hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
化学物質・金属イオンの海産動物に与える影響および作用機構の解析

有機スズ、金属イオンおよび内分泌撹乱物質を曝露したホヤの遺伝子発現プロファイル解析を行い、ホヤの生体機能に与える影響を予測した。ホヤ受精卵と幼生を用いた大量スクリーニング系を開発し、有害物質による胚発生、変態の阻害効果を調べ、予想された影響予測について実験的な検証を得た。さらに、9個の遺伝子が野生ホヤの有機スズ汚染をモニタリングする上で指標となる可能性を見出した。本申請研究では、汚染化学物質や金属イオンが海産動物ホヤに与える影響を評価する上で、DNAマイクロアレイを用いて遺伝子発現の変動を検出する方法と、従来の表現形の異常を検出する方法とを組み合わせることにより、新しい生物学的影響評価方法を確立することを目指す。今年度は、人為的に有機スズを暴露させたカタュウレイボヤ成体サンプルを作製し、個体別にRNAを調製してDNAアレイ解析を実施した。100nMトリブチルスズ24時間暴露実験の複数のアレイデータを比較することによって、有機スズ暴露によって発現が亢進する遺伝子188個、発現が低下する遺伝子238個を検出した。発現が亢進する遺伝子の機能的なカテゴリーを調べると、シグナル伝達関連、トランスポート関連、酸化還元関連の遺伝子が多く、解毒代謝酵素やストレス応答遺伝子も含まれていた。発現が低下する遺伝子には、細胞外マトリックスや細胞骨格系の遺伝子、免疫関連遺伝子が含まれていた。さらに、10ppbトリブチルスズ3日間暴露、5ppbトリフェニルスズ3日間暴露のホヤサンプルRNAを用いたRT-PCR解析を実施することによって、異なる濃度、期間の暴露でも有機スズに応答するホヤ遺伝子を約60個に絞り込んだ。これらの遺伝子について、韓国沿岸と舞鶴湾で採集した野生カタユウレイボヤ体内での発現をRT-PCR解析によって調べたところ、有機スズの体内蓄積量が高い韓国のホヤで、有機スズの蓄積が全くない舞鶴のホヤに比べて発現が有意に亢進あるいは低下している遺伝子が約20個見いだされた。これらの遺伝子は、野生ホヤの有機スズ汚染の指標遺伝子になると考えられる。本申請研究では、汚染化学物質や金属イオンが海産動物ホヤに与える影響を評価する上で、DNAマイクロアレイを用いて遺伝子発現の変動を検出する方法と、従来の表現型の異常を検出する方法とを組み合わせることにより、新しい生物学的影響評価方法を確立することを目指している。今年度は、人為的に内分泌撹乱物質(ノニルフェノール;NP、オクチルフェノール;OP、ビスフェノールA;BPA)を暴露したカタユウレイボヤ成体サンプルを作製し、個体別にRNAを調製してDNAマイクロアレイ解析を実施した。また、ホヤ受精卵および幼生を用いた胚発生および変態阻害の大量アッセイ系を構築し、内分泌撹乱物質の影響を調べた。その結果、1000ppbのNPとOPにおいて50%程度の変態、固着阻害が観察された。両化合物はこの濃度では胚発生に影響を及ぼさないので、両化合物がホヤの遺伝子発現に影響を及ぼす可能性よりも、両化合物が有する界面活性作用によってホヤ幼生の固着・変態が阻害された可能性を考えている。現在、3種類の内分泌撹乱物質暴露ホヤの遺伝子発現プロファイルの詳細な解析を行なっているが、NP暴露ホヤでは生殖組織特異的な遺伝子群の発現低下が多いことが見いだされている。このことは、NPはホヤの胚発生には大きな影響を及ぼさないが、生殖組織の発達に影響を及ぼす可能性を示唆しており、エストロゲン受容体をゲノム上に持たないホヤにおけるNPの作用機構が興味深く、今後の課題である。我々は海産無脊椎動物ホヤを用いて、海洋汚染化学物質の影響評価系の構築や作用機構の解明をめざしている。H22年度は以下の知見を得た。1)有機スズ汚染マーカー遺伝子の探索に取り組み、人為的な有機スズ曝露ホヤにおいてコントロールに比べて発現が亢進する遺伝子14個、低下する遺伝子20個を明らかにした。有機スズが高濃度蓄積されている韓国産と有機スズが検出されない舞鶴産のカタユウレイボヤを用いて34個の遺伝子について発現レベルを調べたところ、9個の遺伝子(熱ショック蛋白質2種類、解毒代謝酵素2種類、酸化還元酵素2種類、機能未知タンパク質をコードしている遺伝子3種類)が人為的有機スズ暴露ホヤと同じ発現パターンを示していることを見出した。この内、熱ショック蛋白質と解毒代謝酵素は有機スズ蓄積量の多い韓国産ホヤで高い発現を示し、一方、酸化還元酵素は韓国産ホヤで発現量が著しく低下していた。これら9個の遺伝子は、野生ホヤの有機スズ汚染をモニタリングする上で指標として使える可能性がある。2)鉛フリーはんだの代替金属として用いられているビスマスやインジウム等の海産動物に与える影響を調べる目的で、それら金属イオンのホヤ胚発生、変態に対する影響を調べた。鉛および代替金属はいずれも10ppm以下ではホヤの胚発生や変態に影響を及ぼさなかった。さらに、それらの金属に曝露したホヤサンプルを作製してアレイ解析を行った。現在、データの詳細な解析を実施している。
圧縮性流体方程式系の解の漸近構造の研究

