hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
唐辛子添加食品による加齢性の嚥下機能低下予防法の検証

若いころから機能維持行動がとれるような保健指導が必要である。本研究の目的は、高齢者の嚥下反射の低下予防、改善のために効果的な唐辛子添加食品の摂取方法を明らかにすることである。平成23年度は、「摂取すべき食品の特定」と「高齢者の唾液中のSP濃度と食習慣の関連」について明らかにすることを目標とした。研究実績は次のとおりである。1.摂取すべき食品の特定については、まず1種類を決定し、原材料名中に「唐辛子」の表記されているものの中から製造元のことなる3品について、カプサイシン含有量を高速液体クロマトグラフ法を用いて測定した。結果は、対象とした3品の内2品に検出可能な濃度のカプサイシンが含まれていたが、1品は検出されなかった。この結果より、単純に唐辛子を添加した食品すべてが、唾液中のSP濃度を上昇させるわけではない可能性が示唆された。そのため摂取すべき食品の特定要件を「原材料に唐辛子が含まれている」以外にも明らかにする必要性が確認された。次に、特定した食品を摂取することで唾液中のSP濃度の変化の有無を確認するために、健康高齢者5名、健康成人5名を対象に唐辛子添加食品の摂取前と摂取後に唾液を採取した。採取した試料については現在分析中である。2.高齢者の唾液中のSP濃度と食習慣の関連については、現在進行中であり、現在のところ健康高齢者(肺炎罹患経験のある者を含む)5名にアンケートにて嚥下状態の自覚症状を調査し、高齢者が不顕性誤嚥を起こしやすいとされる睡眠前後のSP濃度状態を確認するため眠前、起床時に唾液を採取した。この調査に関しては、対象が肺炎罹患経験のある高齢者10名、肺炎罹患の無い高齢者10名を目指している。なお、本研究に関しては、平成23年4月平成23年9月末日の期間、産後の休暇および育児休業に伴い補助事業を中断し、平成23年10月1日より取り組んだ実績を報告する。本調査は唐辛子添加食品の摂取には、継続する一定期間が必要であり、調査開始日が決まれば、それに合わせて、対象者、家族、および研究者の約1ヶ月間の日程調整が必要となる。そのため、できるだけ多くの対象者を同時に開始したいと考え取り組んだ。また、本研究における対象者は、研究協力に同意してくださった方に対し、嚥下反射惹起テストを行い、正常群、遅延群に分けて分析する。依頼した施設対象は、当初、分析に十分な人数と見込んでいたが、実験期間中に体調不良や入院など(本実験とは関連性なし)で複数の中断者がでたため、正常群の人数は予定数がほぼ集まったが、研究協力者の中に異常値を示す人が少なかったため、対象者の追加が必要となった。食品中のカプサイシン含有量の分析、唾液中のSP濃度の分析に時間を要しているため。また一度得られた唾液中のSP濃度の分析結果では、下限値が高く、より正確な分析をするためには、下限値を下げたデータを得る必要があり、現在再分析中である。この結果によって次の実施計画の微調整が必要であるため結果を待っている状態。高齢者施設に研究協力を依頼し、高齢者の対象者を追加し、再度分析を行う。事前に施設管理者へ嚥下反射惹起遅延者と思われる人を選定してもらう。得られた成果は、論文にまとめ公表する。残りの実施計画について、実施時期の修正を行う。唾液中のSP濃度分析の下限修正後の結果が得られ次第統計学的分析を行い唐辛子添加食品摂取の影響を明らかにする。また、今年度の最終計画であった「高齢者の唾液中のSP濃度と食習慣の関連」に関しては、対象の追加を進めていく:平成24年9月末終了予定とする。最終段階の「嚥下反射惹起時間に関する唐辛子添加食品の継続摂取の効果の検証」の期間を平成24年10月1月末までに終了予定とする。
自己免疫性脱毛症の発症機序に関する研究

NZB/KNマウス(雄)には、血清学的にはリウマチ因子や、タイプIIコラーゲンに対する抗体が存在し、関節病変や後背部から尾部にかけて脱毛が高率に認められる。NZB/KNマウスの脱毛発症の免疫病理学的な検索を行い、自己免疫性脱毛症のモデルの可能性について検討した。1. NZB/KN雄マウスの脱毛病変は、経時的に発現頻度が増し、3か月齢で約25%、12か月齢で80%であった。2.脱毛発症初期に、真皮血管周囲に単核球浸潤が認められた。NZB/KN雄マウス血清中には毛包組織に対する主にIgMタイプの抗体が高頻度に存在し、毛包組織の基底膜部(BMZ)にはlgMが主に沈着していた。3. (NZWxNZB/KN)F1は12か月齢で雄13.3%、雌6.7%、F2マウスは雄44%、雌7.3%の脱毛の発現率を示した。F1マウスでは、BMZやHFにlgGの沈着も見られるようになった。この傾向は、F1雌マウスに顕著であった。F2マウスを用いて、雌雄、H-2、蛋白尿、脾腫について脱毛との相関関係をみると、NZB/KNの脱毛の発症に関係する因子として性差が非常に重要性が示唆された。4.脱毛とBMZあるいはHFへの免疫グロブリンの沈着の間には、有意な相関関係は認められなかった。以上から、NZB/KNマウスは、自己免疫性脱毛症の機序を解明するうえで一つのモデルになることが類推された。少なくとも、NZB/KNマウスで見るかぎり、毛包のBMZの免疫グロブリンは脱毛の発症には積極的には関与していない可能性が示唆された。1)Subclinicalな時点での変化をとらえるために、23ヶ月齢のNZB/KNマウスの脱毛病変の光顕的解析を行ったところ、毛包へのリンパ球浸潤が初期病変であることが解った。2)脱毛は、NZB/KNマウス3か月齢で25%、12か月齢で90%にみられた。NZW/sk(H-2^z)(雌)とNZB/KN(H-2^d)(雄)を交配し、雑種第一代F1(WBKN F1)を作成し、更にF1の交配により(F_1×F_1)F_2マウスを作成し,脱毛出現の遺伝的様式を探った。12か月齢までの観察でF1マウス(H-2^<d/z>)では、雄2/15、雌1/15に脱毛病変を認めた。F2マウスでは、30-40%に脱毛病変を認めたが、雄ではおよそ50%、雌では10%以下と性差がめだった。H-2 complexとの関係は明確でなかった。以上の結果から、NZB/KNマウスにみられる脱毛病変の発症にはループス腎症や真皮表皮接合部での免疫グロブリンの沈着と異り、H-2 complexよりむしろY染色体あるいは男性ホルモンの影響も重要とされた。3)3匹の10か月齢雄NZB/KNマウスの脾細胞を用いて、毛包構成成分に対するモノクローナル抗体の樹立を試みた。各マウス96穴プレート2枚に融合細胞を培養して、モルモットの口唇を基質として、蛍光抗体間接法でスクリーニングした。約10%のウエルに抗核抗体が産生されていたが、毛包構成成分に対するモノクローナル抗体は樹立できなかった。中村らにより樹立されたNZB/KNマウス(雄)には、関節病変や後背部から尾部にかけて脱毛が高率に認められる。血清学的にはリウマチ因子や、タイプIIコラーゲンに対する抗体が存在する。

