一致することからも支持される。3、空気包接化合物(Air-hydrate)の形成と構造高圧下氷床氷の中に空気分子(O_2とN_2)をゲストとするAir-hydrate結晶が存在する。Air-hydrateは氷中の空気胞がいわば結晶化したものである。この単結晶の構造を高エネルギーX線を使って構造解析を行った。その結果O_2やN_2の占有位置及び占有率を含めたAir-hydrateの構造が明らかとなった。またコア氷を使ってAir-hydrate結晶を高圧下で人工的に形成し、その形成条件を明らかにした。本年度は本研究課題の初年度にあたる。このためまず次の研究を行った。1)南極みずほ基地及びその周辺の地域で採集したコア氷の特性を研究室内において実験的に研究する。2)みずほ基地で採集されたコア氷の解析とレーダーエコーの結果とを比較参照する。3)既存の高圧タンクを利用し、空気・【CO_2】・【CH_4】等の気体が氷体中でどのようにふるまうかを研究する。4)上記装置を利用し空気包接化合物,【CO_2】包接化合物の形成過程を明らかにする。5)上記装置を利用し、融点での氷の形成過程を観察する。以上の研究のうち、1)2)3)については充分な研究成果が得られたと考えている。みずほ基地その他のコア氷の解析及び高圧実験により、1)氷床流動方向と結晶主軸方位分布とは強い関連があり、C軸方向は流動方向に平行になる。2)氷床流動方向と結晶粒の長軸の方向とは一致する。3)レーダーエコー強度の強い方向は結晶粒長軸方向と一致する。4)空気胞の高圧からの解放過程から、空気胞内気圧と氷の塑性変形との関係を明らかにした。一方、空気包接化合物の人工結晶成長は困難を極め、スムーズな展開とはいい難い。しかしながらこの事態は、今だ人工空気包接化合物結晶は育成されていないことから予想されていた。当面自然界に高圧下で存在する結晶構造をX線で調べ、その結果を利用して、人工育成の検出を行う予定である。本年度は本研究課の第2年度であり,以下の研究計画に基づいて研究を行った.1, X線トポグラフィ用の高静水圧装置の設計・製作ならびに高静水圧下における氷結晶中の格子欠陥の挙動の研究. 2,顕微鏡用高圧装置による氷結晶中の空気包接化合物結晶の成長過程の研究. 3,大型高圧タンクによる高静水圧下における氷の変形特性,特に融点近傍における変形特性の研究. 4,格子欠陥および空気包接化合物の存在が氷床の流動特性に及ぼす影響の研究.以上の研究のうち1, 3,については十分な研究成果を挙げることができた.

南極で採取されたコア氷の高圧実験により, 1,静水圧下におけるX線トポグラフ撮影に初めて成功した.静水圧下での格子欠陥の動的観察にはまだ成功していないが,人工氷単結晶を用いて自己格子間分子の平衝濃度の静水圧依存性を明らかにした.2,困難を極めていた空気包接化合物結晶の成長過程の観察に成功した.また,X線回折法によって,その結晶構造を明らかにし,空気分子の存在位置と量を明らかにした. 3,高静水圧下融点近傍における変形特性には,動的な再結晶過程が大きく影響することが明らかになった.上記の成果を得たが,氷床深部の流動特性を総合的に論ずるにはまだデータが不足しており,さらにデータを蓄積し所期の目的を完遂する予定である.本年度は本研究の最終年度にあたる。初年度と二年度の研究の結果、高圧下の氷床氷の流動特性に空気包接化合物(Air-hydrate)が大きな効果を及ぼす可能性が大なることが予想されるに至った。従って、今年度ではAir-hydrateの構造分析、人工的なAir-hydrate結晶の氷結晶中での育成、さらに空気胞を含む氷のマイクロ波誘電特性の研究を行った。これらの研究の成果を下に示す。氷結晶のAir-hydrate単結晶を高エネルギーX線を使って構造解析を行った。その結果、空気分子O_2やN_2はかごの構造がStruetureII型に属するかごのなかに位置する。かごは2種類あり、大きいかごでは分子の占有位置は4ケ所、小さいかごではは1ケ所であること、占有率が80%であることがわかった。主として南極氷床コアを用いて、Air-hydrateの氷結晶中での結晶成長実験を行った。その結果、温度が融点に近いほど、Air-hydrateの結晶成長速度は大きい。静水圧が高くなるほど、Air-hydrateの形成数が大きくなる。またAir-hydrateの形成数は一定以上の空気含有量が必要である、といった事実が明らかとなった。3.マイクロ波誘電特性空気含有量とマイクロ波誘電率の実数部は比例関係にあることが明らかとなった。
行動識別と運動量計測のための携帯型センサシステム

本研究では,日常生活運動量を定量的に評価することが可能な行動分析システムを提案した。本システムは,日常生活の身体活動を拘束せずに計測できる装置を患者に取り付けて,臥位,座位,立位,歩行のような体位の状態や,歩行速度,歩幅,動揺、歩行経路を計測するものである。以下に本研究の成果を述べる。[歩行形態判別装置の開発]歩行時の加速度を測定して,実時間で歩行判別を行うことが可能な装置を開発した。また,判別結果をホルター心電計に記録して心電図と歩行形態との比較を行った。その結果,階段昇りの判別率は平均90%以上となり,本装置の有効性が確認された。[経路修正アルゴリズム]試作した無拘束計測装置で得られた情報から歩行経路を求めた場合の,誤差の推定方法の検討を行った。そして,その推定した誤差を用いた経路修正アルゴリズムを提案し,実験によって経路修正法の評価を行った。その結果,デットレコニングによる歩行経路推定を行うためには,一個のランドマークを活用する方法が有効であることが確認された。[加速度波形を用いた行動識別]身体胸部の加速度波形から,静止(立位/座位),動作(立つ/座る),臥位,歩行,の状態を判別する方法を提案した。次に,試作した無拘束計測装置で行動識別アルゴリズムを実現し,実験によってアルゴリズムの精度の評価を行った。[行動遷移ルールを用いた行動推定法]人間の行動遷移ルールにもとづいて行動推定を行うことで,立位・座位・臥位・歩行を識別する方法を提案した。ここでは,行動遷移ルールを文脈自由文法で表現し自動解析を行った。実験により推定された行動形態に対して,提案した解析方法を順時系列方向と,逆時系列方向に適用することにより,未確定の行動パターンの数を減少させることが可能であることが確認された。本研究は,身体に装着した加速度センサの情報のみを使用して人間の行動識別と歩行形態判別を行い,判別結果をホルダー心電計に書き込むことが可能な携帯型センサシステムを開発することを目的とする.本研究の特徴は,予め種々の動作時の加速度波形をクラスタリング分析によって分類し,測定された波形と比較することによって行動携帯を識別する.そして,分類された行動形態に応じて消費エネルギを算出する.また,このような処理を実時間で行うことによって,記録する情報量を減少させることが可能である.実用化後は,心電図の行動の情報とを組み合わせて診断することが可能となり,心臓病の定量的な診断,薬剤の治療効果判定にも極めて有効となる.さらに,心臓病患者が安全に運動を行うための,運動量計測モニタとしても有効であると考える.平成7年度では,以下のことを行った.1.小型CPUボードを使用した身体加速度計測装置を使用し,歩行,椅子への着席,立ち上がりなどの基本的な動作を行ったときの胸部加速度を測定した.2.デットレコニングによって,人間の歩行経路を修正する手法を提案した.また,人間の行動遷移ルールに基づき,臥位状態,歩行状態,椅子への着席や立ち上がりなどの基本的な動作を推定するためのアルゴリズムを提案した.3.心電図波形と行動形態および運動量との関係を把握するために,行動識別の結果をホルター心電計に記録し,従来の心電図解析装置に適用可能な波形の出力方法を提案した.平成8年度では,平成7年度に開発した実験装置を使用して心臓病患者を対象とした行動形態判別の実験を行う.また,開発した実験装置をさらにに小型軽量化することを考える.本研究では,日常生活運動量を定量的に評価することが可能な行動分析システムを提案した。

