hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
膜タンパク質のポストゴルジ/ERレトリーバル小胞輸送における新規分子機構の構築

本研究の目的は、牛グライコフォリンC(GP-C)の発現、遺伝子型-表現型連関について従来得た以下の仮説を検証し、S85によるポストゴルジ膜移行、あるいはERレトリーバル制御の分子機構を解明することを目的とする。<仮説1>S85のリン酸化等の翻訳後修飾がポストゴルジ膜移行を決定づける未知のシグナルとして機能している。あるいは、<仮説2>S85を含む周辺配列が未知の膜移行認識シグナルとなっている。仮説1との相乗作用もあり得る。1.仮説1を検証するために、GST-fused GP-C(C末端細胞質ドメイン)を調製し、これを基質とするProtein kinaseを解析した。その結果、Casein kinase I (CKI)がGP-CのC-末端細胞質ドメインをリン酸化することが判明した。CKIは、遺伝子多型であるS85、N85のGP-Cの両者をリン酸化することから、S85以外のSer/Thr残基もリン酸化されることが推定された。2.COS細胞、K562細胞におけるGP-C発現系を構築し、それらのリン酸化動態と細胞膜への移行を解析した。これらの細胞ではGP-Cのリン酸化が観察されたが、少なくともCKI阻害剤存在下でのリン酸化の程度は対照と、あるいはGP-CS85とN85とで相違なく、また細胞膜移行の程度にも顕著な差は認められなかった。3.翻訳後修飾としてO-GlcNAc付加を推定し、その検証を行ったが、O-GlcNAc存在は検出されなかった。4.仮説2を検証するためにS85を中心にC末端細胞質ドメインのアミノ酸残基を欠く変異体を作製し、培養細胞に導入してその膜移行を解析したところ、むしろにC末端領域を欠く変異体の膜移行が低下することが判明した。これら変異体は、ERに留まり分解除去を受けた。A.牛GP-C分子多型と量的・機能的発現の関連の検証1.COS細胞、K562細胞に牛GP-C^<S85>、GP-C^<N85>、各々のcDNAを導入し、発現系を作出した。これらの細胞を用いて、各GP-C分子の細胞内動態を解析した。検出のための抗体は、GP-C^<N85>の細胞質ドメインに対するものを新たに作製して用いた。2.GP-C^<S85>、GP-C^<N85>はいずれも、ER、Golgi装置を経て細胞膜に達して安定に分布することが実証された。両者の発現量に明確な有意差はなく、細胞質内ドメイン85番目のアミノ酸残基の多型は、分子の膜発現に影響しないものと考えられた。同様に細胞外ドメインの多型も発現量への影響はなんら認められなかった。実際の赤血球膜においても遺伝子多型との関連性は認められなかった。3.GP-C^<S85>、GP-C^<N85>とプロテインとの結合を分子間相互作用測定により解析し、両者が同等の親和性で結合、解離することを実証した。GST融合タンパク質を用いての解析により、GP-C^<S85>、GP-C^<N85>がともにカゼインキナーゼによるリン酸化を受ける基質となることを実証した。1.細胞質ドメインのどの領域が膜発現に必須なのかを明らかにするために、S85からN-末端寄り約20アミノ酸残基の配列に焦点をあて、種々の変異体を作製した。現在、これらを培養細胞系に導入して、それぞれの発現動態を解析している。今後、特に上記リン酸化の必要性について検討する。
放射伝熱に関する家畜の形態係数と有効放射面積

1.家畜姿態の3次元測定用画像処理システムを構築した.2.テレビカメラの映像をディジタル画像に変換し,画像処理を行うプログラムを作製した.3.テレビカメラ標定要素(レンズ中心位置,カメラ傾き,画面距離,主点位置ずれ,レンズ歪補正係数,撮像面湾曲補正係数)を最小2乗法により解析的に算定するプログラムを作製した.4.家畜姿態の2次元画像から3次元座標値を計算するプログラムを作製した.5.レーザ光による光切断法で27, 65, 88kg豚の映像を収録し,画像処理を行った(図1).6.27, 65, 88kg豚の姿態はそれぞれ約7400点, 12000点, 16000点の3次元座標値で表現できた.7.これらの3次元座標値の十分に満足できるものであった. (表1).8.豚姿態の3次元座標値に基づいた形態係数と有効放射面積についてコンピュータグラフィックス技法により現在解析中である.9.成牛の模型を用いて牛姿態の3次元測定を現在行っている.鶏姿態についても早急に測定を始める予定である.1.家畜姿態の3次元測定用画像処理システムを構築した.2.テレビカメラの映像をディジタル画像に変換し,画像処理を行うプログラムを作製した.3.テレビカメラ標定要素(レンズ中心位置,カメラ傾き,画面距離,主点位置ずれ,レンズ歪補正係数,撮像面湾曲補正係数)を最小2乗法により解析的に算定するプログラムを作製した.4.家畜姿態の2次元画像から3次元座標値を計算するプログラムを作製した.5.レーザ光による光切断法で27, 65, 88kg豚の映像を収録し,画像処理を行った(図1).6.27, 65, 88kg豚の姿態はそれぞれ約7400点, 12000点, 16000点の3次元座標値で表現できた.7.これらの3次元座標値の十分に満足できるものであった. (表1).8.豚姿態の3次元座標値に基づいた形態係数と有効放射面積についてコンピュータグラフィックス技法により現在解析中である.9.成牛の模型を用いて牛姿態の3次元測定を現在行っている.鶏姿態についても早急に測定を始める予定である.1.テレビカメラやビデオテープレコーダからの映像を画像処理装置を通してマイクロコンピュータに取込み、2値化処理、細線化処理等の画像処理を行うプログラムを作製した。2.テレビカメラ標定要素(レンズ中心位置,カメラの傾き,焦点距離,主点位置変位,レンズ歪補正係数,像面湾曲補正係数)を最小2乗法により解析的に算定するプログラムを作製した。3.写真測量学の理論を応用し、地上座標系に位置する被写体の3次元座標をテレビモニター画面座標系の2次元座標から計算するプログラムを作製した。4.豚姿態の3次元座標を得るために、光切断法を用いて剥製豚の映像を収録した。図1は映像に画像処理を施した結果の1例である。5.テレビカメラ標定要素のキャリブレーションの結果、レンズの焦点距離は公称値16mmに対して15.779mmであった。内部標定要素については現在解析中である。6.画像から求めた豚体の3次元座標は豚の最大高さと最大幅について実測値より45cm大きかった。7.豚体の3次元座標から豚体のワイヤフレームモデルを作製し、立体角投射法則に基づいたグラフィック処理について、現在検討中である。
Ｆｕｔ８遺伝子変異マウスにおける慢性閉塞性肺疾患早期発症の分子機構の解明