NZB/KNマウスの脱毛発症の免疫病理学的な検索を行い、自己免疫性脱毛症のモデルの可能性について検討した。その結果次のことが明らかとなった。1. NZB/KN雄マウスの脱毛病変は、経時的に発現頻度が増し、3か月齢で約25%、12か月齢で80%であった。12か月齢の脱毛の出現頻度は,標準ストレインNZB/N雄、雌、NZW/sk雌はいずれも5%未満。2.脱毛発症初期に、真皮血管周囲に単核球浸潤が認められた。NZB/KN雄マウス血清中には毛包組織に対する主にIgMタイプの抗体が高頻度に存在し、毛包組織の基底膜部(BMZ)にはIgMが沈着。3. (NZWxNZB/KN)F1は,12か月齢で雄13.3%、雌6.7%、F2マウスは雄44%、雌7.3%の脱毛の発現率を示した。Flマウスでは,BMZにIgGの沈着も見られるようになった。F2マウスを用いて、雌雄、H-2、蛋白尿、脾腫について脱毛との相関関係をみると、NZB/KNの胆毛の発症に関係する因子として性差が非常に重要で、脱毛と腎症の間には臨床的な相関があると考えられた。4.脱毛とBMZの免疫グロブリンの沈着の間には,特に有意な相関関係は認められなかった。以上より、NZB/KNマウスの脱毛症の機序を解明するうえで一つのモデルになることが類推された。少なくとも,NZB/KNマウスで見るかぎり,毛包のBMZの免疫グロブリンは脱毛の発症には積極的には関与していない可能性が示唆された。
無機半導体を用いた新規高性能フレキシブル・フラットパネル・ディスプレイの開発

本研究では、無機半導体を用いた新規高性能フラットパネルディスプレイの実現に向け、その周辺技術を開発することに重点を置いて研究を進めた。最も重要な点は、III族窒化物半導体薄膜のエピタキシャル成長が可能な単結晶基板ではなく、結晶に対する配向規制力が一様ではない、あるいは存在しない非単結晶基板の上に当該薄膜の高品質結晶を形成することである。当該薄膜の形成は高周波プラズマによる窒素ガス励起方式の活性窒素源を有する分子線エピタキシー装置により行った。得られた各薄膜についてX線回折測定による結晶性の解析やフォトルミネセンス特性の評価などを主に行った。本研究の最終的な目的を達成するためには、第一に発光源を構成する無機半導体、すなわちIII族窒化物半導体の薄膜を所望の基板材料の上へ高品質に形成する技術を開発することが必要である。その薄膜形成の対象となる基板材料は、薄膜のエピタキシャル成長が直接的に実現できるサファイアなどの単結晶基板ではなく、多結晶基板となる。しかし、多結晶基板はそのランダムな結晶配向により、その上に形成する薄膜の結晶成長に対して望ましくない配向規制力を及ぼす。そのため、今年度はそのような配向規制力が生じることのない非晶質の基板材料を用いることで、どのような結晶状態で当該薄膜が成長していくか、また、フォトルミネセンス(PL)などの特性がどの程度のものか、などについて実験検討を行った。今年度は非晶質の基板材料として石英ガラスを取り上げ、検討を行った。III族窒化物薄膜の形成は高周波プラズマによる窒素ガス励起方式の活性窒素源を有する分子線エピタキシー装置により行った。窒化ガリウム(GaN)薄膜、および窒化インジウム(InN)との混晶であるInGaN薄膜をそれぞれ石英ガラス基板の上に直接形成した。III族窒化物半導体薄膜のヘテロエピタキシャル成長に一般的に用いられるバッファ層は、今年度は用いなかった。得られた各薄膜についてX線回折(XRD)法による結晶性やPL特性などの評価を行った。その結果、GaNおよびInGaN薄膜いずれについてもc軸が優先的に配向した結晶が石英ガラス基板上に成長しており、InGaNに関して懸念される相分離も生じていないことを確認できた。また、GaN薄膜のPL特性に関してはバンド端発光に相当する365 nm付近の発光が見られることを確認できた。これらのことから、単結晶基板を用いない場合においてもある程度の結晶性と発光特性を有する薄膜を得ることが可能であることが明らかとなり、当該薄膜による非単結晶基板上での発光源構成の実現可能性を確認できた。当該年度は,発光源作製のために必要ないくつかの要素について研究を進めた。すなわち,発光層用の半導体材料であるIII族窒化物半導体薄膜が良質な状態で形成でき,かつキャリア注入を良好に行うことが可能であり,さらに発光源からの発光が外部へ効率良く放出されるような透明電極薄膜について検討を行った。一つはGaN系材料によるものであり,Geの高濃度ドーピングによりその抵抗率を十分に低下することができ,かつ広い波長範囲で透過率が高い状態を保つことができることを確認した。さらにこの材料においては結晶性も高く,その上に形成する窒化物半導体薄膜の結晶性へも良好な効果をもたらすことが期待できる。この他に,In2O3系材料についても検討を行い,スパッタリング法で結晶性および透過率が高い状態で抵抗率を低下するための作製条件の最適化を図った。上記の電極材料の検討に加え,いくつかの非晶質基板の上に発光源を構成するための各種III族窒化物半導体薄膜を形成し,それらの結晶性,光学的特性,および電気的特性などについて検討を行った。その結果,高度にc軸配向した窒化物薄膜がいずれの場合にも得られ,InGaN混晶においては相分離が生じていないものが得られることを確認した。また,不純物ドーピングによる発光強度の増大効果および抵抗率の制御について確認できた。p型不純物をドープした場合には,熱処理を行わなくとも単結晶の場合と同様にp型導電性を示すことを電気化学的C-V測定により確認した。当該年度は、発光源構成のための各要素の検討をさらに推し進める過程において、より発光特性の良好な薄膜を得るために、成膜プロセスの条件と発光特性の関係をまず調べた。InGaN薄膜を形成する場合にはInNの分解温度がGaNのそれに比べてはるかに低いことから、薄膜形成時のインジウム供給量とガリウム供給量を同量にした場合には、形成される薄膜中の組成はGaN寄りのものとなる。したがって、成長温度を極めて高くした場合には薄膜中のインジウム組成は極めて微量なものとなることを確認した。これに対して、これらIII族元素の窒化物形成において、活性窒素を供給するための高周波窒素プラズマセルの数を増やすと、実質的に窒素が過剰供給の状態となる。これにより、薄膜形成時の成長温度が高い場合に入りにくいインジウムが比較的入りやすい状態となり、上述と同一の極めて高い成長温度で成膜した場合においてインジウムの量がわずかではあるが増加していることを確認した。上記の薄膜においては、プラズマセルの数が大きい場合の方が明らかに発光波長が大幅に長くなるが、その発光強度が高いものとなることが確認された。また、薄膜の構造において明らかな差異が使用するプラズマセルの数に対して生じていることが確認された。