本研究は,身体に装着した加速度センサの情報のみを使用して人間の行動識別と歩行形態判別を行い,判別結果をホルター心電計に書き込むことが可能な携帯型センサシステムを開発することを目的とする.本研究の特徴は,予め種々の動作時の加速度波形をクラスタリング分析によって分類し,測定された波形と比較することによって行動形態を識別する.このような処理を行うことによって,分類された行動形態に応じて消費エネルギを算出することが可能となる.平成8年度では,以下のことを行った.1.歩行形態判別を実時間で行うアルゴリズムを組み込んだ,携帯型歩行判別システムを試作した.本システムは,CPU,A/Dコンバータ,メモリカード,アンプによって構成され,アルカリ単4乾電池1本で動作する.大きさは,57mm×100mm×18mmであり,日常生活には支障をきたさないと考える.2.健常人に上記の装置を装着し,平地歩行,階段昇降動作を行った時の腰部の加速度波形を計測して歩行形態判別を行った.同時に,被験者の心電図を測定し,歩行形態判別結果と心電図波形をホルター心電計に記録する実験を行った.3.ホルター心電計に記録された歩行形態と,心電図波形から得られる心拍数,STレベル変化との関係を把握することが可能であることを確認した.以上のような結果から,本研究で開発した計測システムは無拘束で歩行判別と心電図との関係を把握することが可能であり,心臓病などの定量的な診断に有効であると考えられる.今後は,計測システムの高性能化と,実際の患者を対象とした実験を行う必要がある.
管内圧縮波の長距離非線形伝播における形成衝撃波の消滅現象の解明

急激な圧力変動を伴う圧縮波、衝撃波や膨張波は総称して圧力波と呼ばれ、これらの圧力波が長い管路(パイプラインやトンネル)を伝播する際の急激な圧力変動を制御するには、伝播過程における圧力波の強さの減衰や波面の時間的変形、すなわち波動伝播の非線形現象、形成衝撃波の消滅現象を正確に知ることが必要である。本研究では、レーザー作動干渉計を用いた詳細な実験を用い、極めて長い管内を伝播する圧力波の波面変形に関する形成衝撃波の消滅現象、非線形現象、非定常境界層の遷移現象の詳細な測定を行い有益なデータを得た。急激な圧力上昇を伴う圧縮波や衝撃波などの圧力波が管内を長距離伝播する際(パイプラインや長大トンネル)の急激な圧力変動を正確に予測するには、その非線形伝播過程における圧力波の非線形現象を正確に知ることが必要である。平成24年度の成果を踏まえ、平成25年度は、まず波動シミュレーターの56×56mmの矩形管を最大長さ61mに延長し、きわめて長い管路内を伝播する弱い圧力波の測定を可能にした。レーザー差動干渉計を、管内を伝播する圧力波(圧縮波、衝撃波)の背後に発達する流れの助走部、および管内流れの発達部の非定常測定をすることにより、非定常流れの層流から乱流への遷移現象を詳細に測定できるように改良発展させた。さらに、波動シミュレーターとレーザー差動干渉計を組み合わせることにより、極めて長い管路内を伝播する圧力波の波動伝播、特に長距離非線形伝播により形成される非定常境界層の層流・乱流遷移現象の詳細な計測を行い、その伝播特性を明らかにした。その結果、非定常境界層の遷移開始時間と伝播圧力波形の減衰開始時間の測定により、非定常境界層の遷移現象と伝播圧力波形との関係を実験的に初めて明らかにした。平成24年度は、まず内径16mm、最大長さ100mの極めて長い管路内を伝播する弱い衝撃波における距離減衰・非線形特性を模型実験により解析した。その結果、衝撃波の形成距離、及び衝撃波の強さの最大値は、初期波面前面の形状の影響を受け、また、衝撃波の消滅する距離は、初期波面の形状には関係なく初期強さが大きいほど長くなることがわかった。多孔管を設置することにより、衝撃波が圧縮波に遷移したのちの圧縮波の波面の減衰がさらに促進されることが実験的に確認、その多孔管の設置位置は圧力波の波面の圧力の時間的勾配が大きいところが最も効果的であることがわかった。つぎに、56×56mmの矩形管内を長距離伝播する圧縮波の背後の非定常流れをレーザー作動干渉計を用いた詳細な測定を行うことにより、管内を伝播する圧力波の波面変形に関する非定常境界層の遷移現象の有益なデータを得た。その結果、圧力波形のオーバーシュート、境界層内の空間的な変化、主流との相対密度から導き出した遷移の終了時間から非定常境界層の遷移レイノルズ数のデータを得るとともに、極めて長い管路内を伝播した圧縮波の背後の非定常境界層の遷移特性を明らかにした。急激な圧力上昇を伴う圧縮波や衝撃波などの圧力波が管内を長距離伝播する際の急激な圧力変動を正確に予測するには、その非線形伝播過程における圧力波の強さの減衰や波面の時間的変形、すなわち波動伝播の非線形現象を正確に知ることが必要である。平成25年度までの成果を踏まえ、平成26年度は、レーザー差動干渉計を用い、極めて長い管路内を伝播する圧力波の波動伝播、特に長距離非線形伝播により形成される衝撃波の消滅現象に関係する圧力波背後の非定常流れの境界層の遷移現象の影響を明らかにした。すなわち、圧縮波の長距離伝播の波面の変形については、圧縮波が長距離を伝播することで、非線形効果により波面が切り立ち、波面の一部が衝撃波へと遷移することや距離減衰が確認された。さらに、非定常流れの境界層の遷移については、層流境界層の間にある乱流遷移開始時間と圧力波形から求めた圧力が極大になる時間の関係より、圧力波形が非定常境界層の遷移に影響を与えているということが確認できた。境界層内で緩やかな密度上昇が急激な上昇になり、再び緩やかに上昇し始める現象が確認できた。この時、境界層プロファイルが層流から乱流に変化し、さらに乱流から層流に逆遷移しているものと考えられる。測定された密度波形から境界層の形を見積もることができ、さらに密度波形からの遷移時間を用い、圧力波の構造図を導くことにより境界層内の状態を推測することができた。

