hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新しい血管内皮細胞由来因子EGFL7のがん血管新生における機能解析

本研究では、新規血管新生因子Egfl7のがん血管新生、がん増殖における役割を理解し、生体内血管新生機構の新たな一面を解明することによって、これを標的とする抗がん新規分子療法の開発まで目標の範疇としている。今年度、研究代表者らは、Egfl7の下流シグナルであるマトリックスメタロプロテイナーゼ(MMP)の活性化機構に注目し、生体内におけるMMPの活性化と線維素溶解系(線溶系)因子プラスミノーゲン(Plg)/プラスミン系との関連性について精査し、Egfl7シグナルとの相互作用の解明を進めた。実験ではPlg遺伝子欠損マウス(Plg-/-)とその野生型を使用し、生体骨髄内で潜在酵素ProMMPからのMMPの生成が、Plg/プラスミン系によって制御されていることを確認した。またこれらのマウスに一定量の抗がん剤を投与した際、Plg-/-では骨髄内血管新生及び組織再生に著しい障害が存在し、さらにこの原因としてPlg-/-生体では、MMPの活性化の障害とこれに伴う細胞増殖因子Kit-ligandのプロセシングが抑制されていることを明らかにした。さらに研究代表者らは、線溶系の亢進によって、MMPの活性化とKit-ligand分泌の促進が生体内で誘導され、結果として血管新生及び腫瘍増殖が促進されることを示した。予備実験では、Egfl7発現ウィルスベクターの使用により、前年度で報告した各種がん関連ニッチの構成細胞の末梢組織への動員及び浸潤もEgfl7によって制御されている可能性が示唆された他、生体内でEgfl7がMMPの活性化を介して血管新生に関与するとの見方が有力となってきている。本研究成果は、Egfl7の血管新生機構における機能解析においても、さらにはこれを標的とした分子薬剤の有用性を支持するものであり、がん治療法開発の基礎研究として重要な情報を提供したと言えよう。生体内における代表的な血管新生因子の一つである血管内皮増殖因子(VEGF)の濃度上昇は、がん血管新生を誘導するばかりでなく、組織中のマトリックスメタロプロテイナーゼ(MMP)の活性化を介し、がん細胞及び血管内皮前駆細胞の移動、組織侵入及び接着を促進することにより、がんの病態形成に広く関与しているととが解ってきている。MMPの活性化においては近年、線溶系因子プラスミノーゲン(Plg)/プラスミンが、そのプロ酵素からの活性化について直接的に作用していることが知られている。今年度の研究において、研究代表者らは白血病・リンパ腫患者の末梢血中に動員される単核球数と血漿中のPlg活性化因子受容体(uPAR)レベルとの間に正の相関関係があることを報告した。またこの報告の中では、単核球中において、特に好中球分画とuPARレベルとの相関性が強いこと、さらに好中球の産生するMMPを含む蛋白分解酵素が、受容体プロセシングにおいて重要な役割を担っていることまでが示唆された。次いで代表者らは骨髄由来の血小板を含む造血系細胞が、末梢組織中でVEGFの担体として機能していることを報告し、特にヘマンジオサイトと命名されたVEGF受容体-1(VEGFR1)陽性CXCR4陽性分画に属する細胞が血管新生過程におけるHUBとしての役割を担っていること、さらにVEGFによって活性化されるMMPが造血因子Kit-ligandのプロセシングを促進し、造血系細胞増殖V血管新生誘導に作用すること等を報告した。VEGF/VEGFRシグナル下流に属することが予想されている生体因子Egfl7は血管内皮を起源とする血管の発生過程において、特に血管の管腔構造形成に深く関与し、特にがん血管新生過程で強発現することが知られている。代表者らのグループはEgfl7のアデノウィルスベクターを作製し、現在その生理学的作用を解析中である。

本研究成果は、Egfl7の血管新生機構における機能解析においても、さらにはこれを標的とした分子薬剤の有用性を支持するものであり、がん治療法開発の基礎研究として重要な情報を提供したと言えよう。
培養ヒト色素細胞の細胞運動能と樹枝状突起の形態に及ぼすEndothelin 1の影響