この現象は今後、良好な発光源を構成するために有用なものとなる可能性があり、本件についてさらに詳細な検討を行う必要があると判断し、次年度にこれらの解析を進めていくこととした。発光特性が良好な薄膜に関して、特異な構造を有する場合があることが確認された点においては将来的な高性能デバイス形成に対して有効な成果であると言え、今後の発展が期待できる。本研究では、無機半導体を用いた新規高性能フラットパネルディスプレイの実現に向け、その周辺技術を開発することに重点を置いて研究を進めた。最も重要な点は、III族窒化物半導体薄膜のエピタキシャル成長が可能な単結晶基板ではなく、結晶に対する配向規制力が一様ではない、あるいは存在しない非単結晶基板の上に当該薄膜の高品質結晶を形成することである。当該薄膜の形成は高周波プラズマによる窒素ガス励起方式の活性窒素源を有する分子線エピタキシー装置により行った。得られた各薄膜についてX線回折測定による結晶性の解析やフォトルミネセンス特性の評価などを主に行った。発光源を構成するための電極材料の開発,非単結晶基板上での発光層としてのIII族窒化物半導体薄膜への不純物ドーピングによる電気的特性の制御,および不純物ドーピングによる発光特性の向上などについて各要素ごとに成果が得られてきている。より良好な発光特性を発現する薄膜を得るため、これまで得られた薄膜の構造解析を進め、発光特性との関連を明らかにする。電子材料工学発光源構成のための各要素の検討をさらに推し進めた後,発光源を構成し,その発光特性について最適化を図っていく。当該年度内においては、単結晶ではない基板の上にIII族窒化物半導体薄膜を形成した場合に、どの程度の結晶性のものが得られるか、およびどの程度の発光特性が得られるかということを主として確認することを目的として実験検討を行った。その結果、GaNおよびInGaNいずれにおいても比較的良好な結晶性を有する薄膜を石英ガラス基板上に得ることができ、かつ、短波長領域の発光も得られることが確認できた。これらのことは、非単結晶基板の上に所定の発光源を得るために必要な事項であるが、その実現の可能性を確認できたことで当初の目的をほぼ達成できたと考える。当該年度において、発光源構成のための各要素の検討を推し進めていく過程において、良好な発光特性を発現する薄膜の構造解析を進めていった。その中で特異な構造を有する場合があることを確認したが、より詳細にその構造と発光特性の関連性を明らかにする必要が生じ、次年度に持ち越すこととなった。当該年度は各種電極材料の開発および非単結晶基板上での発光層としてのIII族窒化物半導体薄膜の諸特性について検討を行ったが,それらの組成分析や不純物分析,および高分解能結晶解析などについて行うことができなかった。主にそのための費用が次年度への繰り越しとなった。次年度は、より詳細な薄膜の構造解析を推し進めるため、繰り越し分の費用をこれらに充てる予定である。非単結晶基板の上にある程度の結晶性を有するIII族窒化物半導体薄膜を得ることができ、かつ、発光も見られることから、次なる段階としては電気的特性の制御が必要である。単結晶成長した薄膜に比べてキャリアの移動度が小さいことが予想されるが、その見極めと改善、および導電型の制御を主として推し進めていく予定である。
体内時計に麻酔あるいは全身性ストレスが与える影響の検討

マウスをモデル動物に選び、体内時計の中枢の視交叉上核(SCN)における時計蛋白質の発現変化、肝臓、腎臓、心臓、筋肉などの臓器別の遺伝子発現の概日リズムが麻酔そのものまた敗血症性ショックなどの全身性ストレスでいかに修飾を受けるかを分子生物学を援用して明らかにすることが目的であった。平成18年度には、研究初年度に、培養細胞で確立した時計素子遺伝子の発現量の日内変化検出法をマウスに適応して検討した。サイトカインの影響を検討する為の予備実験も行った。12時間ごとの明暗周期に同期させたマウスの視交叉上核、肝臓、腎臓より4時間毎にRNAを抽出し、BMAL,Perl,Per2,Clock,Cryの発現とその変化を半定量的リアルタイムRT-PCR法を用いて検討した。時計素子遺伝子の日内変動が過去の報告と矛盾なく観察できた。次にイソフルレンを用いてマウスに全身麻酔を施し遺伝子の発現の検討を行った。遺伝子発現の変化の周期に変化は見られなかったが、遺伝子発現の強度つまり振幅は抑制を受ける傾向が観察された。臓器間で特別な差異は検出できなかった。この実験事実は、全身麻酔薬が時計遺伝子の発現に影響を与えることを示唆するが、薬剤の直接的な影響なのか、麻酔状態に起因する変化なのかに関しては今後の検討が必要である。さらに全身性ストレスの影響を検討する目的の為の予備検討を培養細胞を用いて行った。炎症性サイトカインTNF-alphaで培養細胞を処理して、時計素子遺伝子の概日変動が影響されるかを検討した。NIH3T3細胞を用いた実験系ではサイトカインによる影響が有意には検出できなかった。確実なエビデンスを得るためにはマウスを用いた検討を行う必要がある。マウスをモデル動物に選び、体内時計の中枢の視交叉上核(SCN)における時計蛋白質の発現変化、肝臓、腎臓、心臓、筋肉などの臓器別の遺伝子発現の概日リズムが麻酔そのものまた敗血症性シックなどの全身性ストレスでいかに修飾を受けるかを分子生物学を援用して明らかにすることが目的であった。マウスを用いての検討に先駆けて、マウス由来の樹立細胞株を用いた検討を行い以下の結果を得た。1.NIH3T3細胞を血清で刺激することにより遺伝子発現のリズムを生じさせることができた。以上の結果を用いて次年度は、マウス個体を用いた検討に向かう。
フラクタル・ナノ材料の開発と応用

