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高等学校における教育多様化のための施設・設備の改革とモデル開発に関する研究

本研究において得られたおもな成果を以下に示す。1.全国の単位制,総合学科,総合選択制を導入している高校に対し,学校概要,教育活動の特色,施設面の整備状況などについての資料を収集し、新しいタイプの高校におけるソフト面(学科構成、学級数・生徒数、教科選択の実態)とハード面(施設の面積、教室の種類と数、建築年)の特性を明らかにした。2.新しいタイプの高校を対象にした,教育活動の特色施設面での特色,ホームルーム関係を中心とした施設の利用状況などについてのアンケート調査の結果、現状では従来の校舎をそのまま使用している高校が多く、選択科目の増加に十分に対応できていないこと、少数であるが教科教室,ホームベース、メディアセンターなどの新しい室・スペースを整備している事例がみられることなどを明らかにした。3.教科教室,ホームベースなどの新しい室・スペースを整備している事例を抽出し、資料収集、現地調査により各スペースの規模、配置、形状、設備などの物的特性を把握した。また、課程、学級数、設置年などの高校の属性との関係を明らかにした。4.特色のあるスペースをもつ高校を対象にした調査の結果、新たな室・スペースを設置したことによる問題点は少ないが、計画意図通りに使いこなされておらず、規模拡大のコストに見合う効果は必ずしも十分にあげられていない高校が多い。また、教員側の要望も取り入れられておらず、高校教育の変化に対応していない点もみられた。今後は現実のカリキュラムの変化などのソフト面の検討や教員の要望に基づいて計画を進めることのできる計画プロセスの確立が重要であることが示唆された。近年増加している総合選択制高校,総合学科,単位制高校などの新しいタイプの高校に注目し、その施設・整備計画を策定する上での有効な指針を得ることを目的としている。今年度は、新しいタイプの高校について施設・設備の整備状況の全体像を把握した上で、さらに現状の施設の利用状況と問題点を捉えた。具体的には以下の通りである。1.新しいタイプの高等学校の抽出と施設整備の実態把握全国の単位制,総合学科,総合選択制を導入している高等学校に対し,学校概要,教育活動の特色,施設面の整備状況などについての資料を収集した。これより、新しいタイプの高校におけるソフト面(学科構成、学級数・生徒数、教科選択の実態)とハード面(施設の面積、教室の種類と数、建築年)の特性を明らかにした。2.ホームルーム関係を中心とした施設の利用実態と課題の把握1の結果に基づき、新しいタイプの高校を対象に,教育活動の特色,施設面での特色,ホームルーム関係を中心とした施設の利用状況、現状の施設に対する問題点などについてのアンケート調査を行った。これより、現状では従来の校舎をそのまま使用している高校が多く、選択科目の増加に十分に対応できていないこと、少数であるが教科教室,ホームベース、メディアセンターなどの新しい室・スペースを整備している事例がみられることなどが明らかになり、来年度に予定している詳細な利用状況調査の基礎となる有効な資料を得ることができた。総合選択制高校、総合学科、単位制高校などの新しいタイプの高校に注目し、その施設・整備計画を策定する上での有効な指針を得ることを目的としている。昨年度において、新しいタイプの高校について施設・設備の整備状況の全国的な全体像を捉えることができたが、今年度はさらに新しい室・スペースを有する高校施設を選定し、その物的特性、利用状況、問題点などについて調査、分析を行った。1.新しい室・スペースを有する高等学校の物的特性の把握昨年度の調査結果を基に、教科教室、ホームベース、メディアセンターなどの新しい室・スペースを整備している事例を抽出し、資料収集、現地調査により各スペースの規模、配置、形状、設備などの物的特性を把握した。2.新しい室・スペースの利用状況と課題教科教室、ホームベース、メディアセンターについて、利用状況、利点・問題点などについての調査を行い、現状での課題を明らかにすることができた。

新たな室・スペースを設置したことによる問題点は少ないが、計画意図通りに使いこなされておらず、規模拡大のコストに見合う効果は必ずしも十分にあげられていない高校が多い。また、教員側の要望も取り入れられておらず、高校教育の変化に対応していない点もみられた。今後は現実のカリキュラムの変化などのソフト面の検討や教員の要望に基づいて計画を進めることのできる計画プロセスの確立が重要であることが示唆された。
近世大神社の内部組織と神仏習合に関する研究－北野社を中心に－

経済基盤をめぐっては、彼らが賽銭だけでなく、社外の信仰者が神社で祈祷を行うに当たり、その窓口となり、その手数料を徴収することで生計を成り立たせていたことを史料から明らかにし、これまでの近世宗教史研究が論じてきた民間宗教者の一類型として捉えうる存在であることを解明した。一方、彼らは、僧体でありながら、自己認識としては「神職」であったことが如上の作業の中で明らかとなった。そこで、研究の第二段階として、「神職」という自己認識が成立する彼らの思想体系について検討を行った。これらの作業を通じて、外形としての僧侶の姿と、認識としての神職の姿が併存する宮仕の存在形態を明らかにした。その結果、北野社における神仏習合の一面を照射することができ、従来の近世神社・神職史研究が十分に照射していない神仏習合の実態を提示することができた。次に、学会での報告・学術雑誌への投稿について。学会報告としては、上記の内容に関する基礎的事柄について、奈良歴史研究会において報告し、参加者との議論を通じて、問題点の所在の確認などを行うことができた。また、改めて近世北野社の内部組織について総括的な検討を行い、近世史フォーラムにおいて報告した。以上の二報告について論文化を進め、ともに学術雑誌に投稿を行った。27年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、中近世移行期における大神社の実態解明を目指し、分析を進めた。具体的には、近世の大神社が持つ特質の一つである中世以来の朝廷との密接な関係について、北野社の内部組織構成員が叙任されていた官位に注目し、その官位を朝廷に執奏(=取次)していた公家=伝奏と神社の関係性を分析した。とりわけ、従来の先行研究において北野社の伝奏とされていた曼殊院門跡に焦点を当て、これと北野社との関係を考察することで上記の課題に迫った。まず、社家松梅院の院主が残した日記を用いて、松梅院と曼殊院門跡の関係性について検討した。その結果、当該時期に松梅院と曼殊院が、豊臣・徳川両政権の権威を纏いつつ、激しく対立を繰り返し、最終的に近世北野社の内部組織の秩序は、曼殊院門跡を頂点とするものとして安定したことが判明した。すなわち、中近世移行期の政治権力による規定性を組み込んだ近世北野社の成立を解明することができた。さらに、史料調査を進めていく中で、近世中期の実態解明をも行いえた。具体的には、伝奏を菅原氏の公家が務め、かつ菅原氏と曼殊院門跡が執奏権をめぐって対立していたことが分かった。総じて、本年度の検討作業の結果、北野社を素材として、近世大神社と朝廷の関係と、それに対応する内部組織の実態を解明することができた。そして、同内容について、展望を交えた形で論文化を進めた。本年度は、国家祭祀という側面から北野社について分析した。まず、北野社=国家祭祀対象社を考える上での重要な作業として、北野社と朝廷の関係を考察した。具体的には、北野社と朝廷の媒介者であった伝奏としての曼殊院に注目し、改めてその実態解明を行った。その結果、曼殊院の門主は、世襲親王家から迎えられる宮であったが、その宮に付けられていた「御世話人」という公家の存在が明らかになった。また、北野社では、享和2年に菅原道真九百年御忌が実施されるが、従来とは異なる勅会として行われることとなり、それに際しての北野社内部組織の構成員の動向を分析した。その結果、構成員の一部が、勅会開催を理由として、国家祭祀対象社の中における北野社の社格を向上させようとしていたことが判明した。次に、北野社の内部組織に関して、官位と組織内の秩序の関係を史料から分析した。その結果、新事実として、安永期における官位の叙任経路の変更が明らかとなった。また、その変更に際しては、官位に起因する秩序が問題視されていたことが明らかとなり、これは先行研究の指摘とも通じるものであるが、北野社については、天皇による勅任か、曼殊院による叙任かという、叙任主体の差による秩序が存在していた点に、本研究の成果の独自性がある。その変更の背景は、朝廷勢力内の事情であったことが明らかになった。具体的には、曼殊院と同格にある勧修寺などの三門跡の叙任権限との抵触を避けることが主な背景であった。これは、朝廷勢力との関係の中で北野社を捉えるという前年度以来の視角を以て初めて明らかにできた事実である。総じて、本年度の検討作業の結果、新たに国家祭祀という視角から、北野社の朝廷の関係に関する理解を深化させるとともに、それに対応する内部組織の実態を解明でき、これらについて論文化を進めた。また、近世北野社の基礎的考察に関する報告も行った。