Fut8ヘテロ欠損マウスを用いて、COPD病態とコアフコース糖鎖修飾の関連性の解析を試みた。喫煙暴露の早期からFUT8の活性低下やMMP-9の発現上昇が見られた。ヘテロ欠損マウスの肺気腫変化は野生型より早く呈すことを見出した。糖鎖修飾の異常がTGF-β1-Smad2シグナル伝達経路に損傷を来した事がわかった。ヒトの症例においてFUT8活性は低い程、呼吸機能を示す一秒率の年間減少率が大きくなり、増悪の頻度も高くなることがわかった。FUT8は肺気腫発症の感受性因子であることが明らかになった。本研究課題は「Fut8遺伝子変異マウスにおける慢性閉塞性肺疾患早期発症の分子機構の解明」を目的に掲げ、Fut8の触媒産物であるalpha 1,6 fucose構造の欠損によって、肺における細胞死、上皮修復、酸化ストレスなどに関わる機能変化を多方面から解析し、早期発症の分子メカニズムの詳細を明らかにする研究を行っている。Fut8遺伝子ヘテロノックアウトマウスの喫煙暴露モデルを解析することにより、正常マウスに比べて2倍速くCOPDを発症することを見出した。マウスの肺組織では、Fut8の遺伝子発現および酵素活性レベルが喫煙暴露によってさらに低下することでマトリクスメタロプロテイナーゼ(MMP)が著しく活性化され、肺胞壁の破壊に繋がった。シグナル伝達経路の解析では、TGFβ1-Smad2-MMPパスウェー及びそれを調節する分子Smad7の変化を突き止めた。本研究成果は、米国の科学雑誌『The Journal of Biology Chemistry』に掲載されました。また、共同研究により、ヒトCOPD症例において気腫化の重症化や増悪などのFUT8活性との関連性を調べた。その結果、FUT8活性は低い程、患者の呼吸機能を示す一秒率の年間減少率(annual decline of FEV1)が大きいことが分った。同時に、このようなCOPD患者さんにおける増悪の頻度も高くなる。この研究結果は科学雑誌『Biochemical and Biophysical Research Communication』に発表した。また、ヒトCOPD患者の血清サンプルを測定したところ、気腫化の重症化や増悪などのFUT8活性との関連性を突き止めた。FUT8活性は低い程、患者の呼吸機能を示す一秒率の年間減少率(annual decline of FEV1)が大きいことが分った。これらの結果からFut8の活性低下は生体に喫煙や空気汚染などの外襲性因子への高い感受性をもたらし、さらに肺間質の合成と破壊のバランスを崩し、肺気腫の発症につながる。また、FUT8ノックアウト細胞では酸化ストレスの指標となるタンパク質の発現が高くなっていることが確認し、酸化ストレスによる発症機序もあることが示唆された。本研究課題は「Fut8遺伝子変異マウスにおける慢性閉塞性肺疾患早期発症の分子機構の解明」を目的に掲げ、Fut8の触媒産物であるalpha 1,6 fucose構造の欠損によって、肺における細胞死、上皮修復及び酸化ストレスに関わる機能の変化を多方面から解析し、早期発症の分子メカニズムの詳細を明らかにする研究を行っている。Fut8の遺伝子ノックアウトマウスでは自発性の肺気腫が見られるが、喫煙などの外的因子との関係は不明である。そこでFut8遺伝子ヘテロノックアウトマウスの喫煙暴露モデルを解析により、正常マウスに比べて2倍速くCOPDを発症することを見出した。喫煙暴露により、マウスの肺組織ではFut8の遺伝子発現および活性レベルがさらに低下することでマトリクスメタロプロテイナーゼ(MMP)が著しく活性化され、肺胞壁の破壊に繋がった。Fut8変異マウス胎児線維芽細胞を用いたシグナル伝達経路の解析では、TGFbeta-Smad2-MMPパスウェー及びそれを調節する分子Smad7の変化を突き止めた。本研究成果は、米国の科学雑誌『The Journal of Biology Chemistry』オンライン版に掲載されました。

また、共同研究により、ヒトCOPDにおいても重症化や増悪などはFUT8活性との関連を示唆するデータを得た。現在論文作成中である。当初計画から、喫煙暴露Fut8へテロノックアウトマウスをモデルとして糖鎖修飾の変異と喫煙誘導慢性閉塞性肺疾患(COPD)発症関連の解析を予定している。そのメカニズムの一因であるTGFβ1シグナルパスウェーの解明が予想よりも早く完了した。さらにヒトCOPD患者の血清サンプルを測定したところ、COPDの重症化や増悪などはFUT8活性が低い程なりやすいことがわかった。二年間で研究課題に関する学術論文を二本発表した。これらの結果からFut8の活性低下は生体に喫煙や空気汚染などの外襲性因子への高い感受性をもたらし、さらに肺間質の合成と破壊のバランスを崩し、肺気腫の発症につながるとの知見は非常に一致していることが判明した。また、FUT8ノックアウト細胞では酸化ストレスの指標となるタンパク質の発現が高くなっていることが確認した。解析に不可欠なFut8発現レベルが異なる細胞株(気道上皮細胞、肺胞上皮細胞など)をすでに樹立し、予想を上回る進度で研究を進めている。そのメカニズムの一因であるTGFβ1シグナルパスウェーの解明が予想よりも早く完了し、しかもヒトCOPDからも重症化や増悪などはFUT8活性と関連があるデータを得た。FUT8の活性低下は生体に喫煙や空気汚染などの外襲性因子への高い感受性をもたらし、さらに肺間質の合成と破壊のバランスを崩し、肺気腫の発症につながるとの知見は非常に一致していることが判明した。また、次年度からの解析に不可欠なFut8発現レベルが異なる細胞株(気道上皮細胞、肺胞上皮細胞など)を樹立し、予想を上回る進度で研究を進めている。次年度の研究では、前年度に引き続き樹立したFut8発現レベルが異なる各細胞株を用いて、早期発症に関わる他の要因を探索する。具体的には1培養細胞における酸化ストレスの測定:タバコ抽出液やAcrolein、また過酸化水素などの刺激により、Fut8発現レベルの異なる細胞の変化を探る。ELISA法を用いて培養上清中の炎症性サイトカイン濃度の測定し、細胞抽出液中NFkBなどkey-factorのリン酸化の度合いや酸化ストレスの指標であるMn-SOD, Cu,Zn-SOD、チオレドキシン,酸化型グルタチオン、カルボニルレベルなどの定量をする。タバコ煙にある脂溶性の刺激物もエタノールなどによって抽出し、水溶性のもののみならず、脂溶性の酸化mediatorによる影響も考えたい。特に細胞表面に発現している受容体の糖鎖修飾とその機能を調べる。2喫煙モデルマウスを用いた検証:マウスから肺、気管支洗浄液、血清及び肝臓などのサンプルを採集し、炎症細胞の浸潤、気道抵抗の変化、粘液産生細胞の頻度などの指標において、Fut8変異マウスと野生型との差異を検討する。
女性の育児時間・労働時間の変化と保育政策－生活時間調査による政策分析