本研究の、平成16年度平成18年度における、主な成果は次の通りである。1.耐久性の超撥水/高撥油性フラクタル表面の開発自発的にフラクタル表面を形成し、世界一水をはじく表面となるワックス(アルキルケテンダイマー:AKD)の欠点である耐久性を向上させる研究を行った。アルキルピロールの電解酸化重合法により、耐熱性と耐溶剤性の高い、超撥水性のフラクタル表面の開発に成功した。この表面をフッ素系のシランカップリング剤で処理することにより、耐久性の高撥油表面の合成にも成功した。2.ワックスの自発的フラクタル構造表面形成メカニズムの解明AKDが自発的にフラクタル表面を形成するメカニズムについて研究した。モデル化合物としてトリグリセリド・ワックスを用いて研究した結果、このワックスが融液から結晶化する過程において、先ず準安定な結晶相であるα-相が出現し、それが安定相であるβ-相に相転移する過程でフラクタル構造の表面が形成されることが明らかになった。AKDについて同様の研究を行った結果、同じメカニズムでフラクタル表面が形成されることが分かった。3.フラクタル立体の創製理論的には、体積が無限小で表面積が無限大の、フラクタル立体の創製を行った。その際、フラクタル表面を自発的に形成するワックスである、先述のAKDを利用した。表面がフラクタル構造のAKD微粒子を鋳型としてゲル-ゾル法を行い、内部がフラクタルのシリカの立体を合成した。4.フラクタル表面の細胞培養基盤への応用フラクタル表面の新しい応用として、細胞培養基盤としての検討を行った。神経細胞の1種であるアストロサイトは、平らな表面上では平たく拡がった形態をとるが、フラクタルAKD表面上で培養すると、分化した形状に似た星型の微小突起のみが現れる。これは新しい細胞培養基盤の開発に繋がり、再生医療への応用も期待される興味深い結果である。以上の結果を基に、論文15報、学会発表26件、特許出願4件の成果を得た。以上の成果により、本研究の所期の目的を達成することが出来た。本研究では、数学的概念であるフラクタル(自己相似性)を表面や立体の構造に取り入れることで、ユニークな機能を発現する材料開発およびその応用を目指している。1年目に当るH16年度には、(1)耐久性のある超撥水表面作製、(2)フラクタル立体の作製法の確立、の2点について大きな進展があった。(1)耐久性のある超撥水表面作製:これまでフラクタルを材料開発に取り込んだ研究として、アルキルケテンダイマー(以下、AKD)という一種のワックスを用いた超撥水フラクタル表面の研究(接触角174°を実現)が知られている。この研究により自己相似性のある表面構造を形成することで液体を完全にはじくフラクタル表面が作製可能であるという設計指針が明らかにされた。しかしながら、AKDはワックスであるために、実用化のために必須条件である耐熱性や耐薬品性等に乏しいという問題がある。本年度では、電解酸化重合による導電性高分子膜により、耐久性のある超撥水フラクタル表面の作製に成功した。具体的には、オクタデシルピロールをアセトニトリル中で電圧22.5Vで60分間

ITO電極上で電解酸化重合させた。その結果、150°の接触角をもつ超撥水表面の作製に成功した。さらに、90°Cで長時間保存したり(耐熱性)、様々な溶媒(アルコール、アセトン、油脂等)中に浸した後(耐薬品性)、接触角が変化しないことを確認した。現在、論文投稿中である。(2)フラクタル立体の作製法の確立:フラクタル立体は理論的には表面積無限大・体積無限小であるという性質を有するため、断熱材、触媒、エネルギーの閉じ込め等の機能が期待される。本年度では、フラクタル立体の作製法を確立した。具体的には、以下のような作製法である:(1)AKDを微粒子化し(ヘキサンに溶かし、噴霧することで直径0.1-100μmの微粒子を作製)、(2)室温で静置することで微粒子表面にフラクタル構造を自発的に形成させ、(3)これを容器中に集積し、(4)微粒子間の空隙にテトラメチルオルソシリケートSi(CH_3)_4の溶液で埋めてゾル-ゲル反応させ、(5)電気炉を用いて550°Cで2時間加熱することでAKD微粒子を燃焼・除去した。フラクタル立体の評価には集束イオンビーム微細加工装置を用いて断面出し・観察、フラクタル次元Dを評価する手法であるボックスカウント法を用いた。断面には様々な大きさで入り組んだ形状の孔が無数に分布していること、断面のDが1.89であることを確認した。この断面のDの値は、フラクタル立体の数学的モデルであるMenger's sopngeの断面の値に近い。フラクタル立体の作製法については特許出願を行った。本研究では、数学的概念であるフラクタル(自己相似性)を表面や立体の構造に取り入れることで、ユニークな機能を発現する材料開発およびその応用を目指している。前年度に引き続き、H17年度には、(1)耐久性のある超撥水表面作製、(2)同じく高撥油表面の作製、(3)フラクタル立体の作製とそのキャラクタリゼーションの研究を行った。(1)耐久性のある超撥水表面作製:これまでフラクタルを材料開発に取り込んだ研究として、アルキルケテンダイマー(以下、AKD)という一種のワックスを用いた超撥水フラクタル表面の研究(接触角174°を実現)が知られている。この研究により自己相似性のある表面構造を形成することで液体を完全にはじくフラクタル表面が作製可能であるという設計指針が明らかにされた。しかしながら、AKDはワックスであるために、実用化のために必須条件である耐熱性や耐薬品性等に乏しいという問題がある。昨年度に、電解酸化重合による導電性高分子膜により、耐久性のある超撥水フラクタル表面の作製に成功し、論文発表した。この表面は、90°Cで長時間保存したり(耐熱性)、様々な溶媒(アルコール、アセトン、油脂等)中に浸した後(耐薬品性)、接触角が変化しないことを確認した。(2)耐久性のある高撥油表面の作製:上記の導電性高分子膜表面を、更にフッ素系シランカップリング剤で処理することにより、油もはじく表面の作製に成功した。この表面も、耐熱性と耐溶剤性に優れ、上記の超撥水表面と同様の耐久性を示すことが分かった。この撥油表面上でのサラダ油の接触角は135°程度で、実用上意味のある充分に大きな値であることが分った。油も水もはじく表面は、汚れがつかない防汚性材料になることが期待される。本研究の成果を、特許出願した。(3)フラクタル立体の作製とそのキャラクタリゼーション:フラクタル立体は理論的には表面積無限大・体積無限小であるという性質を有するため、断熱材、触媒、エネルギーの閉じ込め等の機能が期待される。
Gタンパク質共役受容体に働く新規治療薬シーズの探索と活性評価