圧縮性流体力学平成25年度の研究実施計画の各項目に関して、1.波動シミュレーターの波動伝播管を56×56mmの矩形管と設定し、長距離伝播がシミュレートできるように長さ/内径比が1089倍の61mとすることができた。2.波動シミュレーターの波動伝播管内を伝播する圧力波の非線形効果を測定するため、高感度圧力変換器を波動伝播管に取り付け、波動伝播管ないの圧力変動をメモリハイコーダで記録測定した。その結果、波動伝播管56×56mmの矩形管内を長距離伝播したときの伝播圧力波に対し、波面形状の非線形変形およびその伝播特性に関する基礎的資料を得た。3.非常に長い管路内を伝播する圧力波の特性を明らかにするために、レーザー差動干渉計による非定常の密度測定から、管内の非定常流れの層流・乱流遷移現象を明らかにした。さらに、壁面からの測定位置を変更して、背後に発達する非定常境界の助走部における、境界層の層流・乱流遷移を測定し、非定常境界層の遷移開始時間と伝播圧力波形の減衰開始時間の測定により、非定常境界層の遷移現象と伝播圧力波形との関係を実験的に初めて明らかにした。平成24年度の研究実施計画の各項目に関して、1.波動シミュレーターの波動伝播管を内径16mmの円管と設定し、長距離伝播がシミュレートできるように長さ/内径比が6250倍の100mとすることができた。2.波動シミュレーターを改良し、初期条件としての任意の強さ及び波面形状の圧力波波形に関する基礎的資料を得た。3.波動シミュレーターの波動伝播管内を伝播する圧力波の非線形効果を測定するため、高感度圧力変換器を波動伝播管に取り付け測定管路部を作製し、波動伝播管において、詳細測定用管路部の設置場所を移動した測定をメモリハイコーダで記録測定した。4.非常に長い管路内を伝播する圧力波の特性を明らかにするために、レーザー作動干渉計を用いた詳細な測定により、伝播する圧縮波の非線形現象と初期圧縮波の波面構造の関連に関する基礎的資料を得た。平成24,25年度の成果を踏まえ、レーザー差動干渉計を、管内を伝播する圧力波(圧縮波、衝撃波)の背後に発達する流れの発達部の非定常測定をすることにより、形成衝撃波の消滅現象時における、圧力波背後の流れの層流から乱流への遷移現象あるいは逆遷移現象を解明する。1.波動シミュレーターの波動伝播管をさらに延長し、形成衝撃波の消滅現象における圧力波形の圧力変動をメモリハイコーダで記録測定する。2.レーザー差動干渉計による非定常の密度測定から、形成衝撃波の消滅時における管内の非定常境界層流れの層流・乱流遷移現象を明らかにする3.測定された密度変動をFFT分析器を用いてパワースペクトル解析を行う。さらに、壁面からの測定位置を変更して、背後に発達する非定常境界の助走部における、境界層の層流・乱流遷移を測定する。4.圧縮波の非線形効果、壁面の定常・非定常摩擦、壁面の熱伝達及び壁面の構造を考慮した数値解析を行う。平成24年度の成果を踏まえ、レーザー差動干渉計を、管内を伝播する圧力波(圧縮波、衝撃波)の背後に発達する流れの助走部、および管内流れの発達部の非定常測定をすることにより、非定常流れの層流から乱流への遷移現象あるいは逆遷移現象を詳細に測定できるように改良発展させる。さらに、波動シミュレーターとレーザー差動干渉計を組み合わせることにより、極めて長い管路内を伝播する圧力波の波動伝播、特に長距離非線形伝播により形成される衝撃波の消滅現象に対する圧力波背後の非定常流れの層流・乱流遷移現象の影響を明らかにする。1.波動シミュレーターの波動伝播管をさらに延長し、圧縮波の長距離伝播した後の圧縮波背後に発達する非定常流れの密度変化を測定し、メモリハイコーダで記録測定する。
人工的な糖鎖修飾法を利用した傷害組織への細胞・薬剤・遺伝子輸送システムの開発