これらの作業を通じて、外形としての僧侶の姿と、認識としての神職の姿が併存する宮仕の存在形態を明らかにした。その結果、北野社における神仏習合の一面を照射することができ、従来の近世神社・神職史研究が十分に照射していない神仏習合の実態を提示することができた。次に、学会での報告・学術雑誌への投稿について。学会報告としては、上記の内容に関する基礎的事柄について、奈良歴史研究会において報告し、参加者との議論を通じて、問題点の所在の確認などを行うことができた。また、改めて近世北野社の内部組織について総括的な検討を行い、近世史フォーラムにおいて報告した。以上の二報告について論文化を進め、ともに学術雑誌に投稿を行った。分析の前提となる原本史料の調査を着実に行い得たことや、近世大神社を考える上で大前提となる朝廷との関係について、計画通り国家祭祀という視角から分析を出来たことに拠る。また、史料上に見える個別の事件を子細に分析したことで、これまで近世朝廷研究において検討が十分でなかった御世話人について言及することができ、加えて、従来指摘されていなかった北野社の官位叙任経路の変更について解明できたことも、本年度の大きな成果である。27年度が最終年度であるため、記入しない。次年度には、神仏習合という観点から、北野社の内部組織を分析を行う予定である。本年度に明らかにした北野社と朝廷の関係や、それに対応する内部組織の実態は、次年度の分析課題に取り組む上でも重要な前提であり、積極的に本年度の成果と関連させながら検討を進める。また、引き続いて北野社所蔵の史料や東京大学史料編纂所・宮内庁書陵部などが所蔵する史料の原本調査を行い、基本的な事実確定を並行しつつ検討を進めることとする。分析の前提となる原本史料の調査を着実に行い得たことや、近世大神社を考える上で大前提となる朝廷との関係について、曼殊院門跡以外の伝奏の存在を史料から新たに発見したこと、さらに当初計画していた中近世移行期に留まらず、近世中期までをも含み込んで伝奏の展開を明らかにしたことに拠る。次年度には、近世大神社が帯びた性格の一つである国家祭祀について、内部組織の実態に基づきつつ、検討を行う予定である。本年度に明らかにした伝奏と北野社の関係、及びそれに対応する内部組織の展開は、かかる課題に取り組む上で重要な前提といえ、積極的に本年度の成果と関連させつつ検討を行っていくことする。
疾患特異的iPS細胞を用いたATRX変異神経膠腫におけるテロメア伸長機構の解明

神経膠腫の中で、WHO grade 2-3の星細胞系腫瘍ではIDH変異に加えてATRX変異が高頻度である。ATRX遺伝子の変異は、重度の精神発達遅滞をきたすATRX症候群の原因となる。ATRX変異を有する神経膠腫では、alternative lengthening of telomere (ALT)というテロメア合成酵素に依存しないテロメア伸長機構が認められることが知られているが、そのメカニズムは十分に明らかとされていない。本研究では、ATRX症候群の患者から樹立した人工多能性幹細胞(iPS細胞)から分化誘導した星状細胞の機能解析を通して、ATRX変異神経膠腫におけるALTのメカニズムを明らかとし新規の治療標的を同定することを目的とする。
新熱帯における社会性昆虫類と微生物との共生関係の探索および分子系統学的研究

本研究では、調査地として新熱帯域のブラジル、メキシコ、グアテマラなどの自然度の高い地域を訪れ、調査対象として社会性昆虫のシロアリ、アリ、アブラムシ類および亜社会性のクロツヤムシ類とゴキブリ類を選べ、それぞれの昆虫の分子系統を調べた。また、菌類、それらの昆虫とバクテリア、原生動物などの微生物との特異的な共生関係を調べた。現地においては、できるだけ広範な生息地で、できるだけ多くの種類を採集した。そのためには、湿潤熱帯から乾燥熱帯にかけての水環境のクラインをおって調査地を選定した。採集時には、微生物との共生関係の成立の背景となるとなる次の様なデータも付随してとった。さらに、本研究期間において、フランスのレンヌ、アメリカのニューヨーク、ブラジルのイグアスなどを訪れ、現地の研究者と本研究についての研究連絡を行い研究成果の検討を行った。日本に持ち帰ったそれらの標本について光学および電子顕微鏡による詳細な観察、組織学的な解析およびin situハイブリダイゼーションなどに基づいて、共生微生物の正体を明らかにした。また、ミトコンドリアDNAなどの分析を行い、昆虫および微生物の分子系統解析を行って両者の共進化の有無を調べる。そして、本研究で明らかにされた知見と既存の情報(特に南西諸島と台湾などの旧熱帯域の情報)とを比較検討し、対象とした分類群の分子系統学的位置を詳細に調べた。(1)6月にブラジリア大学のコンスタンチーノ氏を招聘して研究連絡を行った。(2)この年度は、代表者とそれぞれの分担者および協力者(以下これらを研究者という)が、ブラジルのサンパウロ、ブラジリア、ベレン、ナマウス付近の自然地を巡り、9月下旬から10月中旬にかけて調査を行った。さらに、3月中旬にはメキシコのベラクルス地域において調査を行った。(3)それぞれの地域において、当初は対象とする分類群の研究にとって最もふさわしい場所を選定するため、また、研究者相互の現地での協力関係を確立するため、全員共同で広域的な調査を行った。(4)選定された、現場では、次に記する分類群について採集活動を行う。また、付随して採餌行動、社会構造、餌メニューなどの調査を行った。・共生原生動物をもつ下等シロアリ類(北出、松本)・地衣類を利用するシロアリのConstrictotermes属などの高等シロアリ(三浦、松本)・細胞内共生微生物を持つアブラムシ類(深津)・材腐朽菌を利用するクロツヤムシ類(近)・家族性のゴキブリ(松本、前川清人:研究協力者、東京大学大学院理学系研究科)(5)昆虫に寄生する菌類も付随して採集した。(6)日本に持ち帰った標本にもとずいて、DNA分析、組織学的解析、in situハイブリダイゼーションなどを行った。(7)昆虫についてはミトコンドリアDNAなどの解析により分子系統を明らかにした。(8)10月の現地調査の帰国時に米国のボストンのケンブリッジ大学に立ち寄って、Roth博士に会ってゴキブリ等の同定依頼をした。(1)7月中旬から7月下旬にかけて,ブラジルのロンドニア州付近の自然地を巡り、広域的な調査を行った(カッコ内は調査担当者)(松本、北出、理学系研究科博士2年フリオ)(コンスタンチーノ)。(2)8月上旬にブラジルのイグアスを訪問し,国際昆虫学会議で本研究の発表を行った。(三浦、深津)(海外共同研究者:コンスタンチーノ)。(4)上記、ブラジルで選定された現場では、次に記する分類群について採集活動を行った。・共生原生動物をもつ下等シロアリ類(北出、松本,コンスタンチーノ)・地衣類を利用するConstrictotermes属などの高等シロアリ(松本,コンスタンチーノ、フリオ)・細胞内共生微生物を持つアブラムシ類(深津)・家族性のゴキブリ(松本)(5)昆虫に寄生する菌類も付随して採集した(深津)。(6)日本に持ち帰った標本にもとずいて、DNA分析、組織学的解析、in situハイブリダイゼーションなどによって、共生微生物の正体を明らかにするための作業を行った。