Gタンパク質共役受容体(GPCR:G-protein coupled receptor)は、細胞膜表面上に存在する膜タンパク質で、細胞内に情報を伝える生体内センサーとして働いている。糸状菌は様々な二次代謝産物を産生する能力を持っており、新規リガンド探索に有用であると考えられる。にもかかわらず、糸状菌由来のGPCRリガンドの検索・開発はあまり行われていない。これはGPCRの活性測定が通常そのGPCRを発現させた生細胞を用いるため、多様な物質を含む糸状菌培養液をもちいても共雑物による非特異的な細胞の反応が多すぎて、正確で信頼性のある活性測定が行えないためである。本研究で用いた[35S]GTPγS結合活性測定はGPCR-Gα融合タンパク質ヘのアゴニスト依存的な[35S]GTPγS結合活性を測定し定量化することでリガンド活性を調べる方法である。この昆虫細胞で調製した融合タンパク質膜画分を用いた[35S]GTPγS結合活性測定は、糸状菌培養液中の共雑物の影響をあまり受けず、GPCRに作用するリガンドを特異的に検出することができるので、生細胞を用いた通常の活性測定法の欠点を克服した方法といえる。このため、混合物のスクリーニングには最適である。本研究ではこれまでに7つのGPCRに対して430種類の糸状菌培養液を用いて活性測定を行い、4つのGPCRに対して合計10個のアンタゴニスト、18個のアゴニスト活性を見出した。これらの結果は糸状菌培養液が新規GPCRリガンドの発見のためのよい材料であること、また我々のGPCR-Gα融合タンパク質を用いた[35S]GTPγS結合活性測定のスクリーニング系が高い効率をもつことをよく示している。また、このうちの1つの組み合わせについて動物実験を行い、ある糸状菌がすい臓に発現するGPR119を活性化することにより、インシュリンの分泌を促進して血糖値を下げる働きがあることがわかった。モルヒネは古典的な生理活性アルカロイドであり優れた鎮痛作用を持が、一方で耽溺性やモルヒネ耐性といった作用を示す。モルヒネの生理作用における分子機構はモルヒネが示すm-オピオド受容体に対するパーシャルアゴニストとしての性質で説明されることが多い。しかし、他のk-あるいはd-オピオイド受容体を介した作用もあることが知られている。ゲノム解析によって発見されたMrgX2受容体はオピオイド受容体と同じように後根神経節で発現していることなどから、痛み刺激の伝達に関わっていると考えられており、最近内在性ペプチドであるコルチスタチンによつて活性化されることが報告された。我々はこのMrgX2受容体がモルヒネとその誘導体によって活性化されることを発見したので報告する。MrgX2受容体を恒常的に発現するCHO細胞株を樹立し、受容体刺激による細胞応答を細胞内カルシウム濃度変化の蛍光測定で観察した。このMrgX2/CHO細胞をコルチスタチンで刺激するとコルチスタチンの濃度依存的に細胞内カルシウム濃度の上昇が観測され、そのEC_<50>は78nMであった。またMrgX2/CHOにmorphine、dextrorphan、3-methoxy morphaninを同様に作用させた場合のEC_<50>はそれぞれ4.5μM、1.4μM、4.7μMであった。またMrgX2受容体について脱感作の有無を調べるとコルチスタチンでもモルヒネでも脱感作が確認できた。さらにこの細胞をMrgX2受容体に付加したタグペプチドに対する抗体を用いて免疫染色した結果、MrgX2受容体がコルチスタチンやモルヒネの刺激によって細胞内移行している様子が確認できた。MrgX2受容体はオピオイド受容体とはアミノ酸配列では相同性がないが、今回の結果から機能的にはMrgX2受容体とオピオイド受容体に類似性があることがわかった。またこれまではモルヒネの作用についての分子機構はオピオイド受容体を介した結果について議論されているが、今後はMrgX2受容体についても考慮して議論されるべきであると考えている。

本研究ではこれまでに7つのGPCRに対して430種類の糸状菌培養液を用いて活性測定を行い、4つのGPCRに対して合計10個のアンタゴニスト、18個のアゴニスト活性を見出した。これらの結果は糸状菌培養液が新規GPCRリガンドの発見のためのよい材料であること、また我々のGPCR-Gα融合タンパク質を用いた[35S]GTPγS結合活性測定のスクリーニング系が高い効率をもつことをよく示している。また、このうちの1つの組み合わせについて動物実験を行い、ある糸状菌がすい臓に発現するGPR119を活性化することにより、インシュリンの分泌を促進して血糖値を下げる働きがあることがわかった。
サルコペニアの遺伝リスクスコアを考慮した運動・食事療法の開発

健康な日本人男性506名を対象に,ヒトゲノム上に点在する約600万個の一塩基多型を分析した結果,49SNPsがp<1.00×10-5で検出された.それぞれピックアップされたSNPの中から,1つの遺伝子の中にあるSNPが複数ツリー上に上昇しているもので,偽陽性であるかどうかの確認を行い,Bioinfomaticな方法で確認しサルコペニアのリスクにたんぱく質の機能に関与する可能性を確認したところ,ESR1やMEGF10などが候補遺伝子として抽出された.現在は,これらの遺伝子のリスクスコアとサルコペニアとの関連について論文化しているところである.本年度は下記のサルコペニアの診断基準、肥満関連遺伝子に関する研究成果を発表した。4)古嶋大詩、中山侑紀、井門あゆみ、家光素行、栗原俊之、本間俊行、佐藤幸治、藤本雅大、浜岡隆文、石井好二郎、浅原哲子、真田樹義.日本人成人肥満男女を対象としたサルコペニア簡易評価法の開発.肥満研究. 2015Dec; 21(3):pp167-176.現在、健康な日本人男女506名を対象に,全ゲノム遺伝子多型高密度解析法(GWAS、HumanOmni1-Quad BeadChip, Illumina社製)を用いて,ヒトゲノム上に点在する約600万個の一塩基多型を分析している。GWASは660WとOmni 1とのImputationを行い、最終的には6,034,498 SNPsで解析した。それぞれのピックアップされたSNPの中から、1つの遺伝子の中にあるSNPが複数ツリー上に上昇しているもので、偽陽性であるかないかの確認を行い、その後抽出された遺伝子がどの遺伝子とリンクしているのかをBioinfomaticな方法で確認してサルコペニアのリスクにタンパク質の機能に関与する可能性があるのかを確認している。現在、ESR1やMEGF10などが候補遺伝子として抽出されている。本年度は、運動習慣に関連する遺伝子多型、サルコペニアの診断基準に関する研究成果について発表した。DRD2/ANKK1遺伝子多型は、子どもから青年期にかけての運動習慣との関連が認められたが、現状の身体活動量との関連性は認められなかった。現在、健康な日本人男女506名を対象に,全ゲノム遺伝子多型高密度解析法(GWAS、HumanOmni1-Quad BeadChip, Illumina社製)を用いて,ヒトゲノム上に点在する約600万個の一塩基多型を分析している。サルコペニアの基準は、我々が以前報告した若年被験者の平均値マイナス2SDで行った(Sanada et al Eur J Appl Physiol 2010)。その結果、49SNPsがP<10-5で検出された。縦断的観察研究によって,サルコペニアの遺伝リスクスコアが運動・食事療法による改善効果に及ぼす影響について検証する.具体的には,2年間の縦断的観察研究によって,サルコペニア遺伝リスクスコアとサルコペニアリスクとの相関関係に及ぼす運動および食事の改善効果について検討を行った.また,横断研究と同様に,運動に関するパラメーターとしては体力水準,食事に関するパラメーターとしては食事調査による1日当たりの総エネルギーおよびタンパク摂取量を用いて評価し,遺伝リスクスコアごとに運動および食事の効果が何パーセントに相当するかについても検討を行った.本年度は,サルコペニア者を対象としたレジスタンストレーニングの介入を実施した.被験者は体格指数(body mass index:BMI)が25 kg/m2以上の,日本人中高齢男女を対象とした.BMI,メタボリックシンドロームリスク因子および四肢筋量に関しては,時間および群を要因とした反復測定の二元配置分散分析の結果,有意な交互作用は認められなかったが,BMI,血中グリコヘモグロビン濃度および脈波伝播速度に有意な時間の主効果が認められ,トレーニング後の値がトレーニング前と比較して有意に低下した.したがってレジスタンストレーニングは,筋肥大の効果は認められなかったが,メタボリックシンドロームリスク因子を改善させる可能性が認められた(村上ら、肥満研究、2018).健康な日本人男性506名を対象に,ヒトゲノム上に点在する約600万個の一塩基多型を分析した結果,49SNPsがp<1.00×10-5で検出された.それぞれピックアップされたSNPの中から,1つの遺伝子の中にあるSNPが複数ツリー上に上昇しているもので,偽陽性であるかどうかの確認を行い,Bioinfomaticな方法で確認しサルコペニアのリスクにたんぱく質の機能に関与する可能性を確認したところ,ESR1やMEGF10などが候補遺伝子として抽出された.現在は,これらの遺伝子のリスクスコアとサルコペニアとの関連について論文化しているところである.