培養ヒト色素細胞細(melanocyte)を用いて、その細胞運動能(細胞遊走能)を測定した.また、細胞運動能にendothelin-1がいかに影響を及ぼすか検討した.melanocyte播種後9時間目の培地にendothelin 1を加え、細胞移動能を観察し、また細胞運動能のシグナル蛋白であるp125FAKの表出を蛍光抗体法で観察した.その結果、melanocyteは細胞播種後活発な細胞運動(播種後9時間にピーク)し、endothelin-1(010^<-8>mol)の存在によって、melanocyteの細胞運動能は濃度依存性に低下することが明らかになったさらに.蛍光抗体法による観察で、p125FAKはmelanocyteの細胞辺縁にplaqueを形成して認められ、plaque数は濃度依存性に減少した.しかし、PCRでの125FAKの表出量はendothelin-1の存在により濃度に関係なく一様に低下した.一方、樹枝状突起の総長、数、樹枝状な細胞形態の細胞割合はともに増加した.従って、表皮細胞より分泌されるendothelin-1はmelanocyteの細胞形態、メラニン産生などの細胞分化を促進するが、細胞移動能や細胞増殖は抑制することが明らかにされた.これらの結果は、melanocyteの生物学的活性は周囲の表皮細胞によって影響されることを示している.これらの知見endothelin-1はmelanocyteの細胞形態、メラニン産生などの細胞分化を促進するが、細胞移動能や細胞増殖は抑制すること示唆している.さらに、尋常性白斑、創傷治癒後の脱色素斑の治療や皮膚の美白機序に関する重要な示唆を与える.培養ヒト色素細胞細(melanocyte)を用いて、その細胞運動能(細胞遊走能)を測定した.また、細胞運動能にendothelin-1がいかに影響を及ぼすか検討した.melanocyte播種後9時間目の培地にendothelin 1を加え、細胞移動能を観察し、また細胞運動能のシグナル蛋白であるp125FAKの表出を蛍光抗体法で観察した.その結果、melanocyteは細胞播種後活発な細胞運動(播種後9時間にピーク)し、endothelin-1(010^<-8>mol)の存在によって、melanocyteの細胞運動能は濃度依存性に低下することが明らかになったさらに.蛍光抗体法による観察で、p125FAKはmelanocyteの細胞辺縁にplaqueを形成して認められ、plaque数は濃度依存性に減少した.しかし、PCRでの125FAKの表出量はendothelin-1の存在により濃度に関係なく一様に低下した.一方、樹枝状突起の総長、数、樹枝状な細胞形態の細胞割合はともに増加した.従って、表皮細胞より分泌されるendothelin-1はmelanocyteの細胞形態、メラニン産生などの細胞分化を促進するが、細胞移動能や細胞増殖は抑制することが明らかにされた.これらの結果は、melanocyteの生物学的活性は周囲の表皮細胞によって影響されることを示している.これらの知見endothelin-1はmelanocyteの細胞形態、メラニン産生などの細胞分化を促進するが、細胞移動能や細胞増殖は抑制すること示唆している.さらに、尋常性白斑、創傷治癒後の脱色素斑の治療や皮膚の美白機序に関する重要な示唆を与える.材料と方法正常色素細胞は新生児包皮由来のCryo NHEM-Neo(Clonetics,Sanko-Junnyaku)を用いた。解凍培養後23継代の細胞を実験に供した。培養液は改変MCDB153培地(牛胎児血清、下垂体抽出液、ハイドロコーチゾン、線維芽細胞増殖因子、インスリン、PMA,抗生剤などを含む:Sanko-junnyaku)を用い、95%CO2環境内で培養した。細胞運動能の計測は10%fibronectinをcoatingしたスライドグラス上に細胞を播種し、細胞形態画像を経時的にArgus 20(浜松フォトニクス)に取り込み、次いでコンピュータに転送してNIHimageで解析した。結果1.正常色素細胞のfibronectin上での細胞運動能を細胞播種後、細胞接着が完了した3時間目より経時的に計測した。その結果、細胞播種後810時間で細胞移動能が1213μm/hrと高値を示し、9時間で最も高い移動能が得られた。3. endothelin 1(10^<-12>10^<-8>mol)の正常色素細胞の形態に及ぼす影響も濃度依存性に変化してみられた。色素細胞の突起数、平均突起長、突起を有する細胞割合ともにendothelin1濃度上昇とともに大きくなって認められた。次年度の予定melanocyteの生物学的活性は周囲の表皮細胞によって影響されると考えられる.そこで、本研究では皮膚の創傷治癒機序において重要なmelanocyteの細胞運動能、細胞運動情報伝達蛋白p125FAKの表出、細胞形態が表皮細胞より分泌されるendothelin-1によりいかに影響されるかについて明らかにした.ヒト培養melanocyteは細胞播種後活発な細胞運動(播種後9時間にピーク)することが判明した.endothelin-1(010^<-8>mol)の存在によって、melanocyteの細胞運動能は濃度依存性に低下した.蛍光抗体法による観察で、p125FAKはmelanocyteの細胞辺縁にplaqueを形成して認められ、plaque数は濃度依存性に減少した.しかし、PCRでの125FAKの表出量はendothelin-1の存在により濃度に関係なく一様に低下した.一方、樹枝状突起の総長、数、樹枝状な細胞形態の細胞割合はともに増加した.

従って、endothelin-1はmelanocyteの細胞形態、メラニン産生などの細胞分化を促進するが、細胞移動能や細胞増殖は抑制することが明らかにされた.これらの結果は、尋常性白斑、創傷治癒後の脱色素斑の治癒や皮膚の美白機序に関する重要な示唆を与える.melanocyteのメラニン分泌に関する報告は多いが、細胞運動能の制御に関する報告は少ない.今後さらに紫外線照射やmelanocyte stimmulation hormonなどがmelanocyteの細胞運動にいかに影響するか研究する必要がある.平成10年および11年の研究によって、ヒト培養melanocyteは細胞播種後活発な細胞運動(播種後9時間にピーク)することが判明した.また、endothelin-1(010^<-8>mol)の存在によって、melanocyteの細胞運動能は濃度依存性に低下した.さらに、蛍光抗体法による観察で、細胞運動能情報伝達蛋白であるp125FAKはmelanocyteの細胞辺縁にplaqueを形成して認められ、plaque数は濃度依存性に減少することを明らかにした.平成12年度には、endothelin-1の存在下でのmelanocyteのPCRでのp125FAKの表出量の確認を再度行った.その結果、p125FAKRNAの表出量はendothelin-1の存在により濃度に関係なく一様に低下することが明らかになった.一方、樹枝状突起の総長、数、樹枝状な細胞形態の細胞割合はともにendothelin-1の濃度依存性に増加した.以上の結果は、endothelin-1はmelanocyteの細胞形態、メラニン産生などの細胞分化を促進するが、細胞移動能や細胞増殖は抑制すること考えられた.これらの結果は、尋常性白斑、創傷治癒後の脱色素斑の治療や皮膚の美白機序に関する重要な示唆を与える.melanocyteのメラニン分泌に関する報告は多いが、細胞運動能の制御に関する報告は少ない今後さらに紫外線照射やmelanocyte stimmulation hormonなどがmelanocyteの細胞運動にいかに影響するか研究する必要がある.
悪性腫瘍の骨転移制御を目的とした抗がん剤の革新的骨髄デリバリーシステムの構築