本研究は、保育所の整備等の仕事と育児の両立支援施策が、子を持つ母親の労働時間、育児時間、家事時間、余暇時間といった生活時間に与える政策効果の検証および、近年、多くの先進国で観察される女性の社会進出が進展すると同時に育児時間が増加するというパラドクスの解明を行うことを目的としている。本研究は、女性の労働時間と育児時間の変化についての分析と両立支援等の保育政策や最低賃金等の労働政策がそれらに与える影響について考察するものである。本研究の分析からは、労働だけでなく家事・育児および余暇まで考慮した両立支援の効果の検証が可能となり、両立支援施策の本来の目的を問い直すことが期待できるだけでなく、育児時間を規定する要因の分析から、先進国に共通する育児時間の伸長の理由の解明に資することが期待できる。初年度は、研究代表者の四方が保育所整備の市区町村集計データの整備構築を行った。特に、市区町村の保育所定員と未就学児子ども数の比をとった保育所整備状況データを作成した。分担研究者の西立野は、保育所の民営化が未就学児をもつ母親の就業に与える効果について2000年、2005年、2010年の市区町村レベルのデータを用いて検証を行った(Nishitateno 2019)。その結果、保育所の民営化は母親の就業率を上昇させる効果があり、特に東京都周辺地域においてその影響が大きいことがわかった。保育所の定員や開所時間の弾力的な運用やなどが母親の就業率を高めることが示唆される。本年度は、研究代表者の四方が厚生労働省から市区町村別の保育所データの提供をうけ、市区町村の保育所定員と未就学児子ども数の比をとった保育所整備状況データの作成を行った。分担研究者の西立野は、GIS (地理情報システム)を用いて、保育所整備状況と地価の変動についての分析に着手し、分析手法の開発を進めている。今後の研究の推進方策については、これまで作成した保育整備の地域情報と地域別の女性の就業および生活時間情報のマッチング、また、保育所整備状況と地価の情報のマッチングを行い、分析可能なデータセットを構築し、分析を行う。まず、市区町村・都道府県データと女性の就業や生活時間についての個票データをマッチングしたデータを用い、保育所の整備が進むと、労働時間や育児時間および家事時間にどのような変化が生じるかをみる。特に、Nishitateno and Shikata(2017)が提示した幼稚園からの保育所へのクラウディングアウト仮説を検証する。次に、保育所整備状況と地価の関係については、GISを用いた分析手法や海外の先行研究のレビューを行い、これまで取り組まれてこなかった保育政策の意図せざる効果について検討を試みる。具体的には、地域サービスの一環である保育所の整備が保育を必要とする母親の利便性を上昇させるだけでなく、その地域の地価を上昇させる可能性についての検討を行う。

具体的には、地域サービスの一環である保育所の整備が保育を必要とする母親の利便性を上昇させるだけでなく、その地域の地価を上昇させる可能性についての検討を行う。予定していた入力作業やデータ整備にかかわる人件費を支出するためのアルバイト等が見つからず、研究代表者が入力等を行ったため。なお、次年度以降は当該業務にかかわる人員を見つけることができたため、予定通り支出できると考えられる。
コルチゾール代謝・分泌異常機構の解明に関する研究

病態時におけるステロイドホルモン分泌異常機構を解明するためには、SI標識ステロイドを投与し、投与由来と内因性ステロイドの挙動を区別して同時に追跡し、注目するステロイドの体内動態が正確に把握できれば、分泌機能に問題があるのか、あるいは代謝・排泄機能に問題があるのかを明らかにできる。本研究の目的は、内因性ステロイドホルモンであるコルチゾール、コルチゾンの体内動態をSIトレーサー法により正確に把握し、病態の鑑別、重症度や予後に関し有用な情報を得ることにある。更に、治療に供されるステロイド剤の投与量は一般に微量であり、SI標識体を内部標準として用いるGC-MS法により、生体内動態に関する詳細な検討を行なうことにある。この目的のため、コルチゾール-d_5、コルチゾン-d_5を内部標準として用いるGC-MS法による血中コルチゾール、コルチゾンの同時定量法を開発し、精度・再現性よく高感度の同時測定を可能にすることを明らかにし(J.Chromatogr.1992)、さらに、コルチゾール-d_5投与時、外因性および内因性コルチゾールを区別しながらGC-MS法により測定するに際し必要となる内部標準として、コルチゾール-d_9の合成に成功した(Steroids,1992)。また、プレドニゾロン-d_4、プレドニゾン-d_4を合成し(J.Labelled Compd.Radiopharm.,1992),コルチゾール、コルチゾン、プレドニゾロン、プレドニゾンのGC-MS法による同時定量法を開発した(J.Chromatogr.,1992)。また、生後1歳2カ月でネフローゼと診断され、その後10カ月にわたり合成副腎皮質ステロイドプレドニゾロンを投与されていた患者につき、プレドニゾロンおよびその代謝物プレドニゾン、内因性ステロイドコルチゾール、コルチゾンの血中濃度を同時に把握し、投与されたステロイド剤の薬物動態のみならず、ステロイド離脱時の内因性コルチゾール濃度の変化を明らかにし、副腎機能をモニターしながらステロイド療法を適切に進めることの重要性について検討した。信頼性の高い方法で血中の内因性ステロイド濃度を測定し、日内変動パターンなどを正確に把握することは、臨床医学の分野で重要な意味をもつ。特に、病態時におけるステロイドホルモン分泌異常機構を解明するためには、SI標識ステロイドを投与し、投与由来と内因性ステロイドの挙動を区別して同時に追跡し、注目するステロイドの体内動態が正確に把握できれば、分泌機能に問題があるのか、あるいは代謝・排泄機能に問題があるのかを明らかにできる。更に、治療に供されるステロイド剤の投与量は一般に微量であり、SI標識体を内部標準として用いるGC-MS法によれば、信頼性の高いバイオアベイラビリテイの評価や代謝研究など、生体内動態に関する詳細な検討を行なうことにある。この目的のため、平成4年度においては、コルチゾール-d_5、コルチゾン-d_5を内部標準として用いるGC-MS法による血中コルチゾール、コルチゾンの同時定量法を開発し、精度・再現性よく高感度の同時測定を可能にすることを明らかにし(J.Chromatogr.1992)、さらに、コルチゾール-d_5投与時、外因性および内因性コルチゾールを区別しながらGC-MS法により測定するに際し必要となる内部標準として、コルチゾール-d_9の合成に成功した(Steroids,1992)。