今後は、サルコペニアに関連する多型(tagSNP)を抽出し、これまでに報告されているサルコペニア関連遺伝子多型と今回網羅解析によって得られた複数の遺伝子多型を比較検討することで,日本人におけるサルコペニア遺伝リスクスコアを作成する.今後の研究は、現在候補遺伝子として同定されている遺伝子のリスクスコアーを解析し、論文化を図っていく。29年度が最終年度であるため、記入しない。運動処方29年度が最終年度であるため、記入しない。
地球キロメトリック放射をプローブとしたオーロラ加速域の研究

地球の極域から放射されている地球キロメトリック放射(AKR)のスペクトラムは、オーロラ粒子加速域の垂直構造とその運動を如実に物語っている。本研究では、まず科学衛星「じきけん」によって観測されたAKR放射のスペクトラムをディジタル処理し定量的に強度変動の時間変化をとらえ、ディジタルダイナミックスペクトラム処理を行った。このデータをベースに、このデータと同時期に観測された米国衛星データ、及び地上極域磁場構造データとのつき合わせを行い、オーロラサブズトームの発達とAKR放射活動の時間的空間的対応の研究を行った。また南極昭和基地におけるロケット観測データの解析を行い、極域電離圏におけるプラズマ波動とオーロラ粒子との相互作用のプロセスを実証的に研究した。以上の研究の実施により下記の成果が得られた。(1)AKR放射域の発達は、1点で発生し伝搬しながら加速的にひろがるものではなく、いくつかの発生域の核となる部分が磁力線に沿って分布しこれらが急速に発達してオーロラに伴うAKR放射域を形成する。(2)AKR放射強度の時間発展は、サブストームのオンセット時には2dB/秒の速度で生長することが明らかになった。(3)AKR放射域の中心高度はサブストームの進行とともに高度を下げ、100Km/Secのみかけの速度で移動する。(4)AKRのスペクトル構造にはfine Structureが存在するが、これらは3つのタイプに分類され、それぞれサブストームの発展と密接に関連していることが明らかにされた。(5)オーロラ粒子との相互作用によって生成するプラズマ波動のうちZモードの波動は極域電離圏にかなり一般的に存在する波動であることが示され、AKRの源となる波動であることを支持する結果が得られた。
性ステロイドホルモンによる脳の性分化の分子メカニズム

本研究では神経可塑性を性ステロイドホルモンによる脳の性分化という側面から捉え、以下の3点に焦点を当て、特に脳で特異的に発現する性ステロイドホルモンの1次標的遺伝子群の検索を試みた。1)脳内で特異的に発現する性ステロイドホルモン標的遺伝子群の検索:出生直後の実験動物に大量の性ステロイドホルモンを投与すると、その後の性行動に性転換が見られる。そこでこのような性ステロイドホルモンの効果が見られる胎児あるいは出生直後のラットを用い、大量の性ステロイドホルモン投与直後の脳より、急速に誘導される標的遺伝子群をDifferential Display法(D.D.法)にて検索した。同時にこの時期での野生型ラットを用い、雌雄いずれか特異的に発現する遺伝子を同様の手法で検索した。得られたcDNAクローンは定法に従い、コードするタンパクの機能や脳内での局在をin situ法などにより調べた。2)新たなエストロゲンレセプター(ERβ)の脳での発現部位の同定:既知のエストロゲンレセプター(ERα)の発現部位は、視床下部、下垂体等に限定されており、内分泌系でのエストロゲン作用を裏付けるものであった。そこで既にPCR法によって取得したラットERβcDNAを用い、脳の各部位での発現を検討した。3)脳特異的な核内レセプター共役転写因子の検索:核内レセプターは転写制御因子として作用する時には、いわゆる共役転写因子とともに転写制御を行うと考えられる様になってきている。そこで脳特異的な核内レセプター共役因子を、ER及びアンドロゲンレセプター(AR)をプローブに酵母two-hybridシステムにより脳由来cDNAライブラリーより検索した。
咀嚼試料としての汎用グミゼリーの開発