本研究では、骨髄指向性リポソームを担体とした抗がん剤のデリバリーシステムの構築と悪性腫瘍の骨転移治療への臨床応用を最終目標に、骨髄指向性リポソームへの薬剤の封入と、その物性および薬効評価、加えて動態特性を調べた。すなわち、エリスロポエチン(EPO)の作用部位である骨髄への効率的・選択的なデリバリーを可能とするため、リポソームーEPO製剤を作製し、その製剤特性、骨髄移行性および造血効果について調べ、EPO単独では有効な効果は認められないものの、リポソーム製剤では著明な改善効果を発揮することが明らかとなった。本研究では、骨髄指向性リポソームを担体とした抗がん剤の骨髄デリバリーシステムの構築と悪性腫瘍の骨転移治療への臨床応用を最終目標に、1骨髄指向性リポソームへの薬剤-HSA結合体の封入と、その物性、安定性及び薬理活性の評価、2健常動物における薬剤内封リポソームの体内動態解析などを解析して、以下の知見を得た。1)エクストルージョン法により調製したLiposome-EPOに内包されたrHuEPOの生物活性をコロニーアッセイ法により解析した結果、リポソーム化によるrHuEPOの生物活性の変化は認められず、EPOは生物活性を保持していることが明らかになった。2)健常ウサギLiposome-EPOを単回投与し、造血効果をrHuEPO単独投与と比較検討したところ、Liposome-EPOはrHuEPO単回投与では、薬理効果を示さないrHuEPO量(69IU/kg)でも造血作用を発揮すること、またEPOによる造血活性は少なくとも投与後7日目まで持続することが明らかになった。さらに、Liposome-EPO投与6時間後のrHuEPOの骨髄分布量は、rHuEPO単独投与群と比較して、明らかに増大した。3)R18-Liposome-EPOのウナギ骨髄由来マクロファージ(BMDMφ)細胞への取り込み実験を行ったところ、R18-Liposome-EPOは骨髄細胞と比較しBMDMφ細胞により選択的かつ能動的に取り込まれることが明らかとなった。このことから、Liposome-EPOはの骨髄指向性に対する骨髄マクロファージの寄与が示された。本研究では、骨髄指向性リポソームを担体とした抗がん剤の骨髄デリバリーシステムの構築と悪性腫瘍の骨転移治療への臨床応用を最終目標に、1骨髄指向性リポソームへの薬剤-HSA結合体の封入と、その物性、安定性及び薬理活性の評価、2健常動物における薬剤内封リポソームの体内動態などを解析して、以下の知見を得た。1)エクストルージョン法により調製したLiposome-EPOに内包されたrHuEPOの生物活性をコロニーアッセイ法により解析した結果より、リポソーム化によるrHuEPOの生物活性の変化は認められず、骨髄へrHuEPOを効率的に送達できれば優れた造血効果を発揮できる可能性が示された。2)Invitroにおける細胞実験の結果から、本リポソームの骨髄指向性には骨髄マクロファージによる能動的な取り組みの関与が示された。すなわち、Liposome-EPOは骨髄マクロファージによって取り込まれた後、rHuEPOもしくは活性体を保持した分解物をマクロファージ細胞外へ放出し、それらがEPO受容体へ結合することで、造血作用を発揮しているものと推察された。以上のように、Liposome-EPOは従来のrHuEPO製剤に比べ、その優れた骨髄移行性に基づき、より低用量で悪性貧血を改善することが明らかになった。薬物動態学、DDS当初の目的である抗がん剤封入リポソームの設計と評価に至るまでの研究をリポソームの調製に時間を要したために予想通り進展させることができなった。本年度はこれらの課題を克服すべく当初の目標を達成したい。本申請の計画通り順調に進展しているとは言い難いものの、薬物含有リポソームの調製には何ら問題もないことから、必要な場合には大学院生・卒研生を本プロジェクトに参画させ、当初の目的を達成したい。本研究の協力者の来日が、本人の都合により実現しなかったため。研究協力者の来日費用に充当することを予定している。
肉離れの再発要因について

肉離れ損傷の再発率の高さの要因が,損傷時の基底膜の変性にある,との仮説を立て,本研究を実施した。Wistar系ラットを用いて,電気刺激によって肉離れ損傷を誘発し,免疫組織染色法を用いて,基底膜の観察を行った。その結果,肉離れ損傷によって,基底膜の不整および肥厚が観察された。再生の主役である筋衛星細胞が,基底膜と形質膜の間に存在することを考慮すると,この基底膜の変性が不完全な再生につながり,再発率を高めている可能性が示唆された。スポーツ活動において,筋損傷は最も頻繁に起こる外傷の一つであり,スポーツ関連外傷の約90%は打撲または肉離れといわれている.筋損傷は筋の構造や機能に影響を残すことが多く,特に肉離れは頻回に再発するため大きな問題である、損傷筋の動作、筋力の回復は筋線維の組織学的な再生に先行するため,筋線維の完全な再生を待たずに,スポーツ復帰しているケースが多く,このことが肉離れ再発要因の一つであると考えている.そこで、未損傷の筋線維と回復段階にある未成熟な筋線維に遠心性収縮を起こし,それぞれの外的ストレスに対する耐性を検討している.電気刺激で筋収縮を起こした筋を他動的に伸張し遠心性収縮を5回施したところ,H&E染色画像において著名な損傷は認められなかった.現在、さらに回数など条件を変更してそれぞれの耐性を比較している.また,肉離れ予防には筋線維の回復を促進する必要があると考える.そこで、難治性潰瘍などの治癒を促進させる効果が報告されている人工炭酸泉に注目し,筋線維の回復効果についての検討を行っている.筋を損傷させたラットを人工炭酸泉に漬けることで,損傷後4日後に筋再生過程を調節しているMyogeninタンパクが増加すること,損傷後2週後には再生筋の面積増加と筋核の増加することが認められた。今後もこれらの実験をさらに進め、未成熟筋線維の脆弱性および損傷筋回復促進に関する効果を検証し、肉離れ再発のメカニズムの一端を明らかにするとともに、損傷筋の回復を促進する方法を探求していく。肉離れはスポーツ活動において最も頻繁に起こる外傷の一つで,その特徴として再発率の高さが挙げられる。筋損傷後のリハビリテーションにおいて,再発率の抑制は大きな課題であるが,なぜ他の損傷と比較して,再発率が高いのかという要因について明らかにされていない。筋損傷を誘発する刺激(挫傷,肉離れなど)に関わらず,損傷筋は同じメカニズムで再生することが明らかにされていることから,再生過程に違いがあるのではなく,損傷自体に何らかの差があると考え,その中でも,肉離れ損傷の場合は縦断的にストレスがかかることから,特に損傷時の膜組織の損傷に焦点を当て実施した。具体的な方法として,ラットの下腿三頭筋を対象筋として,肉離れ群,打撲群,正常群について,基底膜と筋形質膜の形状について,免疫組織化学的分析を行った。肉離れの誘発は,電気刺激によって筋収縮を起こし,同時に反対方向へ牽引する遠心性収縮モデルを用いて実施した。結果として,正常群と比較して,ラミニンによって染色された基底膜が,肉離れ群において有意に肥厚していることが示されたため,肉離れによって基底膜に何らかの損傷が起こることが明らかにされた。従来,筋損傷とともに形質膜には完全な破壊が起こるが,基底膜はほぼ損傷せずに残存し,筋再生の足場となると考えられてきているが,本研究の結果によって,肉離れの際に基底膜が損傷し,再生を妨げる可能性が示された。この基底膜の損傷は,肉離れの再発率が高い要因の一つであると考えている。
ニワトリヒナの摂食調節機構における炎症性物質の役割の解明