昨年度には,心筋傷害モデルマウスである虚血再灌流モデルマウスを作製し,その心臓における傷害部位への骨髄細胞の集積を検討した.その結果,細胞表へ人工的にGlcNAc糖鎖を修飾した髄細胞は,未修飾の骨髄細胞よりも多く心筋傷害部位へと集積していることが示された.しかし,GlcNAcを修飾しても傷害心筋部位へ集積する骨髄細胞はまだ少なく,大部分の骨髄細胞は肝臓や脾臓に集積していた.そこで本年度は,傷害心筋部位に集積する骨髄細胞をいかに増やすことが出来るかを目指し,研究を行った.申請者は,このin vivoにおける細胞輸送システムを確立するためには,生体内での糖鎖やレクチンの発現調節や機能を理解する必要性があると考え,研究従事機関を理化学研究所・基幹研究所のシステム糖鎖生物学研究グループ・疾患糖鎖研究チーム(受入研究者;谷口直之)に変更した.そして申請者は,再生の機序として炎症が重要な役割を果たすということから,心筋傷害による炎症反応により,心筋細胞側のGlcNAc結合分子や骨髄細胞側の糖鎖の発現が影響を受けている可能性を考えた.そこで申請者は,当研究チームが所有している炎症性疾患に関連した糖転移酵素ノックアウトマウスを用いて、炎症性細胞の解析を行った.具体的には,タンパク質における糖鎖付加の解析をするためにレクチンを用いたレクチンブロッティング及び細胞や組織のレクチン染色を行う.さらに炎症性細胞の機能解析のためにELISA kitを用いた.その結果,コアフコースを付加する糖転移酵素の発現が低下すると,炎症反応が低下する可能性が推測された.これら解析により,炎症性細胞における糖鎖の発現変化が,これらの細胞の機能変化を引き起こす可能性が考えられた.よってのこれまでの2年間の研究成果より,糖鎖-レクチンの相互作用を用いた細胞輸送システムを臨床応用へと近づけることが出来たのではないかと思われる.本研究では,骨髄細胞移植の対象患者に対して,より侵襲の少ない移植法を提供し,移植した骨髄細胞をより多く傷害部位へと集積させることにより,機能改善効果を増強することを目的とし,研究を行っている.そしてその解決方策に,骨髄細胞を心筋細胞へと効率的に集積させるツールとして,生体内に存在する糖鎖とレクチンの相互作用に着目し,研究を行った.そこで,これまでのin vitroで得られた,糖鎖工学を用いた骨髄細胞の心筋組織への効率的良い集積に関する研究成果(Kobayashi S, et al.Biomaterials.30:574-582,2009)をさらに臨床応用へつなげるため,モデルマウスを用いたin vivoにおける検討を行った.実験方法はC57BL/6マウスを用い,その左冠動脈を30分間結紮した後,再灌流を行う虚血再灌流による心筋傷害モデルを作製した.それと平行して,同じくC57BL/6マウスから骨髄細胞を採取した後PKH26で蛍光標識を行い,そこへin vitroでの検討で用いたGlcNAc糖鎖を修飾した.そのGlcNAc糖鎖修飾を行った骨髄細胞,または未修飾の骨髄細胞を約3×10^6個末梢から投与し,48時間後に心臓,肝臓,脾臓及び肺を摘出して凍結切片を作製して,蛍光顕微鏡観察にて心筋傷害部位に集積した骨髄細胞数を評価した.その結果,in vivoにおける検討においても,GlcNAc糖鎖修飾を行った骨髄細胞は未修飾の骨髄細胞よりも心筋傷害部位への集積が増加していることが示された.この結果から,生体内においても細胞表面にGlcNAcを修飾した骨髄細胞が,心筋組織にも集積する可能性が推測された.今後はより多くの細胞を心筋傷害部位へと集積させられるかという点が課題となると考えている.昨年度には,心筋傷害モデルマウスである虚血再灌流モデルマウスを作製し,その心臓における傷害部位への骨髄細胞の集積を検討した.その結果,細胞表へ人工的にGlcNAc糖鎖を修飾した髄細胞は,未修飾の骨髄細胞よりも多く心筋傷害部位へと集積していることが示された.しかし,GlcNAcを修飾しても傷害心筋部位へ集積する骨髄細胞はまだ少なく,大部分の骨髄細胞は肝臓や脾臓に集積していた.そこで本年度は,傷害心筋部位に集積する骨髄細胞をいかに増やすことが出来るかを目指し,研究を行った.申請者は,このin vivoにおける細胞輸送システムを確立するためには,生体内での糖鎖やレクチンの発現調節や機能を理解する必要性があると考え,研究従事機関を理化学研究所・基幹研究所のシステム糖鎖生物学研究グループ・疾患糖鎖研究チーム(受入研究者;谷口直之)に変更した.そして申請者は,再生の機序として炎症が重要な役割を果たすということから,心筋傷害による炎症反応により,心筋細胞側のGlcNAc結合分子や骨髄細胞側の糖鎖の発現が影響を受けている可能性を考えた.そこで申請者は,当研究チームが所有している炎症性疾患に関連した糖転移酵素ノックアウトマウスを用いて、炎症性細胞の解析を行った.具体的には,タンパク質における糖鎖付加の解析をするためにレクチンを用いたレクチンブロッティング及び細胞や組織のレクチン染色を行う.さらに炎症性細胞の機能解析のためにELISA kitを用いた.その結果,コアフコースを付加する糖転移酵素の発現が低下すると,炎症反応が低下する可能性が推測された.これら解析により,炎症性細胞における糖鎖の発現変化が,これらの細胞の機能変化を引き起こす可能性が考えられた.よってのこれまでの2年間の研究成果より,糖鎖-
心筋におけるミオシン軽鎖リン酸化酵素とミオシン軽鎖リン酸化の機能的意義の検討

心筋におけるミオシン軽鎖リン酸化酵素(MLCK)の機能的意義は未だ明らかではない。心筋細胞除膜標本を用いた研究では、軽鎖のリン酸化により収縮力のカルシウム感受性が増強することが証明されている。一方、平滑筋においてMLCKが直接ミオシン分子に結合して、ATP水解活性を増強することが最近報告され注目されている。MLCK分子は、中央部にリン酸化酵素部位、アミノ末端側にアクチン結合部位、カルボキシル末端側にミオシン結合部位を持つ多機能タンパクである。本研究の目的は、心筋においてミオシン分子機能に対するMLCKの軽鎖リン酸化を介さない作用を解析することである。ウシ胃平滑筋MLCKのcDNAを用いて、リン酸化酵素活性部位を含まずミオシン結合部位のみをふくむカルボキシル末端側断片(MF)を、大腸菌に発現・精製した。ラット心筋より精製したミオシンの分子機能を、アクチン活性化ATPase活性と、in vitro motility assayにおける蛍光アクチンフィラメントの滑り速度で定量化し、MFの効果を検討した。5μmol/LのMF存在下では、アクチン活性化ATPase活性には差がなかったが、滑り速度は22%増加した(46±0.4 v.s. 5.6±0.5,p<0.01)。しかも、ミオシン軽鎖リン酸化のレベルに変化はなかった。この結果は、心筋ミオシンにおいてもMLCKは軽鎖リン酸化を介さないメカニズムで、分子モーター機能を修飾することを示す。今回発現させたMLCK断片は、平滑筋細胞ではテロキンというタンパクとして発現しており、ミオシン分子の頭部・尾部接合部(subfragment-2)に結合して分子のコンフォメーションを変化させることが示唆されている。心筋においてもMLCKはミオシン分子に直接作用して、収縮機能を調節している可能性が示唆される。心筋ミリオシンにおける軽鎖リン酸化の分子機能を検討する上で、ミオシン軽鎖アイソフォームの機能的差異を理解することは重要である。我々は重鎖が共通で軽鎖のみが異なる心筋ミオシンを用いて、ミオシン1分子当たりの発生張力をレーザートラップで計測し、軽鎖アイソフォームの機能的意義を検討した。ラットの心房筋と心室筋から精製したミオシンは重鎖が共通で、軽鎖のみが異なる。心室筋型軽鎖を持つミオシン分子(V)は、心房筋型軽鎖を持つミオシン(A)よりも、1分子当たりの平均発生張力が大きく、これはVミオシンの方がAミオシンよりもアクチンと結合して張力を発揮している持続時間が長いためであることが明らかとなった。このことは、より高い圧負荷に曝される心室筋の方が大きな張力を発生できるよう適応していると考えられる(Yamashita S, et al. Cardiovasc Res.2003)。我々は、単離したラット心筋細胞の発生張力を、独自に開発したカーボンファイバーを用いて計測する手法を開発した(Yasuda S, et al. Am J Physiol.2003)。さらに、単短縮(twitch)中の心筋細胞長をフィードバック調節することにより、等長性収縮と細胞内Ca濃度を同時に計測する実験系を完成させ、低い負荷での自由収縮では、等長性収縮よりも最大細胞内Ca濃度が高いが、その持続時間が短いことを明らかにした(Yasuda S, et al. Am J Physiol.2003)。