(7)昆虫についてはミトコンドリアDNAなどの解析により分子系統を明らかにした。(8)真熱帯の種類と比べるため、3月に西表島においてサンプリングを行った。(9)上記の研究結果の基づいて、論文作成を行った。(1)9月上旬にフランスのレンヌを訪れて研究連絡を行った。この時、国際アブラムシシンポジュームに参加して、研究発表を行った(深津、三浦)。(2)9月中旬から9月下旬にかけて,メキシコのユカタン半島付近およびグアテマラの自然地を巡り、広域的な現地調査を行った(松本、近、北出、荒谷、理学系研究科博士2年フリオ、加藤、修士1年越川)(現地共同研究者J.C.Schuster,)。(3)上記・メキシコおよびグアテマラで選定された現場では、次に記する分類群について採集活動を行った。また、付随して採餌行動、社会構造、餌メニューなどの調査を行った。・共生原生動物をもつ下等シロアリ類(北出、松本,加藤)・高等シロアリ、特にテングシロアリの仲間(松本,フリオ、越川)・材腐朽菌を利用するクロツヤムシ類(近、カスチーロ、シャスター)・家族性のゴキブリ(松本)(4)昆虫に寄生する菌類も付随して採集した。(5)日本に持ち帰った標本にもとずいて、DNA分析、組織学的解析、in situハイブリダイゼーションなどによって、共生微生物の正体を明らかにした。(6)昆虫についてはミトコンドリアDNAなどの解析により分子系統を明らかにした。(7)新熱帯との比較のため、台湾南部に行ってテングシロアリ類およびヒメクワガタムシ類を採集した(松本、荒谷、フリオ、越川)(8)3年間の業績をまとめて、報告書を作成中である。
矯正歯科治療患者の咬合の安定性と脳機能の関連性を解明する脳機能研究

研究期間において、ファンクショナルMRIによる解析の前に、不正咬合を有する患者の機能的な問題点を解析した。咬合接触面および咬合力、側面セファロX線写真、模型分析およびナソヘキサグラフを用いた顎運動機能の評価を行った。その結果、不正咬合を有する患者は、咬合力の低下や咬合接触面積の減少、顎運動の異常が認められた。今後、ファンクショナルMRIでの解析を行い、顎機能との関連を調べる予定である。咬合力の低下や咬合接触面積の減少は咬合の不安定を招く。近年では、顎口腔機能の異常が脳機能に影響を及ぼすことが研究されているが、咬合の安定性が脳機能に及ぼす影響は未だ解明されていない。本研究では、ファンクショナルMRIを用いて、咬合が不安定な矯正治療患者の脳機能を解析することを目的とする。本研究で得られる新知見は、神経生理学的に不正咬合の評価を可能にするばかりか、矯正歯科治療による治療効果を神経生理学的に評価することも可能となる。したがって、矯正歯科治療の有用性を知る上で貴重な情報になり、歯学の発展に大きく貢献すると考えられる。近年、認知神経科学の分野では、非侵襲的に脳活動を視覚的に捉えることができるファンクショナルMRI(機能的磁気共鳴画像法;fMRI)を用いた脳機能イメージング研究により、運動・認知・言語・記憶・情動など、ヒトの高次機能を司る脳の活動様式が解明されつつある。咬合の不安定を訴える患者において、咬合の安定性が脳機能に及ぼす影響を明らかにし、さらには、咬合を安定させた時に脳機能がどのように変化するかを調べることを始めた。まず、被験者の形態的評価を行い、形態的特徴を調べた。咬合状態は歯列模型を用いて評価し、顎顔面形態や歯軸等の評価はパノラマレントゲン写真、頭部X線規格写真を用いて行った。この被験者のなかで、前頭面からみた咬合平面の傾斜がある人に対して、咬合の安定に関して顎機能運動を解析して評価した。その結果、咬合平面の傾斜がある人は、左右滑走運動に左右差ができ咬合が不安定である事がわかった。今後、これらの被験者にfMRIを用いた解析を行っていく予定である。まず、被験者の形態的評価を行い、咬合の安定している正常咬合者と咬合の不安定を訴える矯正治療患者のそれぞれの形態的特徴を調べた。正常咬合群として被験者を咬合が安定しており、適正な前歯部被蓋を有し、臼歯関係がI級で、叢生がほとんどない成人を上記の方法を用いてスクリーニングした。非侵襲的に脳活動を視覚的に捉えることができるファンクショナルMRIを用いて、咬合の不安定を訴える患者において、咬合の安定性が脳機能に及ぼす影響を明らかにするために、まず正常咬合群を咬合が安定しており、適正な前歯部被蓋を有し、臼歯関係がI級で、叢生がほとんどない成人ということで咬合状態は歯列模型を用いて評価し、顎顔面形態や歯軸等の評価はパノラマレントゲン写真、頭部X線規格写真を用いてスクリーニングを行ったが、正常と判定できる人が、少ないことで集めるのに時間を有した。今後、正常咬合群を増やすとともに、不正咬合の群の機能評価を行う。被験者の顎口腔機能をナソヘキサグラフシステムとオクルーザー、デンタルプレスケール、筋電図測定器を用いて測定を行う。ナソヘキサグラフシステムでは、限界運動時や咀嚼運動時における下顎運動軌跡の記録と分析を行う。また、オクルーザーとデンタルプレスケールを用いて、3秒間の噛み締め運動時における咬合接触面積、咬合力、咬合圧、咬合力バランスを測定する。筋電図測定器では、噛み締め運動時における咬筋、側頭筋、顎二腹筋の筋活動量を測定する。