本研究では細菌等がニワトリヒナに感染した際にニワトリヒナの摂食行動が抑制されることに注目し、ニワトリヒナの摂食調節機構における炎症性物質の役割を明らかにすることを目的とした。そのため、平成30年度の研究計画では1細菌性物質の他にウイルス関連物質がニワトリヒナの摂食行動にどのような影響を与えるか、2ウイルス関連物質が炎症性物質およびその合成酵素の遺伝子発現にどのような影響を与えるか、および3病原体関連物質および炎症性物質がニワトリヒナの脳内摂食調節因子の遺伝子発現にどのような影響を与えるかの三点について調査することとした。1については、合成二本鎖RNAであるポリICを脳室内および腹腔内投与するとニワトリヒナの摂食行動が抑制されることを見出した。2については、ポリICを脳室内および腹腔内投与した後の脾臓における炎症性物質の遺伝子発現を調べたところ、ポリICが炎症性物質の発現を促すことを明らかにした。3では、LPSおよびポリICを腹腔内投与した後の間脳内摂食調節因子の遺伝子発現を調べた。その結果、LPSを投与した場合には摂食促進因子であるNPYの遺伝子発現量が増加すること、そして摂食抑制因子であるヒスタミンの合成酵素の遺伝子発現量が増加することが明らかとなった。またポリICを脳室内投与すると、間脳内のNPYおよびヒスタミン合成酵素の遺伝子発現量が増加した。さらに、LPSを腹腔内投与した場合、およびポリICを脳室内投与した場合にはプロスタグランジンの合成酵素の遺伝子発現量が増加していた。以上の結果から、細菌およびウイルスの感染による摂食抑制には本研究で調査した炎症性物質に加えてヒスタミンが関わっている可能性を示唆した。なお、摂食促進因子であるNPYの遺伝子発現量が増加したことから、感染による食欲低下を補うための機構がニワトリヒナの脳内に備わっている可能性が示唆された。本研究では、細菌等がニワトリヒナに感染した際にニワトリヒナの摂食行動が抑制されることに注目し、ニワトリヒナの摂食調節機構における炎症性物質の役割を明らかにすることを目的とした。そのため、平成28年度の研究計画では1炎症性物質を外因的に投与した場合の摂食反応の調査、および2ヒナの摂食調節における内因性の炎症性物質の役割の解明について調査することとした。1については、各種プロスタグランジンと、インターロイキンの作用について調べた。その結果、インターロイキン1β、プロスタグランジンE2およびプロスタグランジンF2αの脳室内投与がニワトリヒナの摂食を抑制することが明らかにし、またインターロイキン6およびインターロイキン8は摂食に影響を与えないことを明らかにした。また、プロスタグランジンE2およびプロスタグランジンF2αについては腹腔内投与でも摂食を抑制することを明らかにした。2についてはグラム陰性菌の細胞壁成分であるリポポリサッカライドを投与した後の炎症性物質の間脳におけるプロスタグランジン合成酵素の一部とインターロイキンの遺伝子発現量の調査を行った。その結果、上記の炎症性物質またはその合成酵素の遺伝子発現量がリポポリサッカライドによって増加することを明らかにした。したがって、少なくともグラム陰性菌の感染によって、脳内インターロイキン1βおよびプロスタグランジンの合成が増加し、その結果としてニワトリヒナの摂食が抑制される可能性を見出した。ニワトリヒナの摂食調節機構における炎症性物質の役割を明らかにするために、各インターロイキン(インターロイキン1β、インターロイキン6およびインターロイキン8)および各プロスタグランジン(プロスタグランジンE2およびプロスタグランジンF2α)を脳室内投与した場合の摂食量の変化を調べた。その結果、インターロイキン1β、プロスタグランジンE2およびプロスタグランジンF2αがニワトリヒナの摂食を抑制することが明らかとなった。また、プロスタグランジンについては腹腔内投与した場合でも摂食抑制作用が見られた。以上の結果から、これらの炎症性物質のうち、インターロイキン1β、プロスタグランジンE2およびプロスタグランジンF2αが摂食抑制作用を有していることが明らかとなった。続いて、これらの炎症性物質が感染時に作用するかを明らかにするため、グラム陰性菌の細胞壁成分であるリポポリサッカライドを腹腔内投与した後の炎症性物質の間脳におけるインターロイキンおよびプロスタグランジン合成酵素の遺伝子発現量を調べた。その結果、いずれの遺伝子発現量もリポポリサッカライドによって増加することが明らかとなった。したがって、少なくともグラム陰性菌に感染した場合には、ニワトリヒナの脳内において上記の炎症性物質の合成が促されると考えられた。そのため、平成29年度の研究計画では1これまでに未調査の炎症性物質を外因的に投与した場合の摂食反応の調査、および2ヒナの摂食調節における内因性の炎症性物質の役割の解明について調査することとした。1については、腫瘍壊死因子とインターフェロン、およびプロスタグランジンD2の作用について調べた。その結果、腫瘍壊死因子様サイトカイン1A(TL1A)とプロスタグランジンD2の脳室内投与がニワトリヒナの摂食を抑制することが明らかにし、またインターフェロンαおよびインターフェロンγは摂食に影響を与えないことを明らかにした。

なお、プロスタグランジンD2のみ腹腔内投与後の摂食反応も調べたが、他のプロスタグランジンと違い摂食に影響を与えないことが明らかとなった。2についてはグラム陰性菌の細胞壁成分であるリポポリサッカライドを投与した後の炎症性物質の間脳におけるTL1Aとインターフェロンの遺伝子発現量を調査した。その結果、間脳におけるTL1Aの遺伝子発現量が減少し、インターフェロンγでは遺伝子発現量の増加が見られた。以上の結果から、グラム陰性菌の感染によって脳内TL1Aおよびインターフェロンγの合成が変化するが、それらがグラム陰性菌による摂食抑制作用にどのように関わっているかについては今後の検討が必要であることを見出した。ニワトリヒナの摂食調節機構における炎症性物質の役割を明らかにするために、腫瘍壊死因子様サイトカイン1A(TL1A)と各インターフェロンン(インターフェロンαおよびインターフェロンγ)、およびプロスタグランジンD2を脳室内投与した場合の摂食量の変化を調べた。その結果、TL1AおよびプロスタグランジンD2がニワトリヒナの摂食を抑制することが明らかとなった。また、プロスタグランジンD2については腹腔内投与も実施したが、摂食量に影響が見られなかったことから、このプロスタグランジンは中枢に作用して摂食を抑制することが明らかとなった。昨年度および今年度の成果により、ニワトリヒナの摂食を抑える炎症性物質を特定することができた。続いて、これらの炎症性物質が感染時に作用するかを明らかにするため、グラム陰性菌の細胞壁成分であるリポポリサッカライド(LPS)を腹腔内投与した後の炎症性物質の間脳におけるTL1Aおよびインターフェロンの遺伝子発現量を調べた。その結果、LPSによってTL1Aの遺伝子発現量が減少し、インターフェロンγの遺伝子発現量が増加することが明らかとなった。以上の結果から、感染に関わる炎症性物質を特定することができた。現在、炎症性物質が脳内の摂食調節因子の遺伝子発現量に与える影響や、炎症性物質間の相互作用、および炎症性物質が糖質および脂質代謝に与える影響についても予備実験を進めている。以上のことから、本研究は概ね順調に進んでいると判断した。本研究では細菌等がニワトリヒナに感染した際にニワトリヒナの摂食行動が抑制されることに注目し、ニワトリヒナの摂食調節機構における炎症性物質の役割を明らかにすることを目的とした。そのため、平成30年度の研究計画では1細菌性物質の他にウイルス関連物質がニワトリヒナの摂食行動にどのような影響を与えるか、2ウイルス関連物質が炎症性物質およびその合成酵素の遺伝子発現にどのような影響を与えるか、および3病原体関連物質および炎症性物質がニワトリヒナの脳内摂食調節因子の遺伝子発現にどのような影響を与えるかの三点について調査することとした。1については、合成二本鎖RNAであるポリICを脳室内および腹腔内投与するとニワトリヒナの摂食行動が抑制されることを見出した。2については、ポリICを脳室内および腹腔内投与した後の脾臓における炎症性物質の遺伝子発現を調べたところ、ポリICが炎症性物質の発現を促すことを明らかにした。3では、LPSおよびポリICを腹腔内投与した後の間脳内摂食調節因子の遺伝子発現を調べた。
非相加系のダイナミクスと熱力学