また、プレドニソロン-d_4、プレドニソン-d_4を合成し(J.Labelled Compd.Radiopharm.,1992),コルチゾール、コルチゾン、プレドニゾロン、プレドニゾンのGC-MS法による同時定量法を開発した(J.Chromatogr.,1992)。病態時におけるステロイドホルモン分泌異常機構を解明するためには、SI標識ステロイドを投与し、投与由来と内因性ステロイドの挙動を区別して同時に追跡し、注目するステロイドの体内動態が正確に把握できれば、分泌機能に問題があるのか、あるいは代謝・排〓機能に問題があるのかを明らかにでる。本研究の目的は、内因性ステロイドホルモンであるコルチゾール、コルチゾンの体内動態をSIトレーサー法により正確に把握し、病態の鑑別、重症度や予後に関し有用な情報を得ることにある。更に、治療に供されるステロイド剤の投与量は一般に微量であり、SI標識体を内部標準として用いるGC-MS法によれば、信頼性の高いバイオアベイラビリティの評価や代謝研究など、生体内動態に関する詳細な検討を行なうことにある。この目的のため、平成5年度においては、合成副腎皮質ステロイドプレドニゾロン、プレドニゾン投与患者のコルチゾール分泌に及ぼす影響について検討した。すなわち、生後1歳2カ月でネフローゼと診断され、その後10カ月にわたりプレドニゾロンを投与されていた患者につき、プレドニゾロンの投与量(隔日)が30mg/dayから25mg/dayへと切り替えられた日のプレドニゾロン、プレドニゾンおよびコルチゾール、コルチゾンのの血中濃度を同時に把握し、投与されたステロイド剤の薬物動態のみならず、ステロイド離脱時の内因性コルチゾール濃度の変化を明らかにし、副腎機能をモニターしながらステロイド療法を適切に進めることの重要性について検討した。
原始太陽系星雲中での固体微粒子集合体の物理・化学進化とその物性

科研費交付期間中、主として以下の研究を行なった(詳細は研究成果報告書を参照)。(1)固体微粒子集合体と光との相互作用:計算機シミュレーションで生成した内部構造の異なる微粒子集合体に対して、Discrete Dipole Approximation法を用いて、微粒子集合体の内部構造・化学組成がその光散乱特性にどの様に反映されるかを調べた。前方散乱光の振舞いは微粒子集合体の全体的な大きさと平均の化学組成で決定され、後方散乱光の振舞いは集合体表層部の粗さの程度と関連している事が明らかにされた。(2)原始太陽系星雲中での固体微粒子集合体の形成過程:固体微粒子集合体の形成過程を形成される集合体の構造とself-consistentに取り扱う手法に関して議論するに留まってしまった。(3)彗星塵の性質とsilicateの結晶化:Greenbergの星間塵モデルを基礎に凝集の効果も考慮して、観測スペクトルとの比較から彗星塵のsilicateの1020%が結晶化している事を明らかにした。また、高温変性作用を被っていないと考えられている彗星中でのsilicateの結晶化の機構を星間塵の進化の枠組の中で提案した。1020%程度のsilicateの結晶化は星間塵のマントル中に蓄えられたradiacalの再結合時に解放される熱で達成され得る事を示した。(4)星間塵の形成:原始太陽系星雲中に存在する始源的固体物質である星間塵の形成過程や存在形態を明らかにするために、星間塵の形成場所である諸天体での固体微粒子の形成を考察した。炭素星の周りでは、11.3μm featureの現れ方と関連してSiCを核としcarbonのマントルで覆われた固体微粒子が、酸素過多AGB星では、最近その存在が確認された13μm featureの現れ方と関連して、Al_2O_3を核としsilicateのマントルで覆われた固体微粒子が形成され得る事を示した。また、Ia型超新星爆発時に放出されたガス中での固体微粒子形成の可能性を検討した。本年度は、以下の研究を行った。(1)微粒子集合体の光散乱特性;計算機シミュレーションにより内部構造の異なる微粒子集合体を生成し、更には集合体の構成粒子の化学組成を系統的に変化させて、微粒子集合体の光散乱特性をdiscrete dipole' methodを用いて計算した。その結果、散乱光強度・偏光度の角度分布は集合体の大きさだけでなく内部構造や表面の粗さに敏感であり、散乱体である集合体の内部構造と化学組成の変化に伴う位相差の違いが干渉パターンの現れる位置や強度の変化と密接に関連していることが明らかにされた。結果の一部は1995年度秋の惑星科学会で報告された。(2)彗星塵中の珪酸塩の結晶化機構とスペクトル;彗星は星間塵が原子太陽系星雲中の低温領域で集積したもであると考えられている。始源物質である珪酸塩星間塵は非晶質であるが、形成後殆ど熱作用を受けていない彗星の珪酸塩はそのスペクトルから結晶質であることが観測された。我々は、星間空間での星間塵の進化の枠組の中で結晶化の機構を提案し、結晶化の度合を評価し彗星塵の観測スペクトルを再現することを試みた。結果は、Greenberg et alとしてIAU colloq. No 150で報告され、論文は現在印刷中である。

(3)惑星間塵の起源・性質に関する研究;これまで研究室を中心に行なわれてきた惑星間塵の起源・性質に関する研究がまとめられ、IAU colloq. No 150で報告され、論文は現在印刷中である。(4)炭素星星周塵の形成過程;隕石中で見られるSiC grainの起源と関連して炭素星星周領域での固体微粒子の形成を簡単なモデルを用いて考察し、星からの質量放出量に応じて、SiCを核としcarbonで覆われた微粒子かSiCを不純物として含むcarbonの微粒子が形成されることを示した。結果はAstron. Astrophys.に出版される。モンテカルロ法による輻射輸達の計算コードを構築し、提案された微粒子のモデルに基づいて観測スペクトルとの比較を行なった(1995年度秋季天文学会で発表)。現在、より詳細な星周領域のモデルを用いて固体微粒子の形成の計算が進行中である(1996年度春季天文学会で発表予定)。平成8年度は、交付申請書に記載したように原始太陽系星雲中に存在する始源的な固体物質である星間塵の形成過程や存在形態を明らかにする事に重点をおいて、以下の研究を行なった。(3)凝縮核形成率の非定常性を考慮した固体微粒子形成過程の定式化を行ない、超新星爆発時に放出されたガス中での固体微粒子の形成を取り扱った。成果の一部はCTIO/ESO workshop “SN1987Aten years after"(1997年2月,La Serena Chile)で発表された。
扁平上皮癌におけるWnt-5aによる高度浸潤能獲得機構の解明