滑らかな境界を持つ3次元有界領域で粘性の効果を考慮にいれ,重力場にノイマン境界条件を課したNavier-Stokes-Poisson方程式を考察し,弱解の時間大域的存在を示し,変分原理により導かれる平衡解に対して双対変分原理によって線形化安定性を示した.また、圧圧縮性Navier-Stokes-Maxwell方程式のエネルギー有限な弱解の時間大域的存在を示した。気体星のように自己重力のもとで運動している気体は、圧縮性Euler-Poisson方程式で記述され、圧力場が密度場の指数関数のとき、その指数によって非自明な定常解があり、この定常解の安定性、非安定性か気体星の形成を示唆することが予想されている。本研究では、粘性を考慮した圧縮性Navier-Stokes-Poisson方程式系において、単原子気体を含むより広い圧力場の場合に、弱解の構成を行い、変分原理により導かれる平衡解に対して双対変分原理によって線形化安定性を示した。無限層状領域における圧縮性Naiver-Stokes方程式の研究では、定数定常解のまわりでの線形化作用素が解析的半群を生成することを示し、半群の時間無限大での漸近挙動を解析した。半群の時間減衰評価を導出し、さらに半群は時間無限大において一次元低い線形熱方程式の解のごとく振舞うことを示した。変数係数を持つ線形双曲型方程式の研究では、局所エネルギーの一様減衰を、空間遠方でゆっくり減衰する初期値について導出した。「空間2次元の非有界領域において、強い摩擦項と巾型非線形項を持つ波動方程式の研究では、解の一意大域存在を、その非線形項の巾が十分大きいときに導出した。気体星のように自己重力のもとで運動している気体は,圧縮性Euler-Poisson方程式で記述され,圧力場が密度場の指数関数のとき,その指数によって非自明な定常解があり,この定常解の安定性,非安定性が気体星の形成を示唆することが予想されている.気体星の運動を記述するEuler-Poisson方程式で,滑らかな境界を持つ3次元有界領域で粘性の効果を考慮にいれ,重力場にノイマン境界条件を加えた圧縮性Navier-Stokes-Poisson方程式を考察し,古典的な凸解析,コンパクトネスの議論,補完測度法,放物型方程式の最大正則性原理,Riesz作用素,Bogovskii作用素等のポテンシャル論を用いて,単原子気体を含むより広い圧力場の場合に,弱解の時間大域的存在を示し,変分原理により導かれる平衡解に対して双対変分原理によって線形化安定性を示した.磁気流体力学に現れる方程式である圧縮性Navier-Stokes-Maxwell方程式では滑らかな境界を持つ3次元有界領域で考察し,単原子気体を含むより広い圧力場の場合に,弱解の時間大域的存在を示した.圧縮性Navier-Stokes-Poisson方程式の弱解の時間大域的存在の証明では,第一近似方程式の解の存在を示すとき,熱方程式より得られる解析的半群論と生成作用素の分数べきの定義域が用いて解の正則性が導くが,圧縮性Navier-Stokes-Maxwell方程式の第一近似方程式の解は,ノイマン境界条件のStokes半群を用いる点が大きく異なっている。圧縮性Navier-Stokes方程式の解は,定数平衡状態の近くでは,その第一近似である線形化方程式が双曲型放物型混合方程式であり,特に密度部分は,線形粘性弾性体方程式を満たすため,拡散波動の現象,特に広い意味でのホイゲンスの原理が現れることがこれまでの研究で示唆されている.気体星のように自己重力のもとで運動している気体や、半導体、プラズマの数学モデル等を記述した圧縮性Navier-Stokes方程式系,圧縮性Navier-Stokes-Possoin方程式系およびこれらの近似方程式において、解の漸近構造を知る上で、解の重み付き評価の考察は重要であり、特に、定数平衡解近くの解は、測るノルムによって、Stokes方程式の解に漸近し、拡散波動の効果が表れる。そのため、これらの近似方程式である非圧縮性Navier-Stokes方程式を外部領域において考察し、Stokes方程式の解の重み付きLp-Lq評価が得られるまでの解析を行った。その証明の鍵となるのは、Stokes半群の解析性と局所エネルギー減衰評価であった。
水和物に基づくセメント系硬化体におけるイオン移動性状と電気的性状の定量的評価

本研究の目的は、多様化するコンクリートの材料・配合条件に対応可能な耐久性照査技術の構築に資するべく、コンクリートやモルタルといったセメント系硬化体の耐久性に多大な影響を及ぼす物質移動性状を、硬化体の最小構成要素である各種水和物に基づき、材料・配合条件に関わらず精度よく評価する手法の構築である。平成26年度においては、1.水和物の物理化学的性質に基づき、物質移動性状の直接的影響因子である空隙構造(空隙量と複雑性)および、空隙表面電位による電気的作用といった硬化体の微視的性質をそれぞれ評価するモデルの構築、2.空隙構造と電気的作用を評価するモデルを組み合わせ、硬化体中における酸素および塩化物イオンの拡散係数を評価するモデルの構築、これら2点について主に検討を行った。また、2の検討では、測定法の違いにより生じる塩化物イオン拡散係数の相違をも含め評価可能な手法を構築することとした。得られた成果は下記の通りである。1.に関して、硬化体に生成した水和物の種類と量すなわち相組成と空隙径分布、各種水和物の密度と比表面積に基づき、硬化体の空隙構造が精度よく評価可能であることを示した。また、電気的作用は、相組成、空隙構造、試験方法により異なることを明らかにした。2.について、硬化体の空隙構造に加え、相組成・拡散物質・試験方法により変化する電気的作用を適切に考慮することにより、既往の拡散係数推定手法と比較し、試験方法・材料・配合条件に関わらず各種物質の拡散係数を精度よく評価可能であることを示した。本研究によって示された水和物に基づく硬化体の巨視的性能評価手法は、強度特性や化学的耐久性といった様々な性能の評価手法として応用可能と考えられるため、学術的にも工学的にも重要な成果と考えられる。本研究課題は廃止となった研究課題であるため、記入しない。本研究は、コンクリートの耐久性に大きな影響を及ぼすイオン移動性状および、イオン移動性状に影響を及ぼす電気的作用を、材料・配合・養生条件によらず、コンクリート最小構成要素である各種水和物の物理化学的性質に基づき、精度よく推定・評価する手法の構築を最終的な目的としている。平成25年度においては、1.生成水和物の種類と量すなわち相組成、および細孔径分布に基づき、空隙構造の複雑性を推定する数値シミュレーションの構築、2.イオンの移動挙動に対して働く電気的作用の定量化とその評価、これら2点について主に検討を行った。また、これらに加え、3.実環境中において長期供用されたコンクリートにおける相組成と物質移動性状の関係について知見を得るため、約80年間供用された大河津分水旧可動堰から採取したコアについて、相組成分析や^<29>Si-NMR、Cl^-拡散係数測定等の各種分析を行った。1.に関して、相組成および細孔径分布に基づき作成した多孔体空隙構造モデルを用いたシミュレーションによって、空隙構造の複雑性が推定可能であることを明らかにした。2.について、酸素拡散係数、電位勾配を駆動力としたCl^-拡散係数と、濃度勾配を駆動力としたCl^-拡散係数を用い、塩化物イオン移動性状に対して働く電気的作用を定量化した。その結果、電気的作用は、電気浸透法によって求めた硬化体ゼータ電位と一定の相関を示すことを明らかにした。さらに、1.の検討において構築した多孔体空隙構造モデルと硬化体ゼータ電位を組み合わせることによって、イオン移動に対して働く電気的作用が推定可能であることを示した。また、3、について、二酸化炭素等の外来因子による二次的な化学反応および物質の生成および、それに伴う空隙構造の変化を考慮する必要性が示唆された。

本研究課題は廃止となった研究課題であるため、記入しない。推定精度に関しては改善の余地があるものの、硬化体の水和物組成、細孔径分布、硬化体ゼータ電位を用いた数値シミュレーションによって、硬化体中のイオン移動性状に支配的影響を及ぼす「空隙構造の複雑性」および「電気的作用」を推定できることが確かめられたため。今後は、水和物組成と細孔径分布および硬化体ゼータ電位に基づく、空隙構造の複雑性および電気的作用力の推定精度の向上を図る。また、これまで検討を行っている養生方法に加え、高耐久性の付与に資すると考えられているオートクレーブ養生および、オートクレーブ養生条件下において生成するトバモライトを含めた検討を行う。さらに、空隙構造複雑性と電気的作用に推定値に基づき、イオン移動の駆動力種類によらず硬化体中における塩化物イオン拡散係数を推定する手法の構築について検討する。これらの成果を総合して、硬化体中に生成する水和物・量等により、硬化体中の塩化物イオン移動性状を定量的に評価する手法の確立を目指す。
「黄金株」を通じた会社支配のあり方