自然界の基本的な力である重力や電磁気力などは遠方にまで力が及ぶ。これらの力のもとでは、従来の熱・統計力学でなされていた相加性という仮定が成り立たない。またダイナミクスにおいても、準定常状態と呼ばれる非熱平衡状態に長時間トラップされるという特徴的な現象が観られる。本研究では非相加系で見られる保存量が準定常状態の実現に重要な役割を果たしていることを指摘し、またこの保存量の存在が臨界指数を変化させうることを示した。またダイナミクスのいくつかの問題に対しても、従来の結果を拡張することに成功した。長距離相互作用を有するハミルトン系の典型的なダイナミクスは、熱平衡状態に至る前に準定常状態と呼ばれる状態に長時間留まることである。準定常状態に留まる時間は系を構成する粒子数の増大とともに長くなり、事実上準定常状態しか観測できないような系も存在する。実際、楕円銀河や木星の大赤斑などが準定常状態の例とされている。したがって、準定常状態を熱・統計力学的観点から研究し、またそのダイナミクスを調べることが重要となる。本年度の研究においては、長距離相互作用系に外力を加えた場合の、外力に対する応答を研究した。外力が小さい場合の系の応答については、線形応答理論という枠組みがあるが、従来の理論では応答を具体的に知るには大自由度系の運動方程式を解く必要があった。本研究では長距離相互作用系が1体分布関数方程式で記述されるという特長を活かして1体の運動方程式を解く問題に帰着させ、系の応答を明示的かつ具体的に計算することに成功した。また、周期外力に対する応答を観測することにより、共鳴吸収という観点から系の力学的特徴を抽出することも試みた。さらに興味深いことは、本研究で得られた理論を二次相転移を起こす系に適用すれば、統計力学的に予測される普遍的な臨界指数とは異なる臨界指数が得られることが示唆されたことである。この結果は、臨界指数の普遍性や、統計力学と運動論との関係について再考察を促すものであり、非常に重要な結果である。自然界によく見られる重力や電磁気力は遠く離れた物体にまで作用する長距離力である。長距離相互作用するハミルトン系は、しばしば準定常状態と呼ばれる状態にトラップされ、その滞在時間は系を構成する粒子数と共に増大する。例えば、楕円銀河は準定常状態の一例とされているが、楕円銀河の二体緩和時間は宇宙年齢よりも長い。そのため、準定常状態の熱・統計力学的性質や、その回りのダイナミクスを理解することが重要となる。この目的に向け、今年度は、長距離相互作用系に対する熱浴の役割、準定常状態まわりの摂動の減衰、長距離相互作用系で見られる臨界指数についての成果を得た。まず熱浴の役割について調べるため、系と長距離相互作用する熱浴を考えた。この結果、系の運動エネルギーによる温度が熱浴のそれより高い場合であっても、熱浴との接触により系はさらに高温になり得るということが数値計算によりわかった。次に準定常状態まわりのダイナミクスを調べるために、空間的に非一様な準定常状態に加えた摂動の減衰について調べたところ、長時間領域では一般的には代数的な減衰をすることを示した。これは、空間的に一様な状態に加えた摂動が指数的に減衰するというランダウ減衰の拡張であり、また空間一次元系についてすでに得ていた結果の拡張でもある。さらに、二次相転移を起こす強磁性体モデルにおいて、外力に対する感受性の臨界指数を力学的に調べたところ、統計力学で得られている指数とは異なる指数が得られることが分かった。平均場的描像に適合する長距離相互作用系でありながら、統計力学の平均場理論とは異なる臨界指数を力学的に得られるという意味で、興味深い結果と言える。長距離相互作用を有するハミルトン系では、従来の熱・統計力学の仮定の一つである、エネルギーの相加性が成り立たない。またダイナミクスを見ても、典型的な緩和過程では、初期状態から準定常状態と呼ばれる状態に長時間滞在した後に熱平衡状態へと至る。準定常状態での滞在時間は系を構成する粒子数が大きくなるとともに長くなるため、事実上、準定常状態しか観測できないような系も存在する。例えば、楕円銀河や木星の大赤斑は、準定常状態の例とされている。よって、非相加系に対して統計力学・熱力学を構築し、準定常状態でのダイナミクスを明らかにすることが重要となる。本年度の研究においては、非相加系の統計力学、準定常状態におけるダイナミクスと生成されるパターンについての成果を得た。まず統計力学については、平均場を通してのみ相互作用する系の非平衡臨界現象を調べた。これまでの研究により、この系はある二次元パラメータ平面上で三重臨界点を持つことを明らかにしたが、三重臨界点の位置を精確に求めることは数値的にであっても困難であった。そこで理論的に三重臨界点の位置を表す方程式を導出することにより、精確な位置を求めることに成功した。ダイナミクスについては、空間非一様な準定常状態に与えた摂動がどのように減衰するかを調べた。空間一様な場合には、摂動は指数関数的に減衰するという結果が既知であったが、本研究により、あるクラスの空間一次元系では、空間非一様な場合には時間の2乗に反比例して減衰するという結果を得た。またパターンについては、準定常状態で観測されるクラスターの生成メカニズムを調べた。