また、単収縮中の心筋細胞長を調節することにより、生理的な負荷条件下での単一心筋細胞の仕事量を計測し、単一心筋細胞の力・筋長関係は、心臓で得られた圧・容積関係に近似し、仕事量を負荷に応じて変化させる心臓の適応能力は、個々の心筋細胞の特性によることを証明した(Nishimura S et al. Am J Physiol.2004)。心筋におけるミオシン軽鎖リン酸化酵素(MLCK)の機能的意義は未だ明らかではない。心筋細胞除膜標本を用いた研究では、軽鎖のリン酸化により収縮力のカルシウム感受性が増強することが証明されている。一方、平滑筋においてMLCKが直接ミオシン分子に結合して、ATP水解活性を増強することが最近報告され注目されている。MLCK分子は、中央部にリン酸化酵素部位、アミノ末端側にアクチン結合部位、カルボキシル末端側にミオシン結合部位を持つ多機能タンパクである。本研究の目的は、心筋においてミオシン分子機能に対するMLCKの軽鎖リン酸化を介さない作用を解析することである。ウシ胃平滑筋MLCKのcDNAを用いて、リン酸化酵素活性部位を含まずミオシン結合部位のみをふくむカルボキシル末端側断片(MF)を、大腸菌に発現・精製した。ラット心筋より精製したミオシンの分子機能を、アクチン活性化ATPase活性と、in vitro motility assayにおける蛍光アクチンフィラメントの滑り速度で定量化し、MFの効果を検討した。5μmol/LのMF存在下では、アクチン活性化ATPase活性には差がなかったが、滑り速度は22%増加した(4.6±0.4v.s.5.6±0.5μm/sec, p<0.01)。しかも、ミオシン軽鎖リン酸化のレベルに変化はなかった。この結果は、心筋ミオシンにおいてもMLCKは軽鎖リン酸化を介さないメカニズムで、分子モーター機能を修飾することを示す。今回発現させたMLCK断片は、平滑筋細胞ではテロキンというタンパクとして発現しており、ミオシン分子の頭部・尾部接合部(subfragment-2)に結合して分子のコンフォメーションを変化させることが示唆されている。心筋においてもMLCKはミオシン分子に直接作用して、収縮機能を調節している可能性が示唆される。
計算機の高度利用に関する総合的研究

本研究は、大学間協力研究として計算機のソフトウェアとハードウェアを総合的に研究するために昭和62年度よりスタートした。相手校は茨城大学と大学間協定を有するアラバマ大学バーミングハム校(UAB)である。期間は3年間で、参加者は双方合せて12名である。期間中、茨城大学より延べ6名がUABを訪問し、UABより6名が茨城大学を訪問した。研究分野は、(1)アルゴリズム、(2)言語、(3)ニューロコンピューティング、(4)エキスパートシステム、(5)キューブによる計算機結合方式に大別される。以下、順を追って成果の概要を述べる。(1)アルゴリズム.この分野は主に高岡が研究を行なった。1つは2次元のパタンマッチング問題で高速アルゴリズムを開発し、CACMの1989年の9月号に発表した。他の1つは、全最短路問題に対する高性能の並列アルゴリズムを開発した。これは、n頂点のグラフの全最短路問題を0(n^<2.5>)のプロセッサ数で、0(loglog n)平均時間で解くものである。(4)エキスパートシステム.この分野の研究は林とDeyが行なった。1つは林によるニューラルネットワークよりIF-THENルールを抽出する研究であり、電気学会論文誌に発表された。他の1つは、林とDeyによるファジィ理論を用いた医療診断に関する研究である。この内容は1988年のIEEE Int.Conf.on Systems,Man and Cyberneticsで発表された。(5)キューブによる計算機結合方式.この研究は玉木とSpragueによって行なわれた。この研究により、ハイパーキューブの頂点対の辺を共有しない経路による結合が可能となるための必要十分条件を考えた。これにより、キューブ結合計算機上のアルゴリズム設計の指針が得られた。この結果は近い将来、学術雑誌に発表予定である。以上3年間にわたった協同研究により、多くの研究成果を挙げることができ、有意義であった。その期間の最終年に、相手校のDey氏は別の大学へ移るということもあり、3年間という期間の経過も感じられる。研究設備についていうと、UABの計算機科学科は並列計算機Sequent Balance(30プロセッサ)を有しており、並列処理の経験を得るのに大変有効であった。そのおかげで、茨城大学情報工学科でもSequent Symmetry(20プロセッサ)を平成2年3月に導入し、旧機種のVAXからスムーズに移行できた。この新しい並列計算機は今後当学科で並列処理の研究に大きな役割を果すものと期待され、上記の研究成果と共に、今後の当学科の研究方向に大きな影響を与えるものと言えよう。最後に研究者の相互訪問について一言。UABからの研究者を茨城大学工学部の職員集会所にお泊めした。この建物は戦前からの木造のもので、老朽化している。我々がUABの立派な宿舎に泊めて頂いたことから考えて、我々の学部にも国際交流会館のようなものの建設を望まずにはいられない。われわれのように学部が数ケ所に分散した大学では、国際交流会館は大学本部の都市に設置されるのみで、各学部までは及ばないのが現状である。このことが、3年間の大変有意義であった研究の中での唯一つの問題点となった。茨城大学とアラバマ大学バーミングハム校との間の大学間協定に準拠し,本学における情報工学科と相手校における計算機情報科学科の双方の研究財産を持ち寄り,研究レベルでの共有産をつくり上げる.双方ともに計算機のソフトとハードの性能を向上させるという研究目的を有するが,その目的に至る方法や考え方に異質な面があるので,両者の接触は限りない研究上の進展をもたらすものと予想される.高岡は,プログラム証明におけるホーア論理の分割法を考案し,プログラム証明の高速化に役立つ理論を得た.この結在はclnformation Processing Lettersに掲載された.この他, FFTや組合せアルゴリズムの高速化についていくつかの成果を得た.さらに,並列言語Adaを用いたいくつかの並列アリゴリズムをアラバマ大バーミングハム校(UAB)の計算機シークェントの上で開発し,また2レベル文法についてUAB助教授Bryant氏と協同研究を行なった.松山は,パターン情報処理と並列計算機のファイングレイン方式にこの1年を費した.昭和62年9月10月にUABを訪問した折りにUABのJones,Reilly両教授との討論により,松山が研究を進めている可変領域ベクトル量子化(電子情報通信学会誌に発表)は,パターン情報処理に対する並列バックプロパゲーションとなっていることが明らかになった.これはUAB側が研究しているニューロコンピュータと極めて関連が深く,今後の研究活力への有力な足場となった.林は,エキスパートシステムの核となる推論エンジンの多機北化及び高速化に関する研究を行なった.特にOPS5と似た文法をもた,バックトラッキング等に柔軟な構造をもつ制御メカニズムの実現と推論の並列化による高速化について重点的に考察した.これらの結果はACMの学会発表等,計5編の報告にまとめられたが,うち4編はUAB助教授Dey氏との共著である.玉木は,論理プログラムの並列実行方式について2つのアプローチから研究を行なった. 1つはGHCのような並列論理型言語に変換してから実行するものであり,他の1つはOR木の探索を分散処理によって行なうものである.これらの結果は国際論理プログラミング学会等で発表された.滑川は,コンピュータネットワークにおいて新しいプロトコルの実現等に成果を得た.これにより,学科の主力機VAX11/785とパソコンとの間のネットワークが可能となった.これらの結果は,計算機の高度利用に大きく頁献するものである.