高度浸潤型扁平上皮癌細胞は,その形態が線維芽細胞様形態を呈し,上皮・間葉移行(EMT)を獲得していることを報告してきた。これらの細胞では細胞間接着因子E-cadherinの発現が低下し,基質分解酵素MMP-2が高発現を示す。形態形成遺伝子の1つであるWntは,細胞の増殖や分化を制御しており,そのシグナルが癌化や癌の浸潤に関与する可能性が報告されている。申請者らは,高度浸潤型扁平上皮癌細胞ではWnt-5aの発現が上昇することを見いだし,その機能を解析するうえで,ヒトWnt-5a発現ベクターを作製し,これを導入したA431細胞を樹立した。この細胞ではEMTの誘導を認めず,そのシグナル伝達を担うprotein kinase Cおよびcalmodulin-dependentprotein kinaseIIの活性化の上昇を認めた。また再構成三次元培養法を用いて,浸潤様式の検討を行ったところ,コントロールのA431細胞に比較し,細胞間接着を保ったまま索状に連なる強い浸潤像を示した。そこで, Wnt-5aを強制発現させた細胞で, 54676個のヒト遺伝子を載せたGeneChip(R)を用いて,網羅的な遺伝子発現解析を行った。その結果,細胞骨格に関するKeratin 4, Keratin 13,基質分解酵素MMP-1, MMP-10, MT1-MMP,ケモカインCCL3, CCR6, WntのレセプターSFRP 2の発現上昇,カルシウム結合蛋白のS100A8, S100A9, S100A12、ケモカインCXCL10, CXCL11の発現低下を認めた。中でもS100A8, S100A9, S100A12蛋白はEMTを獲得した高度浸潤型扁平上皮癌細胞においても発現の消失を認め,高度浸潤能の獲得に強く関わっていることが示唆された。
大阪湾岸臨海工業地帯の産業・港湾遺産と複合的景観の文化的価値についての研究

本研究は,大阪湾岸臨海工業地帯の産業景観を記録し,同地帯に残る産業・港湾遺産の現況を調査すること,その文化的資産としての価値評価を行うことを目的とする.最終年度の平成30年度の実績は下記の通りである.【1.調査結果のとりまとめ】1景観調査映像データの編集:撮影した景観のビデオ映像データを,撮影日時,撮影場所・対象等の基礎データを各映像データの冒頭に記録する形で整理・編集した.2景観調査データベース作成のための基礎データの蓄積:調査の過程で得られた,産業・港湾・運輸・交通インフラ関係の遺産・景観,工業地帯の形成に与った事業所・企業の資料・情報を収集し,データベース作成のための基礎データとして蓄積した.3関連する調査・研究のとりまとめ:神戸港の産業景観を構成していた神戸製鋼所神戸製鉄所第3号高炉の調査結果(3次元レーザ計測と作業工程収録ビデオ映像)をとりまとめた.計測データは動画として可視化し,ビデオ映像を,撮影日時,撮影場所・対象等の基礎データを各映像データの冒頭に記録する形で整理・編集した.【2.関連する調査・研究】大阪港周辺工業地帯を形成に大きな役割を果たした,大阪砲兵工廠と造幣局について研究者を学会に招いて講演会を開催,公開討論を行って,知見を深めた.ドイツ工業地帯の視察調査(平成29年度)に引き続き,アメリカの旧重化学工業地帯であるピッツバーグとデトロイトの視察調査を行い,諸外国の工業地帯との比較研究を行った.【3.調査結果の活用】景観調査および関連する調査研究の結果を,学会での研究発表,学会誌への掲載によって,公開した.景観調査報告書(概略版)として刊行(平成30年3月)した冊子を関係機関や研究者などに広く配布した.また,神戸製鉄所第3号高炉の調査結果を報告書として発行した(令和元年5月).この他,撮影した写真を大手前大学史学研究所の公式サイトから公表した.本研究の主要目的は,大阪湾岸臨海工業地帯の産業景観を記録し,同地帯に残る産業・港湾遺産の現況を調査すること,そしてその文化的資産としての価値評価を行うことであるが,この目的に照らして初年度の平成28年度は収穫が得られた.まず,調査の意義について.第1に,水上からの景観調査のもつ有効性が確認できた点が挙げられる.陸上からでは海岸線へのアクセスや視点場の確保に制約があるのに対し,水域の移動はきわめて自由度が高い.そのため,新たな景観や遺構の存在を確認でき,調査も効率的に進めることができた.調査対象領域は阪神工業地帯の南部(阪南港)から東端の播磨工業地域(姫路港)まで広範囲に及ぶが,その過半を初年度で調査できた.第2は,今回の調査が時機を得たものであることを再認識できたことである.とくに臨海工業地帯の中心をなす重化学工業については,その盛期である高度経済成長期から半世紀が経ち,製造業の空洞化や港湾の再開発で施設や景観が急速に失われつつあること,当時の産業活動に従事した人々のリタイアや高齢化が進み,社会的な記憶の喪失が急速に進んでいることを調査の過程で改めて認識できた.調査の対象と手法について.調査対象の工業地帯では大戦・震災・風水害によって多くの景観や遺構が失われているため,古い地図・写真や郷土史料等の資料の活用や,跡地・町割り・街路等に残された痕跡の記録が重要であるが,これに即した資料収集を進めることができた.海上での調査では観測位置の特定に必要な目標物が少ないため,GPSシステムの利用による視点場の正確な測位情報の取得が不可欠であるが,これにも対処できた.また,臨海工業地帯は産業・港湾施設,輸送・交通インフラ施設の複合体であり,とくに重化学工業は設備・技術で高度かつ複雑な有機的連関をもつことから,広範な専門的知見の結集が欠かせないが,多くの協力者を得て進めることができた.平成28年度に設定していた主要な達成目標は,(1)過去の研究成果や資料の収集と(2)海上・陸上での現地調査の実施であった.(1)については,経済・産業史,郷土史,港湾・土木関係資料,地図,社史等の資料を収集した.この中で,藤永田造船所については三井造船関係者の協力により社史編纂室で資料収集ができた(平成28年7月27・28日).(2)については,調査船や機材の調達,調査手法の確定などの準備を終えた後,調査を5回実施した.1「神戸港海上景観調査」(平成28年9月11日),2「神戸港・臨海工業地域の陸上調査」(10月22日),3「兵庫運河海上景観調査」(10月16日),4「尼崎西宮芦屋港海上景観調査」(12月4日),5「大阪港海上景観(河川・運河)調査」(平成29年3月20日).各調査とも多数の協力者の参加を得て実施できた.これにより,平成28年度に予定していた神戸港周辺と阪神間の調査をほぼ完了し,2年目に予定していた大阪港の調査も一部着手できた.撮影した写真の整理や映像の試行的編集も進めている.内外の臨海工業地帯との比較研究に関する調査は2回実施した.1景観ルックイン「大牟田市の世界遺産(産業遺産)を活かしたまちづくり」(主催:日本建築学会都市計画委員会等,平成28年8月23日)への参加,2「ドイツの港湾・運河および炭鉱・工業関連の産業遺産視察調査」(平成29年2月3日13日)