次に課題デザインはブロック型デザインとし、1Hzのリズムに合わせた噛み締め運動を32秒間行わせ、32秒間の安静状態を挟んで、課題ブロックを8回繰り返させる。検査体位は仰臥位とし、頭部はコイル付属の固定用バンドとスポンジを用いて固定し測定する。撮影範囲は、前交連ー後交連平面を基準に、頭頂部から脳底部までとする。同時に、頭部形態画像として各被験者のT1強調画像を併せて撮像する。MRI装置は、東北大学病院にある3.0 T Magnetom Symphony scannerを使用する。得られたデータの前処理と解析にはMATLAB上でStatistical Parametric Mapping 8 (SPM8) softwareを用いる。SPM8では局所ごとの結果が有意かどうかを全画素各々に対して統計学的検討を行う。測定された局所脳血流量の変化、MR信号の変化などの生理学的反応と、課題の決定との関連性は一般線形モデルと最小二乗法を用いて検定する。局所特異反応はこれらのパラメトリック検定の結果によって分類し、線形結合あるいは線形比較を用いて、その特異性の有無を決定する。結果の有意性は、帰無仮説を用いてt分布により決定する。次年度使用額は、今年度の研究を効率的に推進したことに伴い発生した未使用額であり、平成25年度請求額とあわせ、平成25年度の研究遂行に使用する予定である。
高温構造材料の劣化・破壊予測に関する損傷力学的研究

本研究は,高温構造要素におけるクリープ損傷,クリープ-疲労損傷等の損傷過程に対して,損傷力学と有限要素法に基づく局所的損傷・破壊解析法を展開し,高温構造要素の劣化・損傷から巨視的き裂の発生・発達に至る損傷・破壊の全過程を正確に解析する手法を開発しようとするものである.本研究によって得られた主な成果は以下のとおりである.1)本研究で開発する損傷・破壊予測法の高精度化のためには,一般的負荷条件の下での損傷発展式の合理的な定式化が必要である.このため,本研究の理論的基礎として,不可逆熱力学構成式理論によって組合せ負荷条件下での多結晶金属材料の弾塑性-損傷発展式を定式化し,熱力学的共役力空間における損傷ポテンシャル面の存在と,その発展挙動を実験的に明らかにした.これより,損傷発展式の定式化のための一般的枠組みを与えた.2)これと並び,高温構造材料の損傷・破壊解析の基礎となる非弾性変形構成式を対象とし,比例及び非比例繰返し負荷の下での硬化機構に検討を加え,高精度の粘塑性構成式を提案した.3)損傷力学と有限要素法による局所的損傷・破壊解析法における数値解析的問題を研究し,解析結果の有限要素依存性は,き裂先端での応力集中の要素寸法依存性だけではなく,損傷発展式における数学的不安定性も大きな要因であることを明らかにした.4)損傷・破壊解析におけるき裂伝播速度の有限要素依存性を除く新しい方法として,応力解析への完全性塑性変形の導入,き裂先端での応力値の制限のほか,局所的損傷臨界値の統計的特性を組み込む方法を提案した.5)新しく開発した損傷・破壊解析法により,高温構造要素中の2円孔からのクリープき裂進展過程を解析し,要素全領域の損傷・破壊過程のコンピュータ画像としてシミュレートした.解析結果は,クリープき裂進展実験結果として比較し,その精度を確かめた.本研究は,高温構造要素におけるクリープ損傷,クリープ-疲労損傷等の損傷過程に対して,損傷力学と有限要素法に基づく局所的損傷・破壊解析法を展開し,高温構造要素の劣化・損傷から巨視的き裂の発生・発達に至る損傷・破壊の全過程を正確に解析する手法を開発しようとするものである.本研究によって得られた主な成果は以下のとおりである.1)本研究で開発する損傷・破壊予測法の高精度化のためには,一般的負荷条件の下での損傷発展式の合理的な定式化が必要である.このため,本研究の理論的基礎として,不可逆熱力学構成式理論によって組合せ負荷条件下での多結晶金属材料の弾塑性-損傷発展式を定式化し,熱力学的共役力空間における損傷ポテンシャル面の存在と,その発展挙動を実験的に明らかにした.これより,損傷発展式の定式化のための一般的枠組みを与えた.2)これと並び,高温構造材料の損傷・破壊解析の基礎となる非弾性変形構成式を対象とし,比例及び非比例繰返し負荷の下での硬化機構に検討を加え,高精度の粘塑性構成式を提案した.3)損傷力学と有限要素法による局所的損傷・破壊解析法における数値解析的問題を研究し,解析結果の有限要素依存性は,き裂先端での応力集中の要素寸法依存性だけではなく,損傷発展式における数学的不安定性も大きな要因であることを明らかにした.4)損傷・破壊解析におけるき裂伝播速度の有限要素依存性を除く新しい方法として,応力解析への完全性塑性変形の導入,き裂先端での応力値の制限のほか,局所的損傷臨界値の統計的特性を組み込む方法を提案した.5)新しく開発した損傷・破壊解析法により,高温構造要素中の2円孔からのクリープき裂進展過程を解析し,要素全領域の損傷・破壊過程のコンピュータ画像としてシミュレートした.解析結果は,クリープき裂進展実験結果として比較し,その精度を確かめた.本研究は,損傷力学的手法により高温構造物の劣化・破壊の定量的評価技術を開発することを目的とする。このため,高温構造材料の組織変化,微視的空隙の発生,その合体による巨視き裂の発生・発達を損傷力学によってモデル化し,これを有限要素法プログラムに組込み,局所的損傷・破壊過程を解析する方法を研究する。本年度の研究実績は次のとおりである。1.損傷力学に基づく損傷・破壊解析法として,はじめに代表的な高温機器材料である316ステンレス鋼の弾塑性損傷過程のモデル化を研究した。本講座既設の複合負荷電気-油圧サーボ材料試験機によって16本の平滑ならびに円周切欠試験片の弾塑性損傷実験を行い,微小空隙の発達に伴う弾性係数の低下,ポアソン比の変化を求め,これから力学的損傷変数Dを同定して,材料の損傷状態を記述した。2.損傷変数Dは,損傷の進行に伴う弾性定数の変化からだけでなく,損傷状態の微視的観察結果とも関連づけられる。このため,現在高温機器の寿命評価パラメータとして広く用いられているA-パラメータ(粒界空隙率)と損傷変数Dの間の関係についても議論し,いくつかのA-D関係を提案した。3.以上の研究と同時に,損傷力学と有限要素法に基づく局所的損傷・破壊解析法を開発する目的から,汎用有限要素法に既存のクリープ損傷発展式を組込み,クリープき裂進展速度の有限要素依存とその原因,対策について検討した。4.本年度購入した引張り-ねじり複合負荷試験機を用いて,多軸クリープ実験を実施中である。