咀嚼試料であるグミゼリーの、汎用化を図ることを目的として、測定環境や測定対象者の拡大化を図り、咀嚼試料ならびに咀嚼能力測定法について検討を行った。測定方法としては、測定装置を全く必要としないスコア法、すべての工程を自動化したフルオート型咀嚼能力測定装置の開発を行い、様々な調査環境でも評価が可能となった。咀嚼試料の開発として、グルコースを含まないノンシュガータイプ、半量グミゼリーの開発を行い、これまでのグミゼリーと同様に高い精度で咀嚼能率が得られることが明らかとなった。研究協力施設において、児童から高齢者まで、様々な年齢層における咀嚼能力に関する実態調査を行い、その有用性を確認した。今年度は、咀嚼能力評価システムについて以下の検討を行った。1)スコア法の結果に影響する口腔内因子について:一般歯科医院来院患者73名において、スコア法による咀嚼能力評価の結果に対して最大咬合力ならびに現在歯数が要因となることを明らかにした。2)児童の咀嚼能力評価への応用について:小学校6年生の児童を対象に、咀嚼トレーニングの介入前後の咀嚼能力をグルコース法で比較したところ、介入クラスでは非介入クラスと比較してトレーニング後のグルコース溶出濃度の有意な増加が確認された。3)咀嚼能力と食行動との関連:吹田研究基本健診受診者1760名において、グルコース法で測定した咀嚼能率と肥満の原因となる食行動のうち「甘い飲料の摂取」と咀嚼能率低下との間に関連が見られた。4)咀嚼能力と頚動脈肥厚との関連:吹田研究基本健診受診者のうち頸部エコー検査受診者の最大IMTと咀嚼能率の低下との間に関連が認められた。5)半量グミゼリーの開発:グミゼリーを半分量にして全自動咀嚼能力測定装置による評価を試みたところ、咀嚼能力低下者をより詳細に評価することができた。6)咀嚼能力に対する歯周病の影響:咬合支持が確立している集団と咬合支持が崩壊寸前の集団において、歯周病の罹患による咀嚼能率の低下が見られた。7)グミゼリー咀嚼・嚥下時の咀嚼筋筋電図と口腔前庭圧を計測し、顎、口唇、頬の協調性について評価した。これまで咀嚼試料にβ-カロチン含有検査用グミゼリー(以下、グミゼリー)を用いた、グルコース濃度測定法、色素濃度自動測定法、咀嚼能率スコア法の開発を行ってきた。本研究では、これら測定法の汎用化を図ることを目的として、測定環境や被験者等、測定対象の拡大化を図り、咀嚼試料ならびに咀嚼能力測定法について検討を行った。24年度の業績は、以下の通りである。1)咀嚼能率スコア法の確立:グミゼリーと視覚資料のみにより咀嚼機能評価を行う、測定装置を全く必要としない本法について、評価者間の信頼性を示す級内相関係数が0.961と高い信頼性が確認され、汎用化が推進された。2)国内における情報収集:研究協力施設において、児童から高齢者までの様々な年齢層における咀嚼能力に関する実態調査、および一般市民を対象とした健常者における健康調査を実施し、咀嚼能率スコア法の有用性が明らかとなった。また、口腔内の状況と咀嚼機能を主体としたデータベースシステムを開発し、有用性を確認した。3)咀嚼試料の検討:本検査用グミゼリーの構成成分に関して、グルコースを含有しないノンシュガータイプを試作し、色素濃度自動測定法による咀嚼能率測定について検討した結果、これまでのグミゼリー同様に高い精度で咀嚼能率が得られることが明らかになった。4)咀嚼能力評価システムの検討:これまでの色素濃度自動測定法について、すべての工程を自動化したフルオート型咀嚼能力測定装置を開発し、測定条件を確立し、検査用グミゼリーと同時に製品化、販売が開始(2012年9月)された。今年度は咀嚼能評価システムについて以下の検討を行った。1)半量グミゼリーによる咀嚼能率スコア法の開発:咀嚼能力の詳細な判定が困難であった機能低下

患者に対して、咀嚼機能評価をより詳しく知り得るための半量グミゼリーによるスコア法の活用の可能性が示唆された。2)歯科受診行動と咀嚼能力の関係:吹田研究参加者において、横断的解析、縦断的解析においても、定期受診の有無が、咀嚼能率に関連していることが示された。3)咀嚼能率と嚥下時直前食塊の評価:咀嚼能力の低下の有無にかかわらず、嚥下直前のスコア値は6程度であることが明らかとなった。4)グミゼリーの咀嚼嚥下時に関与する口腔内要因の検討:グミゼリーが咀嚼され嚥下に至るまでの食塊形成においては、最大咬合力、臼歯部咬合支持の有無、咀嚼時間や咀嚼回数などとともに口腔湿潤度が影響していることが示唆された。歯科当初の研究目的であった、咀嚼能力評価法の各分野への展開が進み、学童、成人、高齢者において評価が確立しただけでなく、咀嚼能力が大きく低下した要介護高齢者においても半量グミゼリーを用いることで詳細な評価が可能になることがわかった。また、大規模集団(吹田研究)において、咀嚼能力に関連する口腔ならびに全身の健康因子のいくつかが明らかになったことは大きな進捗である。さらに、グミゼリーを咀嚼する上で口腔器官(顎、頬、口唇)がどのように協調しているかを知ることにより、咀嚼能率の低下の生理学的背景を推測する手がかりが得られた。本研究は、これまでに開発したβ-カロチン含有検査用グミゼリーによる咀嚼能率測定法を基盤に、「いつでも、どこでも、誰でも、誰に対しても、簡便かつ正確に測定できる測定法を開発する」ことを主眼に置き、様々な測定環境や被験者等の状況に適した咀嚼試料と測定法に係る課題を多角的に検討し、国内外の対象者に対して提供できる汎用性の高い咀嚼能力評価システムの開発を目指している。まず、本年度において、特殊な測定機器を必要としない咀嚼能率スコア法を確立し、すでに国内の多くの研究機関、医療機関において、研究、教育、臨床の現場で応用され、研究報告もされている。また、より高い精度を目指して開発したフルオート型咀嚼能率測定装置については、測定条件に関する諸問題が解決され、製品化されたことから、今後の研究機関等における臨床研究に幅広く応用されることが期待される。以上のことから、当初の目標の大部分が達成されている状況であるが、今後、誰に対しても利用できる検査用グミゼリーの検討、特にグルコースを含有しないノンシュガータイプなど、成分を変えたグミゼリー、また、咀嚼能率が低い被験者に対する被験食品の形状などについて、残る課題について検討が必要な状況である。今年度に有用性が確認された半量グミゼリーについて、介護施設での応用をより簡便にするためにスコア法を開発する。また、嚥下障害患者における評価を行う上で重要なグミゼリーの嚥下動態について確認する。咀嚼能力評価法の開発プロジェクトの中心となってきた大阪大学産学連携本部VBL咀嚼評価開発センターが、平成25年3月末をもって、終了となることにともない、研究組織が改変となる。これまで、協力研究者である企業と連携し、検査用グミゼリーおよび測定法の改良、測定条件の確立を重ねた結果、製品化となり汎用化へ踏み出したことから、今後は、臨床研究の場において、データ収集と分析を行い、各研究組織におけるデータを集積、分析するため大阪大学歯学部顎口腔機能再建学講座に組織を移行する。次年度からは、歯科医療に関わる患者を対象に咀嚼能力の評価を行い、引き続き測定対象の拡大等を試みデータの構築を行う。また、大阪府下に設置されている様々な施設(国立循環器病研究センター、大阪府アクティブシニア講座等)における一般市民に対して本測定法を用い、健康と咀嚼に関する情報を収集する。さらに、ヒトの生涯にわたる一般市民(児童から成人)、介護の分野における摂食・咀嚼・嚥下障害者を対象とした咀嚼能力に関する調査を行い、それぞれの研究施設でまとめられた成果を社会に公開する。加えて、より多くの施設において得られたデータベースから咀嚼能力に影響を及ぼす要因について検討し、患者や一般市民における様々な被験者の状況に応じた咀嚼能力の評価基準の確立を目指す。人件費の減少と物品費の増加など、支出予定項目に変更が生じたため。次年度も人件費は減少すると予想されるため、その分をグミゼリーの開発費に転用するなど研究目的に沿った使用を行っていく。該当なし
海底地すべりの発生・運動機構及び海底パイプライン破壊に関する調査研究