本研究は、大学間協力研究として計算機のソフトウェアとハードウェアを総合的に研究するために昭和62年度よりスタートした。相手校は茨城大学と大学間協定を有するアラバマ大学バーミングハム校(UAB)である。期間は3年間で、参加者は双方合せて12名である。期間中、茨城大学より延べ6名がUABを訪問し、UABより6名が茨城大学を訪問した。研究分野は、(1)アルゴリズム、(2)言語、(3)ニューロコンピューティング、(4)エキスパートシステム、(5)キューブによる計算機結合方式に大別される。以下、順を追って成果の概要を述べる。(1)アルゴリズム.この分野は主に高岡が研究を行なった。1つは2次元のパタンマッチング問題で高速アルゴリズムを開発し、CACMの1989年の9月号に発表した。他の1つは、全最短路問題に対する高性能の並列アルゴリズムを開発した。これは、n頂点のグラフの全最短路問題を0(n^<2.5>)のプロセッサ数で、0(loglog n)平均時間で解くものである。(4)エキスパートシステム.この分野の研究は林とDeyが行なった。1つは林によるニューラルネットワークよりIF-THENルールを抽出する研究であり、電気学会論文誌に発表された。他の1つは、林とDeyによるファジィ理論を用いた医療診断に関する研究である。この内容は1988年のIEEE Int.Conf.on Systems,Man and Cyberneticsで発表された。(5)キューブによる計算機結合方式.この研究は玉木とSpragueによって行なわれた。この研究により、ハイパーキューブの頂点対の辺を共有しない経路による結合が可能となるための必要十分条件を考えた。これにより、キューブ結合計算機上のアルゴリズム設計の指針が得られた。この結果は近い将来、学術雑誌に発表予定である。以上3年間にわたった協同研究により、多くの研究成果を挙げることができ、有意義であった。その期間の最終年に、相手校のDey氏は別の大学へ移るということもあり、3年間という期間の経過も感じられる。研究設備についていうと、UABの計算機科学科は並列計算機Sequent Balance(30プロセッサ)を有しており、並列処理の経験を得るのに大変有効であった。そのおかげで、茨城大学情報工学科でもSequent Symmetry(20プロセッサ)を平成2年3月に導入し、旧機種のVAXからスムーズに移行できた。この新しい並列計算機は今後当学科で並列処理の研究に大きな役割を果すものと期待され、上記の研究成果と共に、今後の当学科の研究方向に大きな影響を与えるものと言えよう。最後に研究者の相互訪問について一言。UABからの研究者を茨城大学工学部の職員集会所にお泊めした。この建物は戦前からの木造のもので、老朽化している。
パラジウム触媒を用いたヒドリド転移型アレン変換反応の開発と応用

アレン化合物はその炭素-炭素二重結合の特異な反応性から有機合成上重要なビルディングブロックの1つとして注目されている。一般に、アレン化合物はプロパルギルエステル誘導体と有機銅試薬のS_N2'反応により合成される。しかし、この従来法は低温条件でカルバニオンを発生させる必要があることから、その置換基には制限がある。我々は、様々な有機ハライドに対しアレニル基導入が行えるより一般的な汎用性の高い分子変換反応の開発を目指して、研究を進めてきた結果、プロパルギルアミンがパラジウム触媒下、アレンに変換されることを見出した。本反応では、窒素に隣接するC-Hσ結合にパラジウムが酸化的付加し、生成したヒドリドが炭素-炭素三重結合へS_N2'反応することでアレン化合物に変換されるため、プロパルギルアミンをアレン等価体として扱うことができ、様々な有機ハライドに対して園頭反応を利用してプロパルギルアミンを導入後、アレン変換できる非常に汎用性の高い分子変換反応である。しかしながら、本反応では園頭反応とアレン変換反応の2段階反応が必要であった。そこで、本特定領域研究(平成18年度)公募研究では、様々な有機ハライドに対して直接アレニル基を導入できる高度分子変換反応を検討した。我々は高度に電子不足ホウ素クラスターであるカルボラン骨格に注目し、新たにカルボラン含有二座型電子不足りん配位子をジリチオ化オルトカルボランから合成し反応を検討したところ、それぞれアレン化合物のみを6099%の収率で得ることに成功した。
地域医療における需給評価手法の開発：NDBを活用した将来予測モデル構築