クラスターが小さい場合は摂動論により生成メカニズムを説明できる場合もあるが、本研究では摂動論では説明できないくらい大きなクラスターの生成メカニズムを提案し、実際に理論的・数値的に構成することに成功した。重力や電磁気力など、自然界によく見られる力は長距離に及ぶ。これらの力によって支配される系は、長距離相互作用系と呼ばれる。本研究は、多粒子からなる長距離相互作用系を研究対象としている。多粒子からなる系は熱・統計力学によって記述することが期待されるが、長距離相互作用系では、従来の熱・統計力学の基本仮定の一つである相加性が成り立たない。またしばしば、熱平衡状態に到達する前に、準定常状態と呼ばれる状態に長時間トラップされることも知られている。よって、熱平衡状態および準定常状態に対する新たな熱・統計力学を、系の力学的特徴を取り入れた形で構築することが重要となる。この目標に向け、これまで熱平衡状態や準定常状態への緩和ダイナミクスや、それらに小さな外力を加えた時の応答を記述する線形応答理論を構築してきた。また理論の応用として臨界指数を求め、力学を取り入れた理論は、従来の統計力学が予測する値と異なる臨界指数を与えることを明らかにしてきた。本年度の研究においては、これらの結果をさらに発展させた成果を得た。一つ目の成果は、非線形応答理論の枠組みを構築し、臨界点における臨界指数を求め、これが再び従来の統計力学予測と異なる値となることを明らかにした。また、臨界点における臨界指数が求まったことにより、臨界指数間で成り立つと言われるスケーリング関係が、力学を取り入れた理論においても成り立つことがわかった。二つ目の成果は、準定常状態付近のダイナミクスについてこれまで得られた知見をオイラー流体系に応用したことである。これまでに、パターンのない状態に加えた摂動がパターンを形成し得ることが数値的に示されていたが、このメカニズムおよびパターンを生成する条件を理論的に提案することに成功している。本研究の主たる目的は、従来の熱統計力学の枠組みで考察の対象とされてきた相加系と、最近研究が進展してきた非相加系との相違を明らかにし、後者に適用できる熱統計力学の新しい枠組みを構築することである。また同時に、非相加系の記述にはダイナミクスの理解が不可欠と思われるため、非相加系におけるダイナミクス研究も別なる目的としている。これまでの研究により、統計力学的な視点からは非相加系で成立する線形および非線形応答理論を構築することに成功している。またダイナミクスの視点からは、安定定常状態に加えた摂動が一般的には代数的な減衰をすることを明らかにした。本年度は、これらの研究をさらに深化させることができた。まず、線形および非線形応答理論はそれぞれ個別の形式で構成されていたが、これらを簡便な形式で統一的に記述することに成功し、その利便性と応用可能性を拡げることができた。また、体系的な数値実験を行うことにより、理論が成立する条件とその条件が要請されるメカニズムを引き出すことができた。さらにはこれらの理論から、相加系と比較すると一見奇妙な応答が予想される場合があることを指摘し、数値計算により検証することにも成功している。一方ダイナミクス研究においては、安定定常状態の近傍に不安定定常状態が存在するかどうかを考察した。対象とする安定定常状態が空間的に一様な場合には、この問いは肯定的に解かれていた。
豊かな土壌微生物群をはぐくむ野生トマトに学ぶ新たな作物遺伝資源の開発

耕地土壌における多種多様な微生物叢(土壌微生物叢)は、植物に発生する病気を抑え栄養の吸収を助けることなどにより、農業の安定性と生産性を支えている。このような土壌微生物叢の働きは、作物から強い影響を受ける。こうした土壌微生物と作物の相互関係は、作物の「共生能力」によって決まる。しかし近代的な育種によって多くの作物で共生能力が低下し、土壌微生物叢が貧弱になっている。本研究では、作物の共生能力を決める遺伝子を特定し、またそれぞれの遺伝子がどのグループの微生物との共生に関与するのかを明らかにする。本研究により、土壌微生物叢を豊かにする作物を育成し、持続可能な農業の実現に向けた成果を目指す。
署名時の生体情報の推定とその情報を用いた署名認証システムの実現

本研究はより頑健な署名認証システムを実現するため,筆記時に筆者がペンを把持する力,およびその位置を利用した署名認証についての研究開発を行った.把持データの採取にはペン周囲に取り付けられた31個の圧力センサにより,筆跡・筆圧・ペンの傾きの測定と同時に行う方式を開発し,日によって生じる把持位置のずれを補正する方式についても開発を行った.把持データを用いた結果,筆圧や角度をそのまま認証に用いた時に比べ照合精度が10%前後向上した.本研究はより頑健な署名認証システムを実現するため,筆記時に筆者がペンを把持する力,およびその位置を利用した署名認証についての研究開発を行った.把持データの採取にはペン周囲に取り付けられた31個の圧力センサにより,筆跡・筆圧・ペンの傾きの測定と同時に行う方式を開発し,日によって生じる把持位置のずれを補正する方式についても開発を行った.把持データを用いた結果,筆圧や角度をそのまま認証に用いた時に比べ照合精度が10%前後向上した.本研究は、バイオメトリクスの1つである署名認証に関連し、新しいペンデバイスの開発により、握り状態などの生体的特徴の推定を可能にするとともに、それにより得られたデータを用いてより頑健な署名認証を実現することを目的としている。署名を用いたバイオメトリクスは、リファレンスデータの変更が可能であることから、データ登録者の心理的抵抗やデータ漏えいのリスクが少ないため、指紋や静脈といった他の生体的特徴を用いるバイオメトリクスとはまた違った方向性で大きな意義を持つものと言える。平成20年度は、生体的特徴の推定に役立ち、かつ特に偽筆署名作成時に大きな差が生じると思われる、筆記時の把持位置や把持力といった把持データを測定するためのペンデバイスについての研究開発を行った。まず、ペン周囲全体の圧力を可能な限り高サンプリングレートかつ高位置分解能で測定するためのセンサーの仕様についての検討を行い、ペン周囲に31個の薄型ひずみ式圧力センサーをマトリックス状に取り付けることでそれらの把持データを得るシステムを開発した。そして署名筆記時の把持データを用いた個人認証実験を行った結果、把持データは筆跡や筆圧といったタブレットから得られるデータ(タブレットデータ)のように個人認証に有効な特性を含むことが確かめられた。なおこの結果は2009年3月のバイオメトリックシステムセキュリティ研究会において発表された。把持データを単体で用いたときの認証率は現在12人の被験者に対し約90%であり、タブレットデータとの連携によりさらなる署名認証精度の向上が見込まれている。またこれまでの研究により、画像データやデータグローブから得られるデータとの比較・連携による生体的特徴の推定に関する検討が進んでいる。本研究は、バイオメトリクスの1つである署名認証に関連し、新しいペンデバイスの開発により、握り状態などの生体的特徴の推定を可能にするとともに、それにより得られたデータを用いてより頑健な署名認証を実現することを目的としている。これまでの研究により、ペン周囲にマトリックス状に取り付けられた31個の薄型ひずみ式圧力センサより筆記時の把持位置や把持力といった把持データを測定するためのシステムが開発され、把持データに対する個人性の評価が行われた。しかしながらこのときの把持データには、ペンを回転させてしまったりセンサとセンサの間を持ってしまったりという細かな把持位置のずれに起因するデータ再現性への影響が見られたため、チャンネル間の平均や相関により、お手本となるリファレンスデータとの整合性をとる処理を行うこととし、それに関する検討を行った。またこの把持データをさらに活用するため、把持データと筆記時の筆跡・筆圧・ペンの角度といったタブレットから得られるデータとの同期をとり、各データ間の相関などから様々なデータの関連性についての調査を行い、特にペンのストロークの方向と各指に対応する把持データの関連の有効性などといったことに着目した。これらの検討の結果を考慮し、なぞり偽筆による攻撃を想定した署名照合実験を行った結果、13名の被験者に対し約95%の認証率が得られたことから、今後の署名照合のさらなる頑健性のみならず、画像データやデータグローブから得られるデータとの比較・連携による生体的特徴の推定につながる成果が得られたと言える。
構造ストレスを利用した多感応性機能分子の創製と機能