海底地すべりは地震などによって海底斜面で発生し、高速・長距離運動する。海底通信ケーブルが分布している地域を通過すると、これらのケーブルを切断し、通信障害の原因となり、社会に悪影響を与える。「海底地すべり再現実験装置」を開発し、海底地すべりの運動様式やパイプ模型に与える衝撃力を計測した。運動している海底地すべりが混濁流、土石流、そして水でできた三層構造を持ち、極めて低いせん断抵抗で運動することが分かった。また、ケーブル径や運動速度による衝撃力への影響の測定もできた。本研究は海底地すべりの発生・運動機構の解明といった理学的な研究とパイプラインに対する破壊力の定量評価といった工学的な研究である。初年度の成果は以下に示す。(a)海底地すべりの発生・運動機構に関する学理的な研究先ず2006年12月に台湾南部で地震によって発生した海底地すべりの現地調査を行い、パイプライン被害の場所、破壊したパイプラインの状況、海底パイプラインの分布などを調査し、最も新しい海底地すべりの事例研究を実施した。そして、宮崎県都城市三股町寺柱における古い海底地すべりの堆積物を調査し、地すべり本体は非常に高い塑性を持ったことが推測された。そして、2002年発生したイタリアストロンボリ火山の海底地すべりの再現実験を実施し、その成果を発表した。(b)海底地すべりによるパイプラインへの破壊力の工学的研究この研究目的を達成するために、「海底地すべり再現実験装置」を開発した。装置は直径1.9mの円筒で、回転することによって、中に入れた土と水の混合体は海底地すべりを再現する。その地すべりの運動経路にパイプラインの模型を置き、海底地すべり運動中におけるパイプラインへの衝撃力が計測される。地すべりの底面には、せん断抵抗を計測せん断力センサー、すべり土塊による垂直応力を計測する土圧センサー、そして、発生可能な過剰間隙水圧を計測する間隙水圧計をセットした。この装置によって、海底地すべりの運動中に発揮できるせん断抵抗、運動中における間隙水圧の挙動、そして、パイプラインへの衝撃力を計測することが可能となり、来年度から本格的な実験を実施する。平成21年度の成果は以下に示す。(a)海底地すべりの発生・運動機構に関する学理的な研究2002年発生したイタリア・ストロンボリ火山の海底地すべりから土試料を採取し、それに対するリングせん断試験を実施した。その結果、この火山性堆積物が高い粒子破砕性を有するため、非排水状態でせん断されると、高い過剰間隙水圧が発生し、せん断抵抗が急速的に低下することによって、崩壊斜面が高速運動になり、また津波を誘起できたとの災害学理を見出した。(b)海底地すべりによるパイプラインへの破壊力の工学的研究直径1.9mの円筒が回転することによって、土と水の混合体は海底地すべりを再現する「海底地すべり再現実験装置」を開発した。地すべりの底面には、せん断抵抗を計測するせん断力センサー、すべり土塊による垂直応力を計測する土圧センサー、そして、発生可能な過剰間隙水圧を計測する間隙水圧計をセットした。今年度はすべてのセンサーの制作、取り付け、検定にかかり、試運転によって、装置の有効性を確認した。(c)海底地すべりと比較するための陸上地すべりの研究海底地すべりの運動様式と比較するために、地震による地すべりとダム貯水池の水位変動による地すべりの研究も展開し、それぞれのメカニズムの相違について、追究した。平成22年度の成果は以下に示す。(a)海底地すべり堆積物に関する調査・研究広島県三次市及び島根半島に分布している海底地すべりの堆積物に対して、現地調査を行い、乱泥流及び混濁流の堆積構造や堆積環境について、露頭観察と解析を行った。(b)海底地すべり実験装置を用いた海底地すべり運動及びパイプラインへの衝突機構に関する実験研究直径1.8mの円筒が回転することによって、土と水の混合体は海底地すべりを再現する「海底地すべり再現実験装置」を開発した。装置の底面には、せん断力センサー、土圧計、間隙水圧計を設置しており、異なる回転速度、異なる厚さの堆積物と水の混合体が回転した時の底面の見かけの摩擦係数を測定することができた。行った実験の範囲内で、以下のことが明らかになった。(1)質量が増えることによって、摩擦係数が増える;(2)回転速度が増加することによって、摩擦係数が一旦低下し、再び増加する;(3)堆積物の粒子が細かくなると、摩擦係数が大きくなる。また、海底地すべり実験装置にパイプ模型をインストールし、土砂との衝撃を計測した。

その結果、パイプへの衝撃力は、運動速度の遅いときに最大になり、一旦減少した後再び増加する傾向があることが分かる。また、衝撃力が減少から増加に転じる境界速度は、土塊重量が多いほど速い速度のエリアにあることが分かった。
冷えない蓄熱ウェアを目指した水ナノ空間閉じ込め効果による透明蓄熱粒子の微構造設計

粒子内に水を安定して保持させるために,水との親和性が高いテンプレートの選定及び,固体シェルの微構造設計について検討した。水溶性であるポリアクリル酸は,アンモニアや水酸化ナトリウムなどの塩基が存在すると,アルコール中に小さな凝集体を形成する。これをテンプレートとしてシリカをコーティングすると,ポリアクリル酸水溶液を内包したシリカ中空粒子ができる。用いる塩基の種類を変えると,ポリアクリル酸凝集体の大きさが変わることも分かっている。小角X線散乱を用いて,水酸化ナトリウム存在下では低密度,アンモニア存在下では高密度な凝集体ができることが確認できた。シリカシェルはゾルゲル法を用いて作製している。シリカ源濃度,反応系のpH,反応温度,時間を組み合わせることで,比表面積の顕著な増大が確認できた。これは,顕微鏡観察では確認できない微小空孔の存在を示唆している。反応系のpHを上げ,反応時間を長くすると,ち密なシェルができる。また,有機官能基を持つシリカ源と混合すると,シリカシェルに疎水基が複合化される。内包した水を外部へ放出させないためには,このような物理的,化学的工夫が必要となることがわかった。これらの粒子内部に,水またはポリアクリル酸が残存していることは,熱重量減少により確認済である。水内包の工夫のための粒子設計に関して,おおむね順調に進展している。種々検討を進めるなかで,より水を保持しやすいと考えられるタンパク質の存在が明らかになった。タンパク質はアミノ基を有しており,シリカとの親和性もよいと考えられる。しかし,大きな会合体を作る可能性があるため,粒子径分布の制御が困難である。そこで,超音波ホモジナイザー,フィルミックス,遊星ミル等種々の分散機を用いて機械的な分散制御を試みる。また,会合体を作る原因となるアミノ基,カルボン酸基の相互作用が弱くなる化学的環境を作ることを試みる。これらの条件の中で,シリカシェルが形成できる条件を見出し,水を保持したまま緻密なシリカシェルが形成可能かどうか検討する。水の保持有無,保持量は,熱重量減少により,また蓄熱性能は示差熱分析により評価する。シリカシェルの緻密性は,窒素ガス吸着およびヘリウムピクノメーターを用いる。