.1では,三池炭鉱関連遺産の見学を踏まえて,世界文化遺産のまちづくりへの活用について,2では,ドイツのハンブルク市とルール地方の港湾・工業地帯を視察し,空洞化する工業地帯の産業遺産の活用による再生について貴重な示唆を得ることができた.このほか,研究者で個別に京浜地区や北九州地区の視察調査を実施した.また,データの管理と共有を図るために産業・港湾遺産のデータベースの作成に着手している.本研究の目的は,大阪湾岸臨海工業地帯の産業景観を記録し,同地帯に残る産業・港湾遺産の現況を調査すること,そしてその文化的資産としての価値評価を行うことであるが,この目的に照らして前年度に引き続き平成29年度も成果が得られた.阪神工業地帯の南東部(阪南港)から西端の播磨工業地域(姫路港)までの広い範囲の水域での景観調査を,予定より早く完了した.水域の移動がもつ海岸線へのアクセスや視点場の確保の容易さがもたらす調査の効率性は予想以上で,陸上からは得られない景観を多数確認できたことも成果であった.阪神工業地帯で唯一稼働し,神戸港周辺の産業景観の重要な要素であった神戸製鋼所・神戸製鉄所の第3号高炉が平成29年10月末をもって休止し,解体された.それに先立ち,同社の許可を得て,高炉および製鉄所全景の3次元デーザー計測を大手前大学史学研究所の協力で実施し,データを取得・処理し,映像化することができた.この中で,復元性の高い景観を記録する方法として3次元デーザー計測が有効なことが確認できた.また,稼働中の高炉での作業シーンについてもビデオで撮影することができた.今後,学術的価値をもつ製銑作業の映像記録として編集する.現地調査と並行して,地図・写真,郷土史料,社史等の資料や,跡地・町割り・街路等に残された痕跡の記録を収集し,解析したが,その過程で,産業景観の空間性・歴史性の把握にとって不可欠な,より広い視野,新たな認識,有効な手法の手がかりを得ることができた.具体的には,1産業・港湾施設,輸送・交通インフラ施設の相互連関性とその歴史的変遷,および2産業の地域間の連関,拡散・伝搬についての知見が得られたこと,3地図等の地理的資料の活用による産業発展プロセスの正確な把握・解析などである.この他,大規模プラントやコンビナートなどの複雑な生産工程や生産施設についても理解を深めることができた.平成29年度に設定していた主要な達成目標は,前年度に引き続いて,(1)過去の研究成果や資料を収集し,(2)海上・陸上での現地調査を実施することであった.(1)については,経済・産業史,郷土史,港湾・土木関係資料,地図,社史等の資料を収集し,順調に解析を進めることができた.(2)については,調査船による海上景観調査を次の通り3回実施した.1「大阪港海上景観調査」(平成29年6月10日),2「堺泉北港・阪南港海上景観調査」(平成29年9月23日),3「東播磨港・姫路港(播磨臨海工業地帯)海上景観調査」(平成29年12月3日)である.各調査とも多数の協力者の参加を得て実施することができた.この結果,最終年度(平成30年度)に予定していた調査を前倒しで平成29年度中に完了し,予定を早めて撮影した写真の整理や映像の編集に取りかかっている.上記調査の中間報告(概要版)として,冊子を大手前大学史学研究所の協力を得て発行し(平成30年3月),関係する研究機関・行政機関や研究者などに配布した.追加的な調査として,神戸製鋼所神戸製鉄所・第3高炉および同製鉄所全景の調査(地上と上空からの3次元レーザー計測,製銑作業工程等のビデオ撮影)を実施し(平成29年10月20日,11月13,14,16日),計測データの処理と映像化については作業を完了,目下,ビデオ映像編集を進めている.
正常口蓋形成機構および口蓋裂発症機序を解明するための口蓋発生研究のシステム開発

これまで効果的な研究手法が確立されていなかった正常口蓋形成機構および口蓋裂発症機序を解明するための画期的な器官培養解析方法を当該研究により開発した。この新規解析システムを用いて、口蓋裂発症モデルマウスが示す口蓋裂の重症度と口蓋突起癒合部上皮の細胞分化能力との重要な相関関係が明らかとなり、この新規解析システムの有用性が実証された。当該研究成果はヒト口蓋裂発症機序の解明にも大きく貢献することが予想される。本年度の研究により、我々は口蓋突起内側縁上皮細胞(MEE細胞)の最終分化能力を解析するための基盤技術となる3種類のin vitro解析システムをほぼ完成することができた。このシステムは、我々が2004年に発表した単一口蓋突起回転浮遊培養法をさらに改良・発展させたものである。その特徴は、これまでの単一口蓋突起回転浮遊培養法ではMEE細胞の最終分化能力にマウス系統(遺伝学的背景)による差異が存在することまでは示唆できるものの、実際にはMEE細胞の最終分化のうち、口蓋突起の癒合に最も重要な上皮-間葉形質転換を証明することがきわめて困難であったのに対して、本年度の研究により開発した新規in vitro解析システムはマウス系統差を超えてMEE細胞の上皮-間葉形質転換を証明することが簡便にできる点である。今なお、MEE細胞の最終分化の過程で上皮-間葉形質転換が起こるか起こらないかが大きな論争となっているが、現在、世界中で主流として用いられているケラチンプロモーターを利用したリポーター遺伝子(lacZ)のコンディショナルノックイン法ではβ-ガラクトシダーゼの安定した発現が得られないこととこれまでに作製・報告されてきた口蓋裂発症モデルマウスの解析には直接利用できないという大きな欠点がある。我々の開発したin vitro解析システムはそれら既存の解析方法の欠点を克服し、口蓋裂発症モデルマウスのMEE細胞の最終分化能力(特に上皮-間葉形質転換を起こす能力)の異常の有無についてマウス個体差と系統差を超えてシングルセルレベルで診断可能であることを、実際にTGFβ2およびTGFβ3遺伝子欠損マウスを用いて実証することに成功した。平成21年度は、当該研究課題によって前年度までに開発に成功した3種の新規in vitro解析システムを用いて、口蓋突起内側縁上皮細胞(MEE細胞)の最終分化能力のマウス系統差およびマウス・ラット間の種差等を実際に調査した。129/Sv, C57BL/6J, FVB/N, SJL/J, ICRのマウス5系統について、野生型胎児の口蓋突起を当該新規in vitro解析システムで培養した後、組織学的解析を行った。その結果、すべてのマウスおよびラット系統でMEE細胞は最終分化を起こすことが確認されたが、マウスでは、その系統によって上皮-間葉形質転換(EMT)を起こす能力に著しい差異があることが判明した。この野生型マウス胎児EMT能力のマウス系統差は、TGFβ3遺伝子欠損マウスの口蓋裂表現型のマウス系統差と密接な相関関係があることが認められた。したがって、TGFβ3遺伝子欠損マウスで観察される口蓋裂表現型のマウス系統差は、その遺伝学的背景となる野生型マウス系統に依存したMEE細胞のEMT能力の差異が反映されたものであることが強く示唆された。そこで調査したマウス系統のうち、最もMEE細胞のEMT能力が高いICR系統と、最もその能力が低いC57BL/6J系統のTGFβ3遺伝子欠損マウス胎児のMEE細胞のEMT能力を当該新規in vitro解析システムで解析した結果、同じTGFβ3遺伝子を欠損していても、C57BL/6J系統マウスMEE細胞のEMT能力は完全に消失しているが、ICR系統マウスMEE細胞のEMT能力は部位特異的に保持されていることが証明された。以上の当該研究結果により、当該研究で開発した新規in vitro解析システムは、これまで効果的な解析手法が存在しなかったMEE細胞のEMT能力を明確に診断できる新手法として、その有用性がきわめて高いことが確認された。
ヌーナン症候群の新規原因遺伝子検索