典型元素を有する化合物は配位環境から電子的・構造的な摂動を受けるとその構造と反応性・物性が大きく変化するので、この手法により新規な機能を容易に発現させることができる。そこで本研究では優れた発光特性をもつジピリン錯体に注目し、構造ストレスを利用した感応性典型元素化合物の創製を目的に検討を行った。特に本年度は外部環境に応じて発光特性が変化するジピリンホウ素錯体の合成、および領域内共同研究によって、配位結合の形成により発現する光エネルギー捕集機能をもつ新規な発光性分子システムの構築を行った。剛直で広いπ平面をもつジピリン誘導体の合成検討の過程で得られた柔軟な骨格をもつジピリンを塩基存在下、三フッ化ホウ素エーテル錯体と反応させることで目的のホウ素錯体を合成した。この分子はDMSO中ではほとんど発光を示さないが、クロロホルム中では強い蛍光を発するようになり、非常に高い溶媒依存性、つまり高い外部環境依存性を示すことがわかった。またこの骨格にチアクラウンエーテルをイオン認識部位として導入した化合物を合成したところ、溶媒依存性だけではなく、特に水銀イオンや鉛イオンの添加により蛍光を発するようになることも明らかにした。ジピリンのホウ素錯体はBODIPYとして知られ、優れた光学特性を有するが、そのホウ素原子には通常二つのフッ素原子が結合した構造をもつ。我々はすでに水酸基をもつジピリンを合成することで、その酸素原子がBODIPYの一つのフッ素原子の代わりにホウ素に結合し、さらにホウ素が芳香環と直接結合した分子を合成する方法を開発している。そこで分子間の錯形成が可能となるピリジン環を導入したジピリンホウ素錯体を合成し、これに光捕集能を有する金属錯体を作用させ錯体を形成させたところ、これが高効率で光エネルギーがBODIPY部位に移動して発光する光エネルギー捕集分子システムとなることを明らかにした。26年度が最終年度であるため、記入しない。またジピリン配位子の中でも、特にN2O2型四座配位ジピリンを用いることで、様々なジピリン錯体を合成し,その構造および発光挙動を明らかにした。昨年度からの研究をさらに推進し、N2O2型ジピリンのすず錯体の合成に成功した。このジピリン錯体においては、すず原子が関与する分子間結合の形成により二分子が集積し、すず原子は六配位構造を取ることを明らかにした。対応するケイ素,ゲルマニウム錯体は五配位構造の単量体がより安定となることから、すずのルイス酸性の高さにより二量体を形成していると考えられる。その他の例として、剛直な構造をもつBODIPYのためのジピリンとして、拡張したπ平面をもつジピリン誘導体の合成検討を行い、新規な環化反応による合成法を開発した。各種典型元素錯体の合成については今後検討を行う。この合成経路において、目的の化合物の前駆体となる柔軟な骨格を持つ分子の光学特性が、非常に高い溶媒効果を受けることを見出した。ここで置換基として導入したメトキシ基の置換位置がその溶媒効果の程度に非常に大きな影響を持つこともわかった。溶媒を変えることで発光ゼロから高量子収率まで、その程度は極めてダイナミックに変化する。この変化の原因は光誘起電子移動の効果が大きいと考えられるが、分子のコンホメーション変化も少なからず影響を与えていると考えられる。これについても今後の検討課題であり、種々の検討を行っているところである。

そこで分子間の錯形成が可能となるピリジン環を導入したジピリンホウ素錯体を合成し、これに光捕集能を有する金属錯体を作用させ錯体を形成させたところ、これが高効率で光エネルギーがBODIPY部位に移動して発光する光エネルギー捕集分子システムとなることを明らかにした。26年度が最終年度であるため、記入しない。今回新しくジピリンのすず錯体の合成に成功し、Si、Ge錯体とその構造及び物性を比較検討して、中心元素の反応性や発光特性に及ぼす効果について明らかにすることができた。ジピリンの典型元素錯体はこれまでほとんどがホウ素錯体であり、このような系統的検討による知見ははじめてのもので、今後のジピリンの化学に与える波及効果は大きい。また当初に目的とした大きなπ平面を持つジピリンの合成に成功しただけでなく、その過程において新規な合成反応の開発にも成功した。また中間体である柔軟な骨核をもつジピリンはホウ素錯体に変換することができ、これらが発光特性において非常に高い溶媒依存性を示すことを明らかにした。つまり、適当な外部因子捕捉部位を導入すれば、ゲスト捕捉によって構造ストレスを受け、発光特性が大きく変化するセンサーの開発にもつながる基礎的知見を得ることができた。以上の理由より本研究はおおむね順調に進展していると考えている。目的とする分子は以下に示した昨年度の方針を継続して合成し、機能評価を行うとともに、前年度までに得られた知見を元に分子の構造最適化を行うことで目的の達成を図る。ピロール環がナフタレン環などと縮環した平面構造をもつジピリン類縁体を合成し、種々の典型元素錯体を合成する。これらのもつ構造ストレスに起因した物性、反応性を明らかにし、構造変換、機能の外場・外部刺激応答性を調べ、多感応性の機能性化学種の創製を行う。剛直な環状構造による構造ストレスで生じる近傍の二つの元素間の直接的相互作用、および配位子を介して伝わる間接的作用を利用して機能創出を図り、感応性化学種を合成する。分子の骨格の外側に窒素原子をもつ複素環やポリエーテルなどを導入してゲスト捕捉部位とし、金属イオンやゲストの添加によって分子構造に摂動を加えることで構造ストレスの変化に伴う光学特性のコントロールが可能な多感応性の化学種を創出する。
TLPによる難焼結マグネシウムの酸化皮膜を介した焼結挙動の解明