本研究では,高温構造のクリープ-疲労過程に対して,損傷力学と有限要素法に基づく局所的破壊解析法を展開し,部材の劣化・損傷から巨視的き裂の発生・発達に至る全過程を正確に解析する手法を開発する.これとともに,この解析の妥当性を実験的に検討する.本年度の研究実績は次のとおりである.1.損傷力学と有限要素法に基づく局所的破壊解析法により,円孔切欠ならびに鋭いき裂を持つ試験片中のクリープ損傷過程を解析し,数値解析上の問題点を検討した.2.クリープき裂進展に対する局所的解析法における有限要素依存性の主な原因は,大変形に伴う変形の局所化よりも,破壊要素先端への損傷と応力の集中にある.このため有限要素依存性は,損傷の非局所平均化,塑性変形の導入によるき裂先端応力値の制限等によって改善することができる.3.しかし,この問題に対する本質的な解決のためには,損傷発展式の特異性の回避方法と非局所的破壊基準の構築が重要となる。4.高温構造材料の疲労損傷に対する局所的解析法を展開するため,本研究室既設の複合負荷電気-油圧サーボ式材料試験機により,316ステンレス鋼の平滑ならびに切欠試験片中に対して疲労損傷実験を行い,Chow-Wangの損傷理論によってそのモデル化を試みた.5.上記1.3.の局所的破壊解析法の妥当性を検討するため,損傷発展式の材料定数決定のための長時間クリープ試験を実施中である.本研究では、金属材料の高温における変形・損傷を対象とし,損傷力学と有限要素に基づく局所的破壊解析法を展開し,高温構造要素の劣化・損傷から巨視的き裂の発生・発達に至る全過程を正確に解析する手法を開発する.また,これとともに,この解析方法の妥当性を実験的に検討する.本年度の研究実績は次のとおりである.1)き裂進展ならびに切欠材とともに,一様応力・ひずみ場からの損傷・破壊過程を解析し,解析結果の有限要素依存性は,応力解析への完全塑性変形の導入,き裂先端での応力値の制限のほか,局所的損傷臨界値の検討的特性を組込むことによって著しく改良できた.2)解析結果の有限要素依存性は,き裂先端での応力集中の要素寸法依存性だけではなく,損傷発展式における数学的不安定性も大きな要因となることを明らかにした.3)新しく開発した損傷・破壊解析法により,高温構造要素中の2円孔からのクリープき裂展開過程を解析し,要素全領域の損傷・破壊過程をコンピュータ画像としてシミュレートした.解析結果をクリープき裂進展実験結果と比較し,その精度を確かめた.
魏晋南北朝における地域意識と地域文化に関する総合的研究

魏晋南北朝時代に各地で編纂された地方志は、隋書経籍志以後の正史等の目録に収録されている書籍以外にも多数存在していたこと、及びそれら多数の地方志の編纂状況は地域によって偏りがあることを実証した。また、墓から出土する副葬品のうち、鎮墓獣と呼ばれるものは、地域によってその形態に地域的特色があり、その地域的特色を共有する地域がいくつか存在することを明確にした。この二つの事実をもとに、当時の地域区分を仮説的に推定した。代表者および分担者による初年度に予定した研究計画は、前者が研究課題に関する文献史料の収集に関する基礎作業、後者が考古学的資料の整理に関する基礎作業である。前者については、『階書』経籍志の地理書の項に記載される署名を中心に、章宗源・姚振宗両者の『隋書経籍志考証』、新旧『唐書』経籍・芸文両志所載の地理書名を網羅し、これを従来の最も完備したとみられる地理書輯本である『漢唐地理書鈔』『漢唐方志輯佚』収集の佚文と対照する作業を進めた。特に『漢唐地理書鈔』は原書の半ばが失われており、本書に収集された地理書の全体像がこれまで明確でなかったため、今回の作業は、中国古地理と地域文化の重要研究史料である本書の内容を正確に把握することに資するところが大きいと思われる。また、各書の収録書の署名・巻数の差異なども明瞭にすることを得た。以上の作業は、地理署名対照表として、22年度中に印刷公表する予定である。後者については、日中で2009年までに公表された北朝墓についての報告書及び関係論文を収集した。この成果は22年度中に整理を行い、北朝墓葬文献目録として公刊する予定である。また、隋時代の官僚の都市(長安・洛陽)居住と墓地設営の場所について分析し、地域意識分析の一視点の設定の試みとした。現在、大陸での考古学的成果は目覚ましく、既発表の北朝墓の情報を網羅した当目録の存在は、学界に大きく寄与できると思われる。さらに、北朝・隋代の墓誌について、収集と整理を行い、資料学的考察を進め、一部の成果を公表した。出土墓誌の分析作業は、考古学的資料の基礎的分析において不可欠であり、22年度中に学会において口頭発表を予定している。(1)前年度に引き続き、文献史料(地方志佚文)、考古学的資料の収集・整理作業を継続した。(1)文献史料に関しては、代表者が『隋書』経籍志を基準に、当時編纂され、著録された地理書の全体像を「書目対照表」として一覧表化し、公刊した。これに基づき、未収佚文の捜索を中心にして、佚文収集作業を行った。また、代表者はそれら地理書の内容の一部について考察を行い、当該時代の地理書の内容の変化について文章化し、公表した。(2)考古学的資料に関しては、昨年以後に、新たな報告書が公刊され、発掘の情報が増えているので、昨年同様に、資料収集を継続し、資料の充実を図った。その内の北魏墓誌については、分担者がその史料としての性格について分析を行い、論文として公刊することにした。(3)以上の作業を前提に、年度後半では、文献史料、考古学的資料の両面から、地域意識や地域文化の要素を検証する作業を共同して行ったが、文章化には至らなかった。(2)以上の作業と平行して、第1回の現地訪問調査を実施した。(1)調査地は、山西・河北両省における魏晋南北朝時代の主要地区である大同、太原、およびその周辺地域、邯鄲周辺である。具体的には、博物館、および重要遺跡出土地近辺を訪問し、景観などをふくむ地域環境等の概要を把握することに努めた。主な訪問先は、大同博物館、大同近郊遺跡、方山地区、山西省博物館、山西省近郊遺跡、邯鄲近郊遺跡などである。(2)この訪問によって、日本では入手困難であった資料の入手、遺跡周辺の環境や景観の把握等が可能となった。本研究の目的は、文献史料と考古学的資料の総合的分析から、中国魏晋南北朝における地域意識と地域文化の生成と発展を検証し、これを基準に、この時期の中国における具体的地域区分を明確にすることである。その具体的方法として、当時の地方志類の内容分析と、考古学的成果、とくに明器類にみられる地方差の分析を行うこととしている。本年度は、研究代表者は(1)文献史料に関する研究実績として、(1)地方志佚文の収集・整理作業を重点的に実施した。