本研究は、地域医療の持続可能性の観点から、医療需給の予測を行い、将来におけるギャップを評価するための手法開発を試みるものである。研究初年度である本年度において、まず第一に、全国のレセプト情報を集積したNDBへアクセスするための厚生労働省への利用者登録、所属研究機関での倫理審査等の諸手続きを実施した。第二に、NDBの解析を実施し、疾患別・地域別の受療数について悉皆性が高くより詳細なデータを分析することができた。解析では医療計画に資するデータ提供を目的と、5疾病5事業の対象である脳卒中と急性期心筋梗塞患者数を例に予測を行った。具体的にはNDBの解析によって受療数を導出し、国立社会保障・人口問題研究所による人口推計を基に、患者数と医療費の予測を試みた。その結果、二次医療圏によっては医療費と患者数のピークが一致しない可能性を指摘できた。この事から、医療費の変化を議論する際は、人口や患者数の変化から推察するのではなく、医療費を独立に予測する必要があると考えられる。しかし、当該年度の分析ではレセプト病名を用いて患者数を抽出しており、その推計手法の妥当性を検証する必要がある。今後は病名以外の診療行為や医薬品処方の組合せを考慮した病名決定ロジックの検討が必要であると考える。また、供給量の予測としては専門医師数の地域別予測モデルの構築を検討している。本年度は、先行研究のレビューを行い、モデルのパラメータ設定に必要な値として、学会公開情報や基幹統計からデータ収集を行った。本手法の開発により、詳細な受療動向の抽出が可能である。NDBの解析を、政策立案の支援に役立てるための方法論のひとつとして提示するとともに、将来需給バランスの評価を行うための手法論についての提案を行いたいと考えている。研究初年度である2018年度は、本研究の鍵となるNDBへアクセスするための体制整備に加え、予測モデル構築についての実現可能性の検証を目的とした。研究に関して、所属研究機関での倫理審査の承認、NDB利用に関する厚生労働省の承認を得ることができ、協力研究者らとの連携によってモデル構築に必要なデータの抽出を試みることができた。二次医療圏別、性・年齢別のデータとしての利用可能性を確認したものの、先行研究で指摘されている通り、レセプト病名での抽出では妥当性に欠けることが課題として挙げられる。新たにデータベース等IT技術研究者との連携体制を構築し、病名決定ロジックや抽出方法についての検討を進めていく。また、解析結果については地理情報システムを使用し、基幹統計情報と組み合わせた可視化手法について検討している。2018年度は代表者の所属機関異動に伴い、地図情報関連のデータ取得が遅れているが、研究全体への進捗には影響がないものと考えている。2019年度については、計画書に則り研究を推進する予定である。具体的な方針としては、引き続き医療計画における5疾病を対象として、1NDBを使用した受療動向抽出、2将来需要予測(需要の量、発生地域の予測)、3関連専門医数(脳外科、循環器等)の予測モデル構築、に順次取り組んでいく。これらは制度の改正などの影響を大いに受けるため、書籍、学会、研究会等の参加による情報収集や議論を経て、モデルや手法論へ還元していく。

二次医療圏別、性・年齢別のデータとしての利用可能性を確認したものの、先行研究で指摘されている通り、レセプト病名での抽出では妥当性に欠けることが課題として挙げられる。新たにデータベース等IT技術研究者との連携体制を構築し、病名決定ロジックや抽出方法についての検討を進めていく。また、解析結果については地理情報システムを使用し、基幹統計情報と組み合わせた可視化手法について検討している。2018年度は代表者の所属機関異動に伴い、地図情報関連のデータ取得が遅れているが、研究全体への進捗には影響がないものと考えている。2019年度については、計画書に則り研究を推進する予定である。具体的な方針としては、引き続き医療計画における5疾病を対象として、1NDBを使用した受療動向抽出、2将来需要予測(需要の量、発生地域の予測)、3関連専門医数(脳外科、循環器等)の予測モデル構築、に順次取り組んでいく。これらは制度の改正などの影響を大いに受けるため、書籍、学会、研究会等の参加による情報収集や議論を経て、モデルや手法論へ還元していく。代表者の所属研究機関異動に伴い、PCやライセンスが別経路で調達可能となった。そのため、初年度に予定していた機器購入や地図情報データ等にかかる物品費については購入を見合わせた。物品費は所属組織が保有していない設備やリソース状況を鑑み、精査した上で必要なデータ購入費等に充てる予定である。
博物館教育・普及事業の事例分析と日本の伝統文化に関する先駆的教育・普及理論の構築