Noonan症候群類縁疾患は小児先天奇形症候群で、顔貌異常、低身長、心奇形、精神遅滞等を伴う症候群である。チロシンホスファターゼSHP-2をコードするPTPN11遺伝子がNoonan症候群の半数に同定されてきたが、あと半分のNoonan症候群と類縁疾患にSHP-2遺伝子変異はみつかっておらず、その原因は依然不明である。この研究の目的はいまだ原因不明のNoonan症候群とその類縁疾患の原因を解明することである。ヌーナン症候群は小児先天奇形症候群で、顔貌異常、翼状頸、低身長、心奇形、精神遅滞等を伴う症候群でありチロシンホスファターゼSHP-2をコードするPTPN11遺伝子が原因遺伝子として同定されている。しかしヌーナン症候群の約60%にSHP-2遺伝子変異はみつかっておらず、その原因は依然不明である。この研究の目的はいまだ原因不明のヌーナン症候群とその類縁疾患の原因を解明することである。1.SHP-2遺伝子変異のないヌーナン症候群家系の家族13人のゲノムDNAに対しリンケージ解析を行ったところSHP-2遺伝子の存在する12q24.1に連鎖を認めなかった。2.SHP-2遺伝子変異陰性のヌーナン症候群の原因がシグナル伝達系でSHP-2の上流、あるいは下流にある分子であるという仮説をたて候補遺伝子検索を行った。増殖因子等のシグナル伝達においてSHP-2がRAS/MAPキナーゼ系を活性化することに注目し、ヌーナン症候群28人とコステロ症候群13人のゲノムDNAに対して癌遺伝子HRAS,KRAS,NRAS,ERASのシークエンスを行った。その結果コステロ症候群13人中12人にHRASの生殖細胞系列での遺伝子変異が同定された。患者由来の線維芽細胞で正常に比べ増殖が亢進していることとコステロ症候群のがん組織のmRNAでは変異アレルのみが発現していることを見出した。RASは癌遺伝子であり、これまで癌組織の約30%に体細胞変異が同定されてきた。コステロ症候群で同定された変異はこれまで癌組織で同定されたものと同一の変異でありSHP-2同様RAS/MAPキナーゼ系を活性化する(Aoki Y et al. Nature Genetics,2005)。さらにヌーナン症候群に類似するcardio-facio-cutaneous(CFC)症候群43人を解析し癌遺伝子KRASとBRAFの遺伝子変異を同定した(Niihori T et al. Nature Genetics,2006)。本研究によりHRAS,KRAS,BRAFがヒト発生に重要な役割を果たし、コステロ症候群とCFC症候群という類縁疾患の原因が共通のシグナル伝達系の活性化によるものであることが明らかになった。ヌーナン症候群は小児先天奇形症候群で、顔貌異常、翼状頸、低身長、心奇形、精神遅滞等を伴う症候群でありチロシンポスファターゼSHP-2をコードするPTPN11遺伝子が原因遺伝子として同定されている。
先進複合材料を用いた航空機構造の強度信頼性評価のための数値解析手法の開発