この作業については、作業の工具として、従前の侠文書名を網羅したとみられる著作等を総合して一昨年公刊した『漢唐地理書書目対照表(稿)』を用いたが、本対照表にも未収録の書が『太平簑宇記』等に相当に存在することが判明し、結果的には当初の見込みと異なり、作業量が大幅に増加し、所期の目的の達成が不十分である。(2)同対照表所収の地理書の対象とする地域の分布を分析し、その偏在などから、地域性と地域意識の差を考察し、一定の結論を得た。(2)考古学的資料を用いた研究としては、研究分担者が、地域的特徴が顕著と見られる関中地区の、とくに十六国墓をデータ化し、その内の関中十六国・北魏墓出土の鎮墓獣を後漢・西晋の鎮墓獣と比較してこの地域の地域文化の可視的な具体像を明確にした。この成果については、室山留美子編『出土資料からみた魏晋南北朝の地域文化に関する初歩的研究』(相愛大学人文学部)全66頁を印刷製本し、関係機関・関係研究者に配布した。(3)現地訪問調査については、計画通り、上記関中地区の中心である西安、およびその周辺地域について実施し、出土遺物やこの時期に出現し始めた仏教の遺跡等を訪問し、一定の成果を収めた。
Bispectral Index(BIS)による精神鎮静施行時の鎮静度評価の確立

広島大学歯学部倫理委員会の承諾を得た後,本研究を開始した。Bispectral Index(BIS値)が精神鎮静法施行時の鎮静度の評価に利用できるか,さらにBIS値により不意の手術侵襲によよる鎮静度の変化をリアルタイムに把握できるかどうかを検討した。その結果,ミダゾラムによる静脈内鎮静法施行下では,BIS値(Mean±SD)は,鎮静前の安静時97.3±1.0,至適鎮静時80.5±6.2,至適鎮静状態での疼痛刺激後84.8±7.4,刺激後10分77.0±5.9と変動した。この変動は,one-way Repeated-MeasureANOVAで有意(P=0.0004)であり,多重比較テストにより鎮静前の安静時BIS値と他の時期のBIS値とに有意差を認め,至適鎮静時,至適鎮静状態での疼痛刺激後および刺激後10分のBIS値間には有意さを認めなかった。すなわち,ミダゾラムによる静脈内鎮静によりBIS値は有意に低下したが,至適鎮静状態での疼痛刺激に対してBIS値は変化しないことがわかった。血漿ノルアドレナリン濃度(pg/ml)(Mean±SD)は,鎮静前の安静時182.5±28.9,至適鎮静時139.8±39.9,至適鎮静状態での疼痛刺激後141.8±60.1,刺激後10分128.5±38.6と変動した。この変動はone-way Repeated-MeasureANOVAで有意(P=0.02)であり,多重比較テストにより,至適鎮静時,至適鎮静状態での疼痛刺激後および刺激後10分のBIS値間には有意差を認めなかった。すなわち,ミダゾラム鎮静の至適鎮静状態では,疼痛刺激に対して血漿ノルアドレナリン濃度は変化しないことがわかった。以上の結果より,BIS値が精神鎮静法施行時の鎮静度評価に利用でき,BIS値により不意の手術侵襲による鎮静度の変化を把握できる可能性が示唆された。ミダゾラムによる精神鎮静法に先立ち,より一般的な笑気吸入鎮静施行時のデータを採取から開始した。被検者を静寂な部屋で仰臥位とし心電図,非観血的血圧測定,経皮的動脈血酸素飽和度のモニタ,および.BISモニタを装着した後,笑気吸入鎮静法を開始した。至適鎮静度の得られた後,表在知覚計にて疼痛刺激を加えた。鎮静開始前から回復まで,および疼痛刺激時のバイタルサインとBIS値の測定値をパーソナルコンピュータに取り込み蓄積中である。現時点ではデータ数が少ないため統計処理はできていないが,すべての被検者で覚醒状態から至適鎮静状態に至るまでのBIS値の低下が認められた。しかし,その変動幅は個体差が大きかった。至適鎮静時に不意の侵襲(ストレス)が加わった時のBIS値の変動に関しては個人差が大きく,さらなるデータの蓄積が必要と考えられる。現在の時点では,BIS値が精神鎮静法施行時の鎮静度の評価に利用できる可能性はあり得るが,その具体的な数値による指標に関しては今後のデータの蓄積が必要である。BIS値により不意の手術侵襲による鎮静度の変化をリアルタイムに把握できるかどうかについては,まだ評価の途中段階である。
硬X線撮像分光観測を用いた超新星残骸での宇宙線加速機構の解明

我々は、昨年度打ち上げに成功したX線天文衛星「すざく」の運用・較正を続けている。申請者は、本衛星に搭載されるX線CCD(XIS)のソフト開発・初期運用・機上キャリブレーションなどで大きな貢献を果たした。また、硬X線検出器(HXD)とXISの同時比較較正も行なっている。「すざく」は今年度から公開天文台として「すざく」チーム以外の研究者にも利用されている。このような研究者にもデータの扱いを簡単に出来るようにするため、公開マニュアル作成やヘルプデスクの設立なども中心となって実行した。今年度は「すざく」衛星の概念や初期成果の論文を数多く出し、申請者は多くの論文の共著者として名を連ねている。申請者を中心としたグループは、TeV望遠鏡で捉えられた銀河面上unID sourcesを追観測し、TeV帯域とX線帯域でのフラックスを比較した。その結果、これらの未同定天体が今までに見つかっていた宇宙線加速源からの放射(電子起源のシンクロトロンX線と逆コンプトンガンマ線)とは違う放射機構(陽子起源のπ0-gamma崩壊放射)をもつ可能性を示唆した。これは、宇宙線の主成分である陽子の加速現場を初めて観測的にとらえた、貴重な発見である。さらに、これらの天体が年をとった超新星残骸が分子雲に衝突している現場である可能性を示唆した。また、複数の歴史的に爆発の記録の残っている若い超新星残骸もすざくで観測し、特に10keV以上の硬X線帯域での観測に力を入れている。本年度は、我々のX線天文衛星「すざく」を無事打ち上げることに成功したのが、最大の成果である。申請者を中心としたグループはTeV望遠鏡で捉えられた銀河面上unID sourcesを追観測し、TeV帯域とX線帯域でのフラックスを比較した。このほかの超新星残骸に関するトピックについてもすざくでの観測に積極的に参加し、X線CCDチームメンバーとしての助言、超新星残骸研究者としてのコメントなどを加えるなど、すざくチームの超新星残骸研究の中心人物となっている。さらに、すでにあるアメリカのX線天文衛星Chandra、ヨーロッパの同衛星XMM-Newtonなどでも超新星残骸を観測、データ解析も行なった。その結果、新しいパルサー候補の発見、超新星残骸衝撃波面の空間構造を利用した超新星残骸の年齢・距離決定などについて、新たな知見を加えている。
二成分系バルク金属ガラスの創製と過冷却液体からの凝固相選択