アンケート調査に基づき抽出した国内外の主な博物館・美術館等における教育・普及事業の現地調査を通し、博物館教育・普及事業の現状と課題を明確化させた。また、国内外の博物館関係者らとの連携により、国の違いによる伝統と文化の多様性の意義を確認するとともに、そこから日本の伝統文化に関する先駆的教育・普及理論のあるべき姿を提示した。さらに、新たな古美術鑑賞法や実践的な博物館教育・普及プログラムを制作・実施した。本研究は、期間を4ヵ年とし、その期間内に日本全国のみならず世界の博物館・美術館で行われている先駆的博物館教育・普及(広報活動を含む)事業事例を網羅的に収集し、その事業内容を分類し、分析を行う。その結果にもとづいて、わが国特有の古美術・伝統文化への理解を深めるための独創的かつ先駆的な博物館教育理論を構築することを目的とする。さらに、博物館が来館者および広く一般の人々に何を発信していくべきなのか、という社会的な課題に対し、博物館が発行する普及(広報)印刷物やワークショップ等さまざまなツールの組み合わせの分析を通し、実践的な博物館教育・普及活動のあり方を提示する。本年度の研究実績の概要は、以下の通りである。1、文献資料の収集本研究にかかわる国内外の文献として書籍147冊、研究論文334件を収集しデータベース化を図った。2、国内外の博物館・美術館の実態調査国内外から選んだ博物館・美術館に対して教育・普及事業に関するアンケート調査を実施し、参考とすべき先進的な教育・普及プログラムを実施している博物館・美術館について現地調査を行った。アンケートは、国内1140館中665館、国外(アメリカ)74館中14館から回答を得た。現地調査は、国内は北海道・東北地方の博物館・美術館を中心に行い、国外はアメリカの博物館・美術館を中心に台湾でも行い、各プログラムの理念とその実施方法等、本研究に必要な新知見を得た。また、国内外での現地調査で得られたデータを整理保存し、収集データの分析を行った。3、研究会の開催:博物館教育理論の構築イギリス・アメリカから研究者を招聘し、国内の博物館・美術館の教育・普及担当者ならびに博物館・美術館教育の研究者をまじえた研究会を3回開催し、博物館教育理論の構築に向けた意見交換を行った。4、東京国立博物館に特化したプログラム開発上記の研究成果をふまえ、東京国立博物館に特化した教育・普及プログラムを試作し、平成19年4月にオープンする東京国立博物館の教育普及スペース「みどりのライオン」において実施する準備を進めている。1、文献資料の収集昨年度に引き続き、本研究にかかわる国内外の文献収集に努めた。2、国内外の博物館・美術館の実態調査ヨーロッパ・アジア・オセアニア諸地域から選んだ博物館・美術館(495館)に対して教育・普及事業に関するアンケート調査を実施。現地調査に関しては、今年度は、国外はヨーロッパ諸地域を中心に参考とすべき教育・普及プログラムを実施している博物館・美術館について現地調査を行った。国内に関しては当初、東海・北陸地域および関西・中国地球の調査を予定していたが、日程本年度の研究実績の概要は、以下の通りである。1、国内外の博物館・美術館の実態調査今回国外では、この分野において積極的に教育普及理論や伝統文化をテーマにした事業を展開している韓国、中国、シンガポール、オーストラリア、イギリスの博物館・美術館を訪問し、直接教育普及担当者にインタビューを行い、各教育プログラムの理論とその実践活動について調査を行った。その結果、各プログラムの理念とその実施方法等、本研究に必要な新知見を得ることができた。また、カナダで行われた国際学会にも参加。本研究に関するきわめて有益な情報を得ることができた。国内では九州・北陸地方を中心に同様の調査を行った。2、研究会の開催:博物館教育理論の構築こうした現地調査等で得られたデータをもとに研究会で討議、分析を行った。またアメリカから招聘した美術作家とともに研究会を開催。博物館教育理論の構築に向けた意見交換を行った。3、東京国立博物館に特化したプログラム開発上記の研究成果をふまえ、東京国立博物館に特化した教育・普及プログラムを試作し、東京国立博物館の教育普及スペース「みどりのライオン」において実施。各方面から好評を得ている。1、本年度は4年間の研究期間の最終年度にあたるため、これまでの調査研究成果を踏まえ、実験的な博物館教育プログラム「応挙館で美術体験」、博物館教育国際シンポジウム「伝統文化を伝えるために博物館ができること」を開催し、研究のまとめをおこなった。「応挙館で美術体験」という企画は、現代美術を入り口とした新たな古美術鑑賞法の実験的試みであったが、これが来館者の古美術あるいは伝統文化の理解促進につながり、また新たな博物館教育理論を生むきっかけとなった。この成果を『「応挙館で美術体験」の記録』にまとめた。また、国際シンポジウムでは国のちがいによる伝統と文化の多様性の意義を確認するとともに、日本の伝統文化に関する先駆的教育・普及理論の構築につながる討論を行った。また、本シンポジウムは、国内外の研究者のネットワーク構築にも大きく寄与した。

その成果は、電子媒体で東京国立博物館から発信できるよう準備を完了した。2、本研究において、現代的な博物館教育事業のあり方について、多方面から有益な情報を得るとともに、その情報をもとに国際シンポジウム等での討議・分析を行い、その成果を東京国立博物館でのさまざまな教育普及事業に反映させた。3、わが国特有の古美術や伝統文化の魅力、そしてそれらがもつ歴史的・文化的背景をわかりやすく次世代を担う若年層に伝えるためには、学校教育の動きと連動した伝統文化の理解促進につながる体験型の活動を新たな博物館教育理論をもって推し進めることがきわめて重要である。
人工関節に発生する骨融解(Osteolysis)に関する動物モデルの開発

実際に臨床で発生するosteolysisについての自然経過、病理学的検討を昨年度に続いて行った。その成果の一部について国内にて報告した。(第29回日本人工関節学会大山泰生「bipo1ar hemiarthroplasty後に周囲に発生したosteolysisが誘因となってinner bearingの破損の生じた2例」、伊藤大助「バイポーラ人工股関節置換術後に生じたosteolysisのX線学的検討」)実験モデルは、家兎大腿骨内にインプラントと界面膜(骨髄内腔)に囲まれた閉鎖空間を作成し、その空間内に持続的にポリエチレン粒子(以下particle)を供給し、破骨細胞性の骨吸収の亢進を証明することを目的に行っており、そのための基本的な実験手順、インプラントのサイズについて昨年度に続いて基礎実験を行い、ほぼ実験の実際について決定した。実験は2期的手術により構成されておりその詳細は以下の通りである。第1回手術日本白色家兎の大腿骨顆間窩に6ミリ径のドリルにて小孔を穿ち、4.5ミリ径のステンレス製スペーサー(長さ30mm)を留置する。第2回手術第1回手術後6週間経過時に前記のスペーサーを除去し、particle封入ロッドを留置する。第1回手術後検体を回収し、病理学的検討を行い骨髄腔内のスペーサー周囲に界面膜が形成され、閉鎖空間となることが確認され、現在は第2回手術後のロッドの周囲に発生した組織の検討を行っている。従来のHE染色による病理学的検討に加えて、免疫組織化学染色をあわせて行い、各種細胞の同定及び破骨細胞性骨吸収について評価している。osteolysisの動物実験モデルを開発の前段階として実際の臨床例におけるosteolysisの検討を通して、発生機序や組織学的知見を積み上げている。(一部を第28回日本人工関節学会(1998.3)にて報告穴沢卯圭「人工関節周囲肉芽組織の電顕組織科学的研究」、日下部浩「臼蓋移植骨固定スクリューによりbipolar人工関節に生じたmetallosisの2例」)osteolysisは人工関節の磨耗粉(wear debris)に対する異物反応であることは広く知られており、実験モデルの開発においても最も重要なことは異物反応が十分に起こるまで人工物と骨との間にwear particle(主にポリエチレン)が一定期間留まる様な状態をつくることである。そのために骨内に閉鎖空間を作り、そこに常にwear particleが供給される環境の作成を目指している。現在は以下のような2段階手術によって動物モデルを作成することを検討中である。1ウサギ大腿骨顆間部より髄腔内へspacerを設置する。2 spacer周囲に実際の人工関節周囲に生じるような線維性の界面膜が形成された段階でspacerを抜去し、あらかじめポリエチレンparticleを含浸させたbeads rodを抜去後の界面膜に囲まれた閉鎖腔内に設置し、常にparticleがその閉鎖腔内に拡散する状態にする。現段階は1埋入するspacerの至適サイズの決定。2経時的な界面膜の観察よりspacerの埋入期間の決定。3 particleを含浸させたbeads rodの開発。の3点について実験を進めている。またこれに並行して実際のosteolysisの検討より得られた組織学的知見より、適切な実験結果の評価方法について検討している。