本研究の主な研究成果は下記学位論文としてまとめている。その概要は、EU諸国における「黄金株」の利用状況を調査し、EU裁判所において争われたいくつかの「黄金株」事例を紹介し、EU運営条約の定めた「資本移動の自由の原則」のもとで許容されうる「黄金株」の可能性について模索した、というものである。こうした研究を通じて、1株1議決権の原則から逸脱した特殊な株式を通じて行われる会社支配のあり方について検討した。また、本研究では、議決権の数に差を設けたり、株式保有期間に応じた議決権の優遇策など、「黄金株」と類似した性質をもつ議決権政策についても研究領域を広げた。平成26年度に実施した研究の主な成果としては、「黄金株」に関するこれまでの論文を修正加筆したうえで、博士学位論文「株式会社法制における種類株式制度と会社支配権の帰属のあり方EUにおける『黄金株』問題を契機として」として提出し(以下、「博士論文」という)、審査合格の判定を受けたことである。博士論文は、主として、会社法上の拒否権付種類株式に注目したものであり、比較法の観点からEUにおける「黄金株」問題を取り上げた。具体的には、日本の株式会社法制において、会社の資金調達の便宜を図るために利用されてきた種類株式制度が、とくに21世紀に入ってから規制緩和の一途を辿り、会社の資金調達の側面のみならず、会社の支配権の帰属にも影響を及ぼしうるような種類株式、たとえば拒否権付種類株式のような株式をも制度上認められるようになってきた。拒否権付種類株式は、株主総会・取締役会などの決議事項に対して拒否権を有する種類株式であって、会社法上いかなる決議事項が拒否権の対象事項になりうるのか、またはなんら制約があるのかについて定められていない。しかしながら、上場会社の場合において、拒否権付種類株式は取引所のルールによって原則的に禁止され、平成18年5月施行の新会社法以降実務上においての利用発達が見られないままである。そのため、博士論文はEUにおける「黄金株(golden shares)」を取り上げ、その生成、利用および評価と批判などを紹介検討して、拒否権付種類株式を考えるうえでの比較対象となるよう博士論文として提出した。博士論文の内容を踏まえ、次年度では、具体的にEU諸国において利用された「黄金株」の現状、または「黄金株」を廃止した会社の現在の所有構造に焦点を当てる。本研究は、EU諸国で利用された「黄金株」をはじめとした、1株1議決権原則に対する逸脱であるとみなされる様々なツールを研究対象として取り上げた。最終年度では、そのようなツールとして、2倍議決権制度を中心に研究調査を行った。2倍議決権に関しては、近年において、フランス、イタリア、オランダなどのEU構成国において制度化がみられ、2015年のEU株主権利指令の改正の動きのなかでもこれを導入するか否かをめぐって議論となった。結果として、EUレベルでの制度化は議論の末、導入されなかったが、2倍議決権をめぐってEU諸国のみならず、アメリカなどでも注目されている。2倍議決権とは、ある一定の期間に同一企業の株式を保有し続けた株主に対して、当該株主の保有する株式の議決権を2倍に増加する制度のことである。国によって制度の詳細は異なるものの、一般的には2年以上の期間を要件としている。このような制度が導入・注目される背景には、リーマンショック以降、株式の長期保有が企業の成長に資するなどといった思想があるからである。また、アメリカの場合は、2倍議決権に似たような仕組みである「タイム・フェイズド・ヴォーティング」を取り上げた調査文献も公表され、あまり知られてこなかったが、アメリカにおける老舗企業においても同じような仕組みが取られてきたことが注目された。本研究は、以上のような内容にもとづき、2倍議決権などが株式の長期保有を促進するためにどうあるべきかに関して今後論文発表など進める予定である。当初の予定では、平成26年度にEU諸国における実態調査と資料収集を中心に行う計画であったが、予定を変更して、これまでの論文の修正と加筆を行った。そのような研究成果は学位論文として結実した。これまでの研究成果を振り返り、論文の修正と加筆を行ったことを通じて、より深く問題の所在を理解し、より効果的な問題解決の道筋の模索につながったため、予定変更はあったものの、2年間の研究計画全般から見ると、自己評価としては概ね順調であると考える。商法・会社法今後の推進方策としては、これまでの研究成果を基礎とし、より具体的なEU諸国における「黄金株」の利用実態を調査しつつ、そのような実態に基づく現在の問題点なども抽出していきたいと考える。

研究計画の一部として、イタリアにおける「黄金株」のみならず、「黄金株」と同様に会社支配権の帰属に影響をもたらすような会社の支配権を強化するメカニズムの利用状況を調査し、近年の学術論文を参考にして、イタリアにおける近時の会社法改正がそのような状況にいかなる影響を与えたのかなどをも研究範囲に含めて進めていきたい。当初の使用計画は、EU諸国における実態調査を含めていたが、論文執筆などにより多くの時間を費やしたため、実現できなかったためである。今後の使用計画のなかで、EU諸国での実態調査と現地での資料収集を計画している。
終止コドンの配列選択的リードスルー法