本研究の目的は、従来作製が困難であった2成分系バルク金属ガラスを創製し、過冷却金属液体の熱力学的特性とガラス形成能との関連を明らかにすることである。したがって、本研究では、1)無容器凝固法による2成分系バルク金属ガラスの創製手法の確立、2)金属ガラス形成合金の幾何学的原子配置とガラス形成能との関連解明を試みた。本研究で構築した装置により、Zr-Cu系のバルク金属ガラスについて、放射光X線回折を利用したガラス化過程のその場観察に成功した。また、試料中に含まれる酸素量によりガラス形成能が変化することが判明し、酸素量を適切に制御することにより、ガラス形成能が改善することを示した。本研究の目的は、構成元素数が最小である二成分系バルク金属ガラスを創製し、過冷却液体中の熱力学的安定性とガラス形成能との関連を幾何学的原子配置の知見により明らかにすることである。今年度は二成分系バルク金属ガラスの創製に特化したガス浮遊装置を構築し、無容器凝固させることによりZr-Cu系バルク金属ガラスの作製に成功した。また、Zr中の添加酸素量を調節することにより、ガラス形成能を向上させ、ガラス形成が可能な組成範囲を広げることに成功した。さらに、無容器凝固法を用いることで、ガラス形成の際の臨界冷却速度と組成との関連を詳しく調べることを可能とした。また、本手法を適用することにより、2988Kの高融点をもつZrO2液体の放射光X線回折実験を実施し、液体構造解析に成功した。一方、二成分系バルク金属ガラスを形成する合金系の混合エンタルピーとは正反対の特性を示すが、二相バルク金属ガラスの形成と関連の深いNd-Ti系、Ce-Zr系合金の融解および凝固過程をガス浮遊装置と放射光X線回折により詳細に調べ、熱分析の結果と併せることにより、これらの系の平衡状態図を明らかにした。これらの系は、融点が高温であるだけでなく、液体の化学的活性が通常の合金融体と比べても高いため、平衡状態図についても十分な情報が得られていなかった。したがって、二相バルク金属ガラスの創製する上で重要な知見となる。本研究課題の目的は、構成元素数が最も少ない二成分系バルク金属ガラスを創製し、過冷却液体の熱力学的安定性とガラス形成能との関連を幾何学的原子配置の観点から明らかにすることである。今年度は、昨年度に製作した二成分系バルク金属ガラスの創製に特化したガス浮遊装置を使用し、ガラス形成能の高い合金系の探索を実施した。これまで、Zr-Cu合金系については、直径2mm程度のバルクガラスに成功し、また、Zr試料中の酸素濃度を適切に調節することにより、ガラス系性能が高くなることを見出している。今年度は、本研究手法によりバルクガラス化の可能な合金系の探索を実施したが、これまでのところ新たな合金系を見出す段階には至っていない。一方、バルクガラス化の困難な系として正の混合エンタルピーを示すLa-Ti系合金とLa-Zr系合金を選択し、融解および凝固過程をガス浮遊法と放射光X線回折により詳細に調べた。さらに、熱分析および電子顕微鏡観察の結果と併せることにより、これらの合金系の平衡状態図を決定した。これらの系は融点が高温であるだけでなく、一般的な合金と比べても液体の化学的活性が高いため、平衡状態図について十分に正確な情報が得られていなかった。本成果は、二成分系バルク金属ガラスのガラス形成能を考察する上でも有用となる。本研究課題の目的は、1)無容器凝固法による二成分系バルク金属ガラスの創製手法の確立、2)金属ガラス形成合金の幾何学的原子配置とガラス系性能との関連解明、そして、3)過冷却液相における局所構造と凝固相選択との関連解明である。昨年度において二成分系バルク金属ガラス創製に特化したガス浮遊装置を完成し、本装置を使用することにより、直径2mm程度のZr-Cu系バルク金属ガラスの作製に成功している。今年度は、放射光X線回折実験の結果から過冷却液体の構造情報を取得し、密度や粘性との関連を考察している。したがって、上記の目的については一部達成している。一方、Zr-Cu系以外の合金系として、急冷によりバルクガラス化が報告されているPd-Si系、Hf-Cu系、Fe-B系、Ni-Nb系を選択し、本手法を用いてバルクガラス化を試みたが、成功には至っていない。また、研究代表者の所属が変更となり、研究環境の構築等に時間を要し、研究の推進が滞ったため、進捗区分をやや遅れているとした。今年度は、昨年度に引き続き、構成元素が少ないために作製が困難な二成分系バルク金属ガラスの作製のため、無容器ガス浮遊法を用い、ガラス化の可能な合金系を探索した。これまでガラス化に成功しているZr-Cu系について、試料中に含まれる酸素含有量を適切に調整することにより、ガラス形成能が高くなることを見出している。したがって、Pd-Si系をはじめとした比較的ガラス形成能の高い合金系を対象とし、酸素含有量の制御によるガラス化を試みたが、成功には至っていない。そこで、Zr-Cu系のガラス形成過程の定量的解析に焦点を絞り、冷却曲線からガラス化に至るための臨界冷却速度の組成依存性を決定した。また、試料中に含まれる酸素含有量が臨界冷却速度へ与える影響を詳細に調べた。

その結果、酸素含有量が0.3 at%程度含まれると、臨界冷却速度が100K/s程度小さくなること、また、ガラス形成可能な合金の組成範囲が10 at.%程度広がることが判明した。さらに、臨界冷却速度について、剛体球モデルを援用して熱力学的諸量から見積もり、実験結果との比較を行った。その結果、酸素含有量のわずかな増加は、混合のエントロピーよりも混合のエンタルピーに大きく寄与することを示した。本研究成果により、これまで合金液体のガラス化を阻害すると考えられてきた酸素の存在について、微量の場合にはガラス形成能を高めることに加え、合金組成と臨界冷却速度へ与える影響について定量的に明らかにすることができた。本研究の目的は、従来作製が困難であった2成分系バルク金属ガラスを創製し、過冷却金属液体の熱力学的特性とガラス形成能との関連を明らかにすることである。したがって、本研究では、1)無容器凝固法による2成分系バルク金属ガラスの創製手法の確立、2)金属ガラス形成合金の幾何学的原子配置とガラス形成能との関連解明を試みた。本研究で構築した装置により、Zr-Cu系のバルク金属ガラスについて、放射光X線回折を利用したガラス化過程のその場観察に成功した。また、試料中に含まれる酸素量によりガラス形成能が変化することが判明し、酸素量を適切に制御することにより、ガラス形成能が改善することを示した。本研究の目的は、1)無容器凝固法による2成分系バルク金属ガラスの創製手法の確立、2)金属ガラス形成合金の幾何学的原子配置とガラス形成能との関連解明、そして、3)過冷却液相における局所構造と凝固相選択との関連解明である。今年度は二成分系バルク金属ガラスの創製に特化したガス浮遊装置がほぼ完成し、Zr-Cu系バルク金属ガラスの作製に成功している。したがって、上記目的の1)については達成している。しかし、Zr-Cu系以外の合金については、バルク金属ガラスの創製に至っていない。2)および3)については、放射光X線回折実験を実施しデータを取得しているが、現在解析を進行中である。したがって、当初の計画通り、次年度以降に達成するべき目的とする。以上のことから、達成度を(2)とした。今後は現所属機関において本研究を遂行するための研究環境を整えることを最優先とする。旧所属機関において実験は実施可能なため、適宜実験を実施して研究を遂行していく。また、放射光実験については、装置を既に施設に設置しているため、所属変更の影響はない。したがって、構造情報取得のための実験は随時実行していく。金属融体物性現在、ガス浮遊装置のレーザー入射光窓をチャンバーの上下に設け、10気圧までの高圧雰囲気の実現を可能にするなど、試料の温度分布を一定にする工夫を施し、Zr-Cu系以外の二成分系バルク金属ガラスの作製を試みている。今後は、放射光実験を複数実施していくことにより、バルク金属ガラス形成合金の液体状態における幾何学的原子配置とガラス形成能との関連解明、そして、過冷却液相における局所構造と凝固相選択との関連解明を実施していく。研究代表者の異動が年度途中であったため、研究の進行計画に変更が生じ、当該年度の物品費の購入が予定より少なかった。新たな所属機関において本研究遂行に必要となる実験機器や消耗品の購入などを計画している。
ヒ素の体内動態に関する分析毒性学的研究