本研究では、航空機における型式証明のコスト低減を目的とした、複合材料航空機部材の計算機援用仮想試験へ向け、高精度かつ汎用性の高い数値解析手法開発に取り組んだ。特に、複合材料航空機構造の設計上の不確定要素となる、面外負荷時の内部損傷、微視構造に依存する初期損傷発生といった問題に着目し、下記のテーマに取り組んだ。(i)巨視的解析と微視的解析を組み合わせたスケール横断型の解析手法の構築(ii)巨視的解析への拡張有限要素法(XFEM)の導入これらを組み合わせることで、スケール横断型かつメッシュフリーにき裂予測が可能な新しい数値解析手法を実現した。昨年度までにスケール横断型解析手法の枠組みの構築、巨視的解析に適用するXFEMプログラム開発が終了したため、最終年度は開発ツールの検証に取り組んだ。具体的には、面内負荷試験、面外負荷試験を対象とした検証解析をあらゆる材料種で実施し、提案手法の従来手法に対する優位性を検証した。まずは面内負荷状態での解析精度検証として、炭素繊維強化複合材料の実用強度評価によく用いられる円孔材引張・圧縮試験、さらに面外負荷状態での検証として面外押し込み試験を航空機用途CFRPに対して実施し、各負荷条件での損傷進展過程を詳細に観察した。また、それぞれについて提案手法を用いた損傷進展解析、強度予測解析を実施した。両解析において、微視解析により得られた知見に基づいて改良した破壊モデルを導入した。解析結果はいずれの負荷条件においても実験結果と非常によく一致しており、提案手法の有用性が示された。パラメータの調整などを要することなく、様々な負荷条件で高精度な損傷・強度評価が可能であるという本成果により、将来的な「計算機援用仮想試験」の実現へ向け、一定の目途が立ったと考えられる。今年度、該当研究の研究成果は、国際誌3編、国際学会2件、国内学会2件にて発表済みである。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、航空機における型式証明のコスト低減を目的とした、複合材料航空機部材の計算機援用仮想試験へ向け、高精度かつ汎用性の高い数値解析手法開発に取り組んでいる。特に、複合材料航空機構造の設計上の不確定要素となる、面外衝撃時の内部損傷、微視構造に依存する初期損傷発生といった問題に着目し、下記2点について取り組んでいる。(i)巨視的解析と微視的解析を組み合わせたスケール横断型の解析手法の構築(ii)巨視的解析への拡張有限要素法(XFEM)の導入このように、スケール横断型かつメッシュフリーにき裂の予測が可能な新しい数値解析手法が実現できれば、高精度かつ汎用性の高い数値解析手法を確立することができる。上記の目的のもと、初年度(平成27年度)においては、スケール横断型解析手法の枠組みの構築、ならびに巨視的解析に適用するXFEMプログラムの開発を行った。具体的には、まず、低計算コストで微視的解析と巨視的解析を結びつけるため、巨視的解析で使用する破壊基準を微視的解析に基づいて作成した。作成した破壊基準をこれまでに提案されている破壊基準と比較したところ、多軸応力状態において差異が認められ、微視構造の影響を考慮する必要性が示された。該当研究の研究成果は国際誌1報および国内学会1件にて発表した。並行して、巨視的解析に用いるXFEMプログラムを開発した。解析精度検証のため、炭素繊維強化複合材料の実用強度評価によく用いられる円孔材引張り試験を対象として解析を行ったところ、XFEM解析では、従来のFEM解析よりも強度の予測精度向上が認められた。該当研究の研究成果は来年度国内学会1件(採択済)、国際学会3件(採択済)にて発表予定であり、国際誌への論文投稿も予定している。申請時の計画では、初年度(平成27年度)は「スケール横断型解析手法の枠組みの構築、ならびに巨視的解析に適用するXFEMプログラムの開発を行う」としていたが、前者は当初の計画通り、後者は当初の計画以上に進展したと判断する。判断理由について項目ごとに以下に述べる。まず、スケール横断型解析手法の枠組みの構築については、当初の計画通り、微視的解析によって巨視的解析で用いる破壊基準を作成し、従来の破壊基準との比較を行った。その結果、多軸応力状態において従来の破壊基準との差異が認められた。従って、破壊基準に対し、微視的解析を用いて微視構造を考慮する必要性、すなわち提案手法の有用性を示すことができた。次に、XFEMプログラムの開発においては、当初の計画通り、プログラム開発、検証計算に取り組んだだけでなく、当初予定していなかった陰解法アルゴリズムの改良に取り組むことで、計算の収束性向上を実現し、計算コストを大幅に削減することに成功した。加えて、2年目に予定していた「XFEMプログラムの面外衝撃解析への適用」についても、既にプログラム開発に着手しており、今後は検証計算および微視解析との統合へと移行していく予定である。このような理由から、研究全体を通じ、申請時の計画以上に研究が進捗している状況と判断する。特に、複合材料航空機構造の設計上の不確定要素となる、面外負荷時の内部損傷、微視構造に依存する初期損傷発生といった問題に着目し、下記2つのテーマに取り組んでいる。(i)巨視的解析と微視的解析を組み合わせたスケール横断型の解析手法の構築(ii)巨視的解析への拡張有限要素法(XFEM)の導入

これらを組み合わせ、スケール横断型かつメッシュフリーにき裂の予測が可能な新しい数値解析手法が実現できれば、高精度かつ汎用性の高い数値解析手法を確立することができる。平成27年度においては、スケール横断型解析手法の枠組みの構築が完了したため、平成28年度は巨視的解析に適用するXFEMプログラムの開発および検証に重点的に取り組んだ。具体的には、面内負荷試験、面外負荷試験を対象とした検証解析を実施し、XFEMプログラムの解析精度検証および従来のFEMに対する優位性を検証した。まずは面内負荷状態での解析精度検証として、炭素繊維強化複合材料(CFRP)の実用強度評価によく用いられる円孔材引張・圧縮試験を対象としたXFEM解析を実施した。その結果、従来のFEM解析よりも強度の予測精度向上が認められ、XFEMの有用性が示された。次に、面外負荷状態での解析精度検証として、面外押し込み試験を対象としたXFEM解析を実施した。本解析では、昨年度実施した微視解析により得られた知見に基づいて改良した破壊基準を導入している。解析結果は実験結果と非常によく一致しており、微視解析での知見を導入することの重要性が示された。該当研究の研究成果は、国際誌2編、国際学会3件、国内学会1件にて発表済みであり、来年度も国内学会1件、国際学会3件にて発表予定である。申請時の計画では、2年目(平成28年度)は「XFEMプログラムの面外負荷解析への適用、ならびに微視的解析により作成した破壊基準の巨視的解析への適用を行う」としていたが、当初の計画以上に進展したと判断する。判断理由について以下に述べる。まず、XFEMプログラムの面外負荷解析への適用については予定通り完了済みである。面外負荷解析へXFEMを適用した例は過去に報告されておらず、世界初の試みである。それに加え、1年目に実施した微視解析で得られた知見に基づき、樹脂強度の静水圧依存特性を破壊基準に導入することで、損傷分布や荷重ー変位曲線、損傷発生荷重が実験とよく一致することを確認している。これにより、微視解析に基づいた破壊基準の必要性が示され、本研究の必要性が証明される結果となった。また、当初の計画には含まれていなかったが、面外負荷状態以外の負荷状態での解析精度を検証するため、面内引張・圧縮負荷状態への適用も試みた。提案手法で予測された強度や損傷分布は両解析で実験と良い一致を見ている。パラメータフィッティングなどを要することなく、1種類の解析プログラムにより様々な負荷状態で高精度な損傷・強度評価が可能であるという本成果は、最終目標としている「計算機援用仮想試験」の実現へ向け大きな進歩であるといえる。このような理由から、研究全体を通じ、申請時の計画以上に研究が進捗している状況と判断する。本研究では、航空機における型式証明のコスト低減を目的とした、複合材料航空機部材の計算機援用仮想試験へ向け、高精度かつ汎用性の高い数値解析手法開発に取り組んだ。特に、複合材料航空機構造の設計上の不確定要素となる、面外負荷時の内部損傷、微視構造に依存する初期損傷発生といった問題に着目し、下記のテーマに取り組んだ。