アミノ酸に対応したコドンが終止コドンに置き換わるナンセンス変異は、疾患に関連した遺伝子変異の約1/3を占める。この様な疾患に対する治療法の一つとして、終止コドンを翻訳時に読み飛ばすリードスルー誘導法が注目されており、その候補化合物にはアミノグリコシド系抗生物質(AG)が検討されている。しかし、既存のAGは、遺伝子選択性・コドン選択性がなく、副作用などの問題から実用化には至っていない。本研究では、標的のコドンに対して特異的にAGを作用させる新規手法の開発を行った。これにより、リードスルー効率の向上と副作用の軽減が同時に期待される。この様な疾患に対する治療法の一つとして、終止コドンを翻訳時に読み飛ばすリードスルー誘導法が注目されており、その候補化合物にはアミノグリコシド系抗生物質が検討されている。しかし、既存のアミノグリコシドは、遺伝子選択性・コドン選択性がなく、副作用などの問題から実用化には至っていない。本研究では、アミノグリコシドをオリゴ核酸と連結することにより、配列選択的にmRNA上へ提示し、標的のコドンに対して特異的に作用させる新手法の開発をめざした。本年度は、その実現に向け、評価系の構築と、アミノグリコシドーオリゴ核酸連結型分子の設計および合成を行った。リードスルー効果の評価系として、ホタルルシフェラーゼ遺伝子にナンセンス変異を導入し、in vitro転写反応により、ナンセンス変異型mRNAを合成した。アミノグリコシドの存在下、Hela細胞抽出液またはウサギ網状赤血球抽出液を用いてこのmRNAを翻訳し、合成されたルシフェラーゼの活性を測定することで、リードスルー活性の評価を行った。アミノグリコシドーオリゴ核酸連結型分子を設計する上で最大の課題は、如何にアミノグリコシドの活性を保持したままスペーサーを導入するかである。本年度は、様々な部位に置換基を導入したAGを合成し、これらの分子のリードスルー活性を評価することで、最適なスペーサー導入部位を探索した。その結果、真核生物のリボソームに作用することが知られているパロモマイシンに対して、リードスルー活性を保持したままスペーサーを導入可能な部位が明らかになった。本研究では、AGをオリゴ核酸と連結することにより、配列選択的にmRNA上へ提示し、標的のコドンに対して特異的に作用させる。本申請では、その実現に向け、連結型分子の構造最適化を行い、培養細胞レベルで配列選択的リードスルーの実証を行った。研究を推進する上で根幹となるのは、1「AG-オリゴ核酸連結分子」の合成、2非細胞系・細胞系でのリードスルー評価、3その結果に基づいた分子の再設計である。この中で、1連結分子の合成が最も時間を要する。このため、AGの誘導体化を研究協力者1名(博士課程学生)が実施、これと並行して核酸部分の合成を申請者が担当し、連携のもと合成を進めた。2評価には、申請者の構築したPTC導入ルシフェラーゼmRNAおよびDNAを用いた。非細胞系または細胞系の翻訳におけるPTCリードスルーによる全長ルシフェラーゼの発現を、ルシフェラーゼ活性を指標として定量し、ここで得られた結果をもとに、「AG-オリゴ核酸連結分子」の再設計3を行った。以上、13の過程を繰り返すことで、分子構造を最適化した。生物有機化学本研究の目的実現にむけて鍵となるアミノグリコシドへのスペーサー導入位置を決定することができた。すなわち、本研究最大の難関を突破したと考えることができる。既に最適化したアミノグリコシド構造をオリゴ核酸と連結するとともに、スペーサーの種類や長さを最適化する。これにより、配列選択的な終止コドンのリードスルーを達成する。マイクロプレートルミノメータの購入を予定していたが、所属機関に別途予算で導入されたため、購入を取りやめた。このため次年度使用額が生じた。順調な研究の進行状況にあわせて、生理活性評価をさらに活発に行う。これにむけた実験設備の充実をはかる。
マウスサイトメガロウイルス感染による細菌性膀胱炎の誘導

マウスサイトメガロウイルス(MCMV)を全身感染させたマウスの膀胱に細菌を接種し、マウスの死亡率と経時的な尿中の生菌数の変化を観察した。マウスは5週齢のICRマウス、ウイルスはMCMVのSmith株、細菌は患者の尿から分離した緑膿菌と大腸菌を用いた。MCMV接種1日後に膀胱内に緑膿菌を接種した場合、非致死量のMCMV(5.0×10^5PFU)を接種したマウスは全例死亡し、致死量のMCMV(6.0×10^6PFU)を接種したマウスでは死亡までの期間が短縮した。尿中生菌数は緑膿菌単独接種群に比べ、MCMV接種群の方が長期に多量の細菌を尿中に排出した。1.0×10^5PFUのMCMVを全身感染させても、正常マウスの膀胱に1.0×10^7CFUの緑膿菌を接種してもマウスは死亡しないが、MCMV接種後3日、4日目にマウスの膀胱に同量の緑膿菌を接種するとマウスは全例死亡した。1.0×10^5PFUのMCMV接種4日後に、種々の量の緑膿菌を膀胱内に接種した場合の死亡率は、1.0×10^7CFUで100%、1.0×10^5CFUで62.5%、1.0×10^3CFUで28.6%であり、ウイルス感染マウスでは微量の細菌を膀胱内に接種しても死亡率が上昇した。MCMV接種1日後に膀胱内に大腸菌を接種した場合、尿中生菌数は大腸菌単独接種群に比べ、MCMV接種群の方が長期に多量の細菌を尿中に排出した。以上より、マウスを用いて実験的に尿路感染症を作成したとき、ウイルス感染マウスでは死亡率が上昇するとともに、尿中生菌数が増加し、尿路感染症が増悪する現象を見いだした。
血液幹細胞の巨核球への増殖分化に関わる新規非受容体型チロシンキナーゼの研究

巨核球への増殖・分化の機構を明らかにするために、血液幹細胞の巨核球化の際に発現が上昇する非受容体型チロシンリン酸化酵素Hylの機能解析をおこなった。1.我々が単離したHylチロシンキナーゼは、Src型チロシンキナーゼの抑制的制御作用を持つCskと構造上きわめて類似しているが、血液細胞と脳でのみHylとCskの両者の発現があり、他の細胞種では、Cskの発現しか認められない。単クローン性抗体を作製してHylの細胞内局在を調べたところ、血小板では主に膜画分に、COS細胞を用いた一過性発現では核内にも局在し、細胞質内に主に存在しているCskと機能的差異が予想された。2.Hylの機能を調べるために、ヒト血液細胞株KMT-2にHylを恒常的過剰発現させた。得られた全てのクローンは染色体数の増加と多核化を起こし、分裂期での染色体整列・分配の異常および細胞質分裂抑制と多核化細胞の3次元的分裂を示した。3.Hyl過剰発現細胞において、Src型キナーゼのうち、Lynに選択的な自己リン酸化の抑制が認められ、自己リン酸化抑制はLynの酵素活性を上昇させた。Hyl過剰発現により、複数の蛋白のチロシンリン酸化の亢進が起こり、特に、分裂期特異的に出現するチロシンリン酸化蛋白p65を見い出した。このp65が細胞質分裂抑制に重要な働きをしていることが考えられる。4.Hyl遺伝子欠損マウスを作製した。生まれてきたマウスの外見は一応正常であり、成熟細胞のエフェクター機能についての詳細な検討が必要である。Hylはin vitroでは、Cskと同様に、Src型キナーゼのC末端チロシンをリン酸化するが、本研究で示したように、in vivoで、細胞内局在およびSrc型キナーゼ制御機構の相違・Hyl過剰発現による表現形から、HylとCskの役割分担を予想させる。今後、Hylの基質およびp65の同定などを行い、多核化機構を明らかにしてゆく予定である。
有機金属化合物に潜在する新機能の開発