当該研究は、ヒ素の酸化がヒ素の解毒に関与していると推定し、ヒ素の代謝と体内動態を分析学的、毒性学的手法を用いて明らかにし、ヒ素の毒性軽減および毒性発現機構について、生体内におけるヒ素の酸化還元状態とメチル化という観点から解明することを目的としている。ヒ素の代謝にはグルタチオン(GSH)が重要な役割を担っている。ヒ素(As)-GSH抱合体の分解および酸化におけるGGTの役割をin vitroで調べたところ、GGTによりAs-GSH抱合体は毒性の高い3価ヒ素化合物へと分解することが分かった。また、GSHの分解に関与するγ-glutamyl transpeptidase(GGT)の新規阻害剤を用いて、ヒ素代謝におけるGGTの役割を調べたところ尿中にAs-GSH抱合体が検出されることが分かった。GGTの活性阻害により、血漿および腎臓のGSH濃度が有意に上昇していた。As-GSH抱合体の腸管吸収における実験から、胆汁排泄されたAs-GSH抱合体は腸管から再吸収され、各臓器に分布する他、再度胆汁へ排泄されることが分かった。これらの結果から、GGTの活性阻害によるGSH濃度の上昇が,ヒ素の解毒機構と関連する可能性が示唆された。ヒ素の体内動態を明らかにするためには、生体内におけるヒ素の化学形を安定かつ高感度に測定することが必要不可欠である。ヒ素の代謝にはグルタチオン(GSH)が密接に関与すると考えられることから、代謝物の測定の際にはヒ素化合物とGSHとの同時測定が必要となる。また、ヒ素の代謝におけるGSH関連酵素の測定も重要となる。そこで、以下の研究を行った。1.ヒ素化合物とGSHの同時測定の検討とLC-MSとの比較:ヒ素および硫黄の分析はICP-MSとLC-MSを用いて行い、両者の感度、再現性、汎用性などを比較し、測定条件を検討した。様々な条件検討を行ったが、硫黄の高感度分析は現在達成出来ておらず、また酸素を導入することによりヒ素の感度が低下した。一方、LC-MSはICP-MSと比較して定量性に欠けることがデメリットとして挙げられる為、今後さらなる検討を行う必要がある。以上の結果から、現在のところICP-MSおよびLC-MSを併用して代謝物の同定および定量を行うことが望ましいと示唆された。2.ヒ素-グルタチオン(As-GSH)抱合体の分解および酸化におけるγ-glutamyl transpeptidase(GGT)の影響:As-GSH抱合体の分解、および酸化に関するGGTの役割をin vitroで調べた。GGTとヒ素化合物との反応は、LC-MSを用いて、As-GSH抱合体とその分解物を測定することにより評価した。その結果、GGTによりAs-GSH抱合体は毒性の高い3価ヒ素化合物へと分解することが分かった。1)ヒ素代謝におけるGGTの役割:摂取されたヒ系化合物は還元、メチル化などの代謝を受け、体外に排泄されるが、その代謝過程でグルタチオン(GSH)が非常に重要な役割を果たしている。γ-glutamyl transpeptidase (GGT)はGSHおよびGSH抱合体の代謝分解に関与する酵素である。以前、ヒ素-GSH (As-GSH)抱合体の分解および酸化におけるGGTの影響を調べたところ、GGTによりAs-GSH抱合体は毒性の高い3価ヒ素化合物へと分解することが分かった。そこで、ヒ素代謝におけるGGTの割について解明することを目的とし、GGTの阻害剤をラットに投与した後、1時間後にヒ酸を投与し、経時的に血液、臓器、尿および糞を採取し、ヒ素の総濃度測定と化学形態別分析を行い、GGTの阻害剤の非存在化におけるヒ素の代謝と比較した。その結果,ヒ素の排泄量に関してはあまり影響を与えないものの,体内におけるヒ素GSH抱合体の安定件には密接に関係していることが明らかとなり,GGTの活性阻害によるGSH濃度の上昇が,ヒ素の解毒機構と関連する可能性が示唆された。2)腸管から再吸収された後のヒ素の動態:胆汁中に排泄されたヒ素化合物は、腸管循環し再吸収されると考えられる。

しかしながら、胆汁から排泄されたヒ素化合物がどのような化学形で再吸収され、排泄されるのかは明ちかになっていない。そこで、再吸収後のヒ素の動熊を明らかにする為にラットにGSH存在または非存在下でAs-GSH抱合体を腸管に直接投与した後、30分間隔で胆汁を採取した。結果については現在解析中である。ヒ素はその化学形によって、細胞内への取り込み、排泄、毒性などが大きく異なる。ヒ素の毒性発現および解毒機構を明らかにするためには、ヒ素代謝物の化学形をできるだけ正確に分析し、出発物質のみならず、代謝物も含めた毒性評価を行う分析毒性学的研究が必要不可欠となる。当該研究は、ヒ素の代謝と体内動態を分析学的、毒性学的手法を用いて明らかにし、ヒ素の毒性軽減および毒性発現機構について、生体内におけるヒ素の酸化還元状態とメチル化という観点から解明することを目的としている。昨年度の結果から、GGTの阻害剤をラットに投与した際、尿中にヒ素-グルタチオン抱合体(As-GSH)が検出されることが分かった。そこで、本年度は各As-GSH抱合体の赤血球への取り込みについて調べた。また、ラットにヒ素を投与すると、MRP2/cMOATを介して胆汁中にAs-GSH抱合体が排泄されることが報告されているが、腸管から吸収されたAs-GSH抱合体の体内動態は明らかとなっていないことから、As-GSH抱合体の腸管吸収に関する実験計画をたてた。赤血球への取り込みに関する実験からは、ジメチルヒ素およびモノメチルヒ素のGSH抱合体が無機ヒ素のGSH抱合体と比較し、迅速に赤血球に取り込まれていることが分かった。As-GSH抱合体の腸管からの取り込みに関する実験では、無機ヒ素のGSH抱合体がモノメチルヒ素のGSH抱合体と比較し、吸収率が高い傾向にあったが、個体差が大きいことが分かった。このことから、ヒ素の吸収はヒ素の化学形のみならず、腸内細菌によるヒ素の代謝も関与することが示唆された。