Me_3Si架橋を有する希土類(II)価錯体のうちxy型のMe_2Si(Me_2Si-O-SiMe_2)(3-tBnC_5H_2)Sm(THF)_2を合成してエチレンの重合を行なった結果,最も高い活性が見られた。これに対しC_1対称型のMe_2Si〔2,4-(SiMe_3)_2C_5H_2〕〔3,4(_2Me_3)_2C_5H_2〕Sm(THF)は活性は小さいものの分子量100万以上のポリエチレンを生成した。一方ラセミ型の2価錯体,Me_2Si(2-SiMe_3-4-tBuC_5H_2)_2Sm(THF)_2はこれらの中間的な挙動を示した。エチレンの重合と異なり1-オレフィンの重合はラセミ型の物質のみが良好な活性を示し,しかもイソタクテック重合が進行した。Xチルアルモキサンを助触媒とせずに単独で1-オレフィンに対して高い活性があることは注目される。Lin(aeae)_3を0.3wt%含むビッチを繊維化した後に,930°Cで水蒸気賦活すると高いBET比表面積を持ったメソポア率の高い活性炭繊維を得ることができた。メソポア率の高い活性炭繊維の最初の例である。この物質を用いてフミン酸の吸着を行なうと良好な吸着が観測できた。従って得られた活性炭を使用すると飲料水の浄化ができると言える。今後合成される高分子化合物にはリサイクルまたは生分解性が可能な性質が重要とされる。我々はトリメチレン-,1-メチルトリメチレン-,2-トリメチレンカーボネートとカプロラクトンまたはバレロラクトン,プロピオラクトンとの共重合を行ない,生分解性の高いポリエステルの合成に成功した。また1,4-ブタンジオールとコハク酸ジメチルとの縮合重合体を合成し生分解性を検討し,良好な分解性を観測した。本研究は有機金属化合物に特有な機能を利用して従来にない新素材を合成することを目的としており、主に次の研究を行った。LnMe(C_5Me_5)_2(Ln=Sm,Y)を用いてアクキルアクリレートの重合を行った結果、リビング重合が進行し単分散性の高い高分子量ポリマーが得られた。このことを利用してメチルメタクリレート/ブチルアクリレート/メチルメタクリレートの間の3元ブロック共重合を行った結果、12:72:16比の物のゴム弾性率の高いエラストマー性が認められた。ただし4:92:4比の物にはゴム弾性率は認められなかった。また石油ピッチに1-2wt%の希土類錯体Ln(acac)_3やLnCp_3を添加した後に、これらを水蒸気賦活するとメゾポアが著しく発達した炭素原料が得られた。これらを用いてビタミンB_<12>やフミン酸、染料の吸着を行った結果、これらのように分子量の大きい物質に対して優れた吸着効果が認められた。ピッチのうちどのような骨格がメソポアを開けるのに適しているかを調べる目的でナフタレン、アンスラセン、ピレン、ペリレン等とp-キシレングリコールとの縮合体を用いて水蒸気賦活を行った結果、ピレン、ペリレン単位を含むものにメソポアが開きやすいことが判明した。効率よく分解する生分解性ポリマーの合成を行うために、カプロラクトンやバレロラクトンを出発原料としてラクチド、オキセタン、THFを共重合した物を合成した。

DL-ラクチドを16-33%含むラクトンポリマーはコレステロールエステラーゼで分解を行うと100時間程で完全に分解した。しかし活性汚泥では簡単に分解しなかった。またTHFを13-18%含むカプロラクロンやバレロラクトンの共重合体もコレステロールエステラーゼで良く分解した。Me_2Si架橋を有する希土類2価錯体のうちメソ型のMe_2Si(Me_2SiOSiMe_2)(3-tBuC_5H_2)_2Sm(THF)_2を合成しエチレンの重合を行った結果、異性体の内でも最も高い活性を示した。これに対しC_1型のMe_2Si[2,4-(SiMe_3)_2C_5H_2][3,4-(SiMe_3)_2C_5H_2]Sm(THF)_2は活性は小さいものの分子量100万以上のポリエチレンを生成した。一方、ラセミ型のMe_2Si(2-SiMe_3-4-tBuC_5H_2)_2Sm(THF)_2はこれらの中間的な挙動を示した。エチレンの重合とは異なり、1-オレフィンの重合に対してラセミ型錯体のみが良好な活性を示し、しかも高度にイソタクチックな重合が進行した。メチルアルモキサンを助触媒として使用しなくても単独で1-オレフィンに対して活性があることは注目に値する。Ln(acac)_3を0.3wt%含むピッチを繊維化した後に、930°Cで水蒸気賦活すると高いBET比表面積をもったメソポア率の高い活性炭繊維を得ることができた。メソポア率の高い活性炭繊維の最初の例であり種々の応用例が考えられる。この物質はフミン酸やビタミンB_<12>に対して高選択的な吸着を示し、飲料水の浄水等に利用できることが判明した。今後合成される高分子化合物にはリサイクルや生分解が可能な性質を具備することが重要になりつつある。我々は2、2-ジメチル-、2-メチル-、1-メチルトリメチレンカーボネートと種々のラクトン類との共重合を行い、生分解性の高いポリエステルの合成に成功した。また1、4-ブタンジオールとコハク酸ジメチルの縮合によっても生分解性ポリマーの合成に成功した。
歯周病原細菌における低分子ストレスタンパク質による広範囲調節機構の解析

歯周疾患関連細菌であるPorphyromonas gingivalisを用いて偏性嫌気性菌の酸素暴露における適応機構を解明することを目的として、嫌気状態と酸素暴露下における同菌の蛋白質の発現パターンの違いをP.gingivalis381株を用いて検討した。酸素暴露下において発現量の顕著に増加する蛋白質が複数存在することを昨年度報告したが、今年度は昨年度に引続きこれらの蛋白質の同定をおこなった。その結果、ほとんどの蛋白質はすでに報告されているSOD、AhpC、TpX等の分子であった。しかし、分子量約9kDa、等電点約4.7の蛋白質についてその部分アミノ酸配列を決定したところ、これまでに報告されていない分子であることが推定された。その遺伝子から予測される分子量、等電点はそれぞれ9194.89、4.74であった。この蛋白質をPG9とした。ところで、酸素ストレスによって発現が上昇する蛋白質の遺伝子を支配するものにOxyRが知られているが、PG9の遺伝子がOxyRの支配を受けているかを検討した。P.gingivalis381株、33277株、およびそのOxyR::Tc株(oxyR欠損株)を嫌気培養後、酸素に暴露し、継時的に菌体を破砕し、RT-PCR法にてPG9のmRNA量の変化を調べた。その結果、OxyR::Tc株においても酸素暴露によりPG9のmRNA量は増加したが、親株に対してmRNA量が増加する時間が遅延することが明らかになった。このことから、PG9はOxyRの支配を部分的に受けていることが推測された。現在PG9の欠損株を作成し、酸素暴露下におけるPG9の役割を解析中である。嫌気性菌である歯周疾患関連細菌をコントロールすることを目的として、嫌気状態と酸素存在下での歯周疾患関連細菌が産生するタンパク質の発現パターンの違いを検討した。試供菌として代表的な歯周疾患関連細菌であるPorphyromonas gingivalis(偏性嫌気性菌)を用いた。まず、同菌をヘミン及びメナジオン添加GAM培地で嫌気条件下37°C24時間培養し(OD600=0.6)、2本に分注後、1本はそのまま嫌気条件下で、1本は好気条件下でさらに2時間培養を続けた。培養後、集菌しリン酸緩衝液で洗浄した。菌体タンパク質の調節はタンパク分解酵素阻害剤であるTLCKを用いたほかは谷らの方法に準じて行なった。得られたタンパク質は2次元電気泳動法で展開し、クマシーブルーで染色した後、両培養条件下での比較を行なった。その結果、好気条件下で産生量の顕著に増加するタンパク質として、分子量約55kDa等電点約7.5と、分子量約26kDa等電点約5.5の2種類のタンパク質が見出された。また多くはないが好気条件下で産生量の増加するタンパク質として、分子量約12kDa等電点約4.5、分子量約11kDa等電点約4.5、分子量約20kDa等電点約5.0、分子量約8kDa等電点約7の各タンパク質が見出された。現在それぞれのタンパク質について部分配列の決定とコードしている遺伝子のクローニング及び塩基配列の決定を行なっている。12年度は遺伝子欠損株の作成とその解析を行なう予定である。
マウス未熟脳障害モデルを用いた胎児付属物・臍帯血由来幹細胞による新規治療薬の開発

在胎28-32週未満で出生した早産児は、脳性麻痺や認知障害などの神経後障害を高率に合併する。脳白質損傷がその主病態の一つであり、同早産児が低酸素・虚血、炎症、高濃度酸素などに暴露され、幼若オリゴデンドロサイトが受傷することが主な要因とされる。我々は先行研究において、臍帯血および胎児付属物由来幹細胞(間葉系幹細胞、羊膜上皮細胞)の早期投与が、それぞれ低酸素虚血および子宮内炎症に起因する脳白質損傷に対して、脳保護・抗炎症に働くことを、胎児ヒツジ実験モデルを用いて確認し、論文報告した。本研究の目的は、高濃度酸素を原因とする未熟脳損傷に対する胎児付属物由来幹細胞の脳保護効果の有無を評価することである。日齢3のマウス((脳成熟度がヒト胎児23-26週相当)を、既報に準じて80%酸素に48時間、または60%酸素に96時間暴露し、その後大気下で飼育することにより、高濃度酸素性脳障害を誘導した。予備実験で、免疫組織染色により脳白質におけるオリゴデンドロサイトの減少、細胞死の増加、酸化ストレスの上昇を確認し、モデルの確立に努めた。Rotarod等で神経行動学的評価も行った。治療介入として、ex-vivoで培養増殖したヒト臍帯組織由来間葉系幹細胞(10の7乗/kg)を高濃度酸素開始から4時間以内にマウス腹腔内に単回投与し、治療効果を評価した。現在、各種解析の準備を進めている。研究代表者が平成30年度に動物実験モデルおよび神経画像解析ないし各種解析技術の習得を目的として米国に留学したため、当初予定していた治療効果の判定まで研究を進められていない。しかしながら、留学で得た知識、技術は今後の研究課題の進展に極めて有用であると考える。ヒト臍帯組織由来間葉系幹細胞の単回および複数回投与、異なる投与量での治療効果を、組織学的、生化学的、神経行動学的評価および遺伝子発現の変化等で検討する。研究代表者の留学に伴い現行の実験が停止したことが理由として挙げられるが、研究が再び進展した場合に速やかに使用する
回復期患者に対する電気・磁気脳刺激治療の組合せが麻痺改善に及ぼす運動学的検討

経頭蓋直流電気刺激(tDCS)と経頭蓋反復磁気刺激( rTMS)の1種であるcTBSの脳を直接刺激する効果,両方の刺激の効果の違いについて,回復期リハビリテーション脳卒中患者に対する効果を明らかにすることを目的とした.両刺激とも上肢運動麻痺において運動学的分析・パフォーマンス分析の結果,運動速度の変化,パフォーマンスの改善に一定の改善効果がみられた.両刺激ともsham刺激と比較し,有意に刺激後で改善効果が認められた.両刺激に運動の改善効果に大きな差はなく,運動速度とパフォーマンスの変化がみられ,過緊張の軽減により運動速度の改善がみられ,運動が円滑になることでパフォーマンスの向上が示唆された.脳卒中後の運動麻痺の治療として経頭蓋反復磁気刺激(rTMS)や,経頭蓋直流電気刺激(tDCS)を用いることで,運動麻痺や高次脳機能障害の改善の一助になることが明らかになっている.運動麻痺に対する効果が期待できるtDCSによる研究は近年報告され始めているが,その効果や機序については明らかになっていない.半球間抑制の理論に従い,非病巣側を抑制(陰極)することや,病巣側を促通(陽極)することによって脳内の活動のバランスが改善され,運動麻痺の改善に対して有効である。しかし,運動麻痺の改善について運動学的分析はされていない.そこで,今回脳卒中後の患者を対象にtDCS前後で上肢パフォーマンスの変化について検討した.対象は初発脳卒中後片麻痺患者5名(平均年齢65.4歳;5581歳,右片麻痺1名,左片麻痺4名,全員右利き,上肢麻痺の程度stageV,手指麻痺の程度IVV)とした.対象にはtDCS(NeuroConn GmbH社製)を利用して,1mAの直流電流を非病巣側運動野に陰極,病巣側運動野に陽極をフェルトパッド製電極(5×7cm)を貼付した.対象者には安楽な座位をとらせ,20分間刺激を与えた.また,同様の設定で電流が最初にだけ流れるSham(偽)刺激を1週間以上あけて行った.刺激前後での評価は,tDCS,Sham刺激前後に,上肢パフォーマンステストとしてBox&Blockテスト(BBT)と運動分析を実施した,BBTではtDCS刺激前31.8±7.7個から刺激後35.2±8.4個となり,sham刺激前33.0±8.5個から刺激後34.0±8.7個となり,tDCSの刺激時に有意な変化がみられた.運動分析の結果,運動範囲について著明な変化はみられなかった.このように,tDCSの刺激によって麻痺側上肢のパフォーマンスが即時的に変化することが示唆された.脳卒中後の運動麻痺の治療として経頭蓋反復磁気刺激(rTMS)や,経頭蓋直流電気刺激(tDCS)を用いることで,運動麻痺や高次脳機能障害の改善の一助になることが明らかになっている.半球間抑制の理論に従い,非病巣側を抑制(tDCSでは陰極,rTMSでは低頻度刺激)することや,病巣側を促通(tDCSでは陽極,rTMSでは高頻度刺激)することによって脳内の活動のバランスが改善され,運動麻痺の改善に対して有効である.今回,脳卒中後の患者を対象にrTMSとtDCS前後で上肢パフォーマンスと運動学的変化について検討した.回復期リハビリテーションに入院している初発脳卒中患者を対象とした.rTMSは非病巣側を抑制し,運動速度の変化とパフォーマンスの変化がみられた.tDCSは非病巣側の抑制と病巣側の促通刺激を同時に実施し,rTMSと同様に運動速度の変化とパフォーマンスの変化がみられた.どちらの脳刺激も脳卒中後の半球間のアンバランスが改善されることで,特に脳卒中の特徴的な痙縮,筋緊張の亢進が軽減することが運動速度の変化につながったと考えられる.そのため,脳刺激によって運動が円滑になり,上肢パフォーマンステストが向上したと考えられる.また,2つの脳刺激を別日で実施したところ,麻痺の改善効果に大きな差がなかった.どちらの脳刺激も脳内活動が変化することで,麻痺による痙縮の軽減に効果を示した.脳内で起こる脳刺激による機序は同様であり,運動学的な検討と上肢パファーマンスの変化で大きな差は生じなかったと示唆した.経頭蓋直流電気刺激(tDCS)と経頭蓋反復磁気刺激( rTMS)の1種であるcTBSの脳を直接刺激する効果,両方の刺激の効果の違いについて,回復期リハビリテーション脳卒中患者に対する効果を明らかにすることを目的とした.両刺激とも上肢運動麻痺において運動学的分析・パフォーマンス分析の結果,運動速度の変化,パフォーマンスの改善に一定の改善効果がみられた.両刺激ともsham刺激と比較し,有意に刺激後で改善効果が認められた.両刺激に運動の改善効果に大きな差はなく,運動速度とパフォーマンスの変化がみられ,過緊張の軽減により運動速度の改善がみられ,運動が円滑になることでパフォーマンスの向上が示唆された.現在,経頭蓋反復磁気刺激(rTMS)と経頭蓋直流刺激(tDCS)の効果検証を実施している.しかし,病院における協力可能な対象者数が少なく,当初の予定の対象者数が集まっていない.引き続き、対象者を募集して,研究の協力を得て即時効果の検証を進めるとともに,同時にrTMSとtDCSの脳刺激の併用効果に関しても同時進行していく.リハビリテーション科学両脳刺激とも即時効果に関して,さらに対象者データの収集を行っていく.

また,即時効果の検証を進めるとともに脳刺激併用の効果の検証を実施することで,研究の進行を促進させる.また,脳刺激前後で評価する項目を運動学的分析のみではなく,パフォーマンステストを組み合わせて実施する予定である.脳刺激による効果検証の評価方法を再検討して、脳刺激の効果検証をさらに進めていく.
チロシンキナーゼの筋脂肪組織での向血管新生作用によるメタボリック症候群抑制機構

ストレス応答性のチロシンキナーゼPYK2がインスリン抵抗性の発症にどのような影響を与えるか、そのメカニズムを、骨格筋、脂肪組織での、eNOS/NO系を介した微小循環系への影響についての解析を手がかりとして解明した。1)PYK2欠損マウスにおいて、2ヶ月間の高脂肪食負荷をおこなったところ、同マウスにおいては野生型と比べインスリン抵抗性が増強していた。また、骨格筋において、インスリン受容体やIRS1/2のリン酸化、さらにGLUT-4の細胞膜移行及びブドウ糖取り込みの程度が低下していた。2)PYK2欠損マウスの骨格筋、脂肪組織において、CD31陽性の毛細管数が低下した。3)PYK2欠損マウスの脂肪細胞への単球浸潤はコントロールに比べ変化なかったが、脂肪細胞からのサイトカイン・ケモカインの発現が亢進し、さらに脂肪組織における、MCP-1,TNFalpha,AngiotensinIIの亢進とLeptin/Adiponectin産生が低下、さらにTNF/AngiotensinII/MCP-1、及びleptin/adiponectin産生が増強していた。以上、ストレス反応性チロシンキナーゼPYK2は、脂肪組織の血管新生の促進を介してインスリン抵抗性の減弱をもたらすことが示唆された。PYK2ストレス応答性のチロシンキナーゼがインスリン抵抗性状態の発症にどのような影響を与えるか、そのメカニズムを、骨格筋、脂肪組織での、eNOS/NO系を介した微小循環系への影響についての解析を手がかりとして解明した。1)PYK2欠損マウスにおいて、2ケ月間の高脂肪食負荷をおこない、同マウスにおいては野生型と比ベインスリン抵抗性が増強していた。3)PYK2欠損マウスの脂肪細胞への単球浸潤がかわらなかったが、脂肪細胞からのサイトカイン・ケモカインの発現が亢進し、さらに肪組織における、MCP-1, TNE, AngiotensinIIの亢進とLeptin. Adiponectin産生が低下、さらにTNF/AngiotensinII/MCP-1、及びleptin/adiponectin産生が増強していた。以上、ストレス反応性チロシンキナーぜPYK2は脂肪組織の血管新生の促進を介してインスリン抵抗性の減弱をもたらすことが示唆された。PYK2および、それと複合体を形成して相互に活性化しあい細胞増殖、転写、多様な作用をもたらすSrc, JAK, Ablなどのチロシンキナーゼがメタボリック症候群の病態にどのような影響を与えるか、そのメカニズムを、骨格筋、脂肪組織での、微小循環系への影響の有無を手がかりとして解明することを目的とした。本年度においては、PYK2の欠損状態が、血管内皮細胞数の低下を介してメタボリック状態をもたらしていることをより確認するために、高脂肪食負荷と並行して2週間ごとにPYK2-/-マウスの骨格筋組織に、PYK2-cDNA-recombinant-adenouirusを打ち込み、その影響でNO/eNOS活性が増強し、血管新生がおこり、血管内皮細胞数が増え、それにより、メタボリック症候群の改善が見られることを確認したまた経静脈的に、あるいは骨格筋に、b FGF, VEGF-plasmidあるいはrecombinant proteinなどを投与し、血管内皮細胞を増加させたところ、糖負荷試験・インスリン負荷試験において耐糖能の改善、インスリン感受性の改善がみられることを確認しえた。以上よりPYK2は骨格筋における微小循環血流の促進により、メタボリック症候群を抑制しうることを確認しえた
共鳴非弾性軟X線散乱による銅酸化物高温超伝導体の電荷ゆらぎ超伝導機構の研究

銅酸化物における高温超伝導の発見以来30年以上の間、膨大な研究が行われてきたにもかかわらず高温超伝導の発現機構は未だ解明されていない。従来型超伝導体で確立してきた電子-フォノン相互作用機構では高い超伝導転移温度を説明することが困難なため、磁気的ゆらぎによる超伝導機構がされ活発に研究されてきた。一方、電荷ゆらぎによる超伝導機構は具体的な理論研究が少なく、実験的な検証はさらに遅れている。本研究では、高輝度放射光を用いた共鳴軟X線散乱実験により電荷ゆらぎのダイナミクスを直接観測し、高温超伝導発現における電荷ゆらぎの重要性を明らかにする。
超々高強度フェールセーフボルトを用いたメカニカルファスニング

(0.2-0.6)%C-2%Si-1%Cr-1%Mo鋼(mass%)の温間溝ロール圧延により1.6-2.0 GPa級超高強度鋼を作製した後,温間成形でJIS M12の六角ボルトを作製し,それらの機械的性能を調査した。開発ボルトは超微細結晶粒組織を有し,1.6-2.0 GPaの超高強度で従来の調質ボルトよりも破断しにくかった。せん断強さと引張強さの間には直線関係が確認された。開発ボルトを用いた摩擦接合部の引張試験では、すべり係数が既存高強度ボルトの接合部と同等以上で,ボルト接合部での張力の顕著な低下もないことが確認された。さらに開発ボルトを用いた接合部は壊れにくいことも確認できた。本研究では、ボルトの力学特性に及ぼす素材の強度、変形特性の影響を明確するために、引張強度が1.62.0 GPaの超々高強度フェールセーフ(FS)鋼材を作製した。まず、100kg真空溶解で溶製した炭素量が0.2%0.6%の2%Si-1%Cr-1%Mo鋼材について、物質・材料研究機構(NIMS)の材料創製・加工ステーションが保有する温間溝ロール圧延装置を用いてFS鋼を作製した。FS鋼材の超微細繊維状結晶粒組織は、光学顕微鏡法、走査型電子顕微鏡法、電子後方散乱回折法(EBSP)により観察した。また、引張試験とシャルピー衝撃試験によりFS鋼が目的の強度×靱性バランス=290 GPa・J以上を示すことを確認した。ついで、ボルト性能評価に用いるM12ボルトの首下長さ、ナットならびに座金の仕様を決定したうえで、FS鋼から約160本のFSボルト、ならびにナット、座金を量産試作した。量産試作したFSボルトのくさび引張試験を行い、ボルトが変形能を有し最高荷重に達する以前に破断しないことと、引張強度レベル1.62.0 GPaを示すことを確認した。以上で得られた基本性能データを基に次年度に実施する接合要素実験の詳細条件(被締結体の強度レベル、組合せなど)を明確にした。ボルトを支圧接合として用いる場合には、その抵抗機構はせん断力となるため、異方性材料であるFS鋼材のせん断変形挙動の評価も行った。せん断試験より得られた超々高強度FS鋼の機械的性質と従来の鋼材の機械的性質を比較した。その結果、超々高強度のFS鋼でも低強度の構造用鋼材と同様に最大せん断耐力はMisesの降伏条件に基づいて引張強度から算出でき,従来の設計法が適用可能であることを実証した。超々高強度フェールセーフ(FS)ボルトでは、強度を2GPaに上昇させると最高荷重に達する以前に早期破断する可能性も懸念されたが、接合要素試験が実施可能な靱・延性を有することが確認できた。また、ボルト頭部にひずみゲージ用の孔空け加工を施してもボルトの機械的性能に影響を及ぼさないことも確認できた。本研究では、H27年度に量産試作した引張強度レベルが1.62.0 GPaの超々高強度フェールセーフ(FS)ボルト(M12)ならびにナット、座金のセットについて、内部金属組織や硬さ分布の解析を行い、ボルトの力学基本性能とナット、座金の性能との関係を明確にした。加えて、FSボルトは頭部から軸部にかけて硬さ分布を持つことからボルト製品から微小試験片を採取し、ボルトの軸部、ねじ部の各部位における引張変形特性を調査し、FSボルトの引張変形のメカニズムを考察した。せん断抵抗型の要素実験では,超々高強度FSボルトの特性を活かした摩擦接合形式の実験を実施した。FSボルトによる高い初期導入ボルト張力下においても,接合部は設計耐力よりも大きな抵抗力(すべり耐力)を発揮できることを確認した。結果として摩擦面でのすべり係数は試験体のばらつきを考慮しても0.6以上の高い値を確保できることが確認でき、設計で用いられる0.45を満足することを確認した。また、FSボルトに用いる座金は、従来の高力ボルトで利用される鋼材特性であっても、座金サイズを大きくすることで十分に性能を発揮できることも確認した。以上で得られた結果を日本鋼構造協会に設置されたメカニカルファスニング技術小委員会で発表し、土木、建築分野におけるFSボルトの適用性について議論を行った。さらに接合要素実験をもとにFSボルトの強度レベルを1.8 GPaに絞り込み、ナット、座金のセットとともに次年度の実大架構実験に用いるFSボルトを量産試作した。本年度に予定していた接合要素実験を実施し、接合部の基本力学性能を概ね把握できた。得られたデータを基に次年度の実験計画を立案した。本研究では、平成28年度に量産試作した1.8 GPa級超々高強度フェールセーフ(FS)ボルトについて、まずボルトの金属組織と力学基本性能との関係を確認した。また、実験に必要なナットおよび座金も試作した。さらにFSボルトの実用化では耐遅れ破壊特性が問題となることから、FSボルト素材からボルトネジ部を模擬した切欠き試験片および腐食試験片を採取し、日本鋼構造協会で提案された遅れ破壊評価のガイドラインに準じて遅れ破壊性能を評価した。その結果、FSボルト素材は既存の超高強度鋼と比較しても耐水素脆化特性に優れ、大気腐食環境下でも遅れ破壊しにくいことがラボ実験により確認された。構造物の部材と部材を結合するボルト接合部には軸方向力・せん断力・曲げモーメントの応力が作用する。

接合部設計ではボルトに作用する応力の合成ベクトルが用いられるが、ボルト群としての設計にはいくつかの仮定が含まれており、実際の応力伝達機構を反映しているかは不明である。特に、超々高力ボルトの利用は接合部のボルト本数低減につながるため、現行の設計法に基づいた接合部が適当であるかを実験により検証する必要がある。そこで平成29年度は、超々高強度FSボルトを合理的に活用するために提案した接合方法が実構造物の接合部性能に十分に反映できるかを確認することを目的として、1.8 GPa級FSボルトを用いた摩擦接合部の曲げ実験を実施した。その結果、FSボルトを用いた摩擦接合部は接合部指針によって算出される降伏耐力および最大曲げ耐力を上回ることが実験により確認できた。(0.2-0.6)%C-2%Si-1%Cr-1%Mo鋼(mass%)の温間溝ロール圧延により1.6-2.0 GPa級超高強度鋼を作製した後,温間成形でJIS M12の六角ボルトを作製し,それらの機械的性能を調査した。開発ボルトは超微細結晶粒組織を有し,1.6-2.0 GPaの超高強度で従来の調質ボルトよりも破断しにくかった。せん断強さと引張強さの間には直線関係が確認された。開発ボルトを用いた摩擦接合部の引張試験では、すべり係数が既存高強度ボルトの接合部と同等以上で,ボルト接合部での張力の顕著な低下もないことが確認された。さらに開発ボルトを用いた接合部は壊れにくいことも確認できた。量産試作したFSボルトを用いて接合要素実験を実施して接合部性能を明確にする。ボルト単体の引張およびせん断変形機構の解明のための解析は継続して行う。以上からFSボルトに適したナット、座金、板の組み合わせと接合方法を検討する。ボルトを用いた接合型式にはせん断型と引張型があり、接合型式を分担して実大要素実験を実施し、接合部性能を明確にする。構造物の部材と部材を結合するボルト接合部には軸方向力・せん断力・曲げモーメントの応力が作用する。接合部設計ではボルトに作用する応力の合成ベクトルが用いられるが、ボルト群としての設計にはいくつかの仮定が含まれており、実状の応力伝達機構を反映しているかは不明である。特に、超々高力ボルトの利用は接合部のボルト本数低減につながるため、現行の設計法に基づいた接合部が適当であるかを検証する必要がある。平成29年度は、超々高強度FSボルトを合理的に活用するために提案した接合方法が実構造物の接合部性能に十分に反映できるかを確認するために、実大架構実験を実施する。また、FSボルトの実用化に問題となる耐遅れ破壊特性について、日本鋼構造協会で提案された遅れ破壊ガイドラインに従って評価する予定である。29年度が最終年度であるため、記入しない。鉄鋼材料29年度が最終年度であるため、記入しない。