マグネシウム粉末は大きい塑性変形と表面酸化物の破壊で焼結するのが一般的であるが、本研究では、低融点金属粉と表面酸化物がある純マグネシウム粉末の二成分混合物を、加熱と加圧中の脱ガスの後に、遷移的液相(TLP)によって823 Kで10 minの焼結を行った。脱ガスは二段階の加圧の圧粉で残留した開気孔によって行われた。旧粉末粒子界および結晶粒界に形成された金属間化合物の寸法は焼結混合物の強度特性に影響を及ぼした。その結果、Mg-Sn系焼結体の抗折力と曲げ歪は鋳放しままのAZ91よりも優れていた。この押出しを使わない焼結(遷移的液相焼結)は金属間化合物の寸法制御による強度特性の改善の余地を残す。粉末冶金法は,粉体の成形により部品形状を得て,その成形体の熱処理により粉末を結合(焼結)して部品の機械的特性を得る製法である.この成形と焼結によって他製法とは異なる特長(複雑形状,寸法精度,機械的特性,経済性)を持つ部品製造が可能となる.ゆえに,上記特長を失わずにマグネシウム粉末を焼結するためには,焼結を阻害する非常に安定な酸化皮膜を除去するのではなく,結合部の一時的溶融による酸化皮膜を介した結合方法,すなわち,一時的液相焼結が必要と考えた.その結果,単なる高密度化だけではなく,ミクロ組織制御の重要性が導かれた.一時的液相焼結を達成するための合金系を見出すために,純マグネシウム粉末に各元素粉末(Al,Zn,Sn,Bi,Sb)を単独混合した5種類の2元系マグネシウム焼結合金を作製し,その焼結過程と強度特性を調べた.各合金系の焼結温度と組織の関係から,焼結中に液相が生成し易く広範囲に分散する系は,低融点あるいは低共晶点をもつ系(Mg-Zn,Mg-Sn,Mg-Bi)であることが分かった.しかし,低共晶点は焼結中に過剰な液相を生じさせるため,高温まで安定して焼結するためには高共晶点を有する必要があることが分かった.したがって,液相焼結を達成するためには低融点かつ高共晶点をもつ系(Mg-Sn,Mg-Bi)が望ましいことが検証できた.しかし,両系は液相焼結が達成されていながら,その強度特性はMg-Sn系の方が優れていることが判明した.TEM観察により焼結界面に生成する金属間化合物が焼結を補助する役割を担うことが分かったため,金属間化合物の平均寸法の影響について調べた結果,23μmの寸法の時,強度特性が最も優れることが判明した.このミクロ組織の条件を満たしていたのがMg-Sn系であった.以上の一時的液相焼結の過程および強度特性の支配要因について学会発表および論文投稿を行った.粉末冶金法は,粉末の金型成形による形状付与と溶解をともなわない固相拡散による粉末の結合を基本としたプロセスであり,特異な部品の製造を可能とする.さらに,理想的なミクロ組織制御が可能なことから,新素材開発の契機となり得る.現在,軽量化に有望なマグネシウム合金のプロセスはダイカスト法が主体であり,その合金組成の制約のため他の軽合金と比べてマグネシウムの合金種は少ない.本件は,粉末冶金法のマグネシウム合金への適用を検討し,一時的液相(TLP)による焼結を達成した.その結果,単なる高密度化だけではなくミクロ組織制御の重要性が導かれた.TLP焼結を達成するための合金系を見出すため,各元素粉末(Al,Zn,Sn,Bi,Sb)を粉末の状態で混合した5種類の2元系マグネシウム焼結合金を作製し,その焼結過程と強度特性を調べた.その結果,焼結中に液相が生成し易く広範囲に添加元素が拡散し,高温でも液相が過剰生成せず安定して焼結できる系は,添加元素側に低融点あるいは低共晶点とマグネシウム側に高共晶点を合わせもつことが分かった.また,焼結界面のTEM観察結果から,生成した液相が酸化皮膜のMgOの形態に沿って凝固し結合剤の役割を担うことが分かった.しかし,液相の凝固により形成される金属間化合物は粗大化にともない脆化をもたらすため,強度特性と金属間化合物の寸法の関係について調べた.その結果,23μmの寸法で優れた強度と延性が得られた.そこで,強化メカニズムの考察を行った結果,金属間化合物のさらなる寸法制御により固溶強化と結晶粒微細化の効果を十分に引出すことで強度特性の向上が予測された.そこで,ガスアトマイズ法による微細化を検討した結果,金属間化合物の寸法が約1μmで高強度・高延性が得られ,強度特性の支配要因が明らかとなった.マグネシウム粉末は大きい塑性変形と表面酸化物の破壊で焼結するのが一般的であるが、本研究では、低融点金属粉と表面酸化物がある純マグネシウム粉末の二成分混合物を、加熱と加圧中の脱ガスの後に、遷移的液相(TLP)によって823 Kで10 minの焼結を行った。

この押出しを使わない焼結(遷移的液相焼結)は金属間化合物の寸法制御による強度特性の改善の余地を残す。融点および共晶点の異なる合金系の焼結組織と強度特性を調べることで液相焼結に有効な合金系を見出すことができ,本件の主目的は達成された.その過程で,まず,各合金系の焼結温度と組織の関係を比較することで,液相の分布や共晶組織の有無が観察された.また,高温保持した時の流出物が共晶融液であることが分かった.これらのことから従来の予測の通り一時的液相焼結には低融点かつ高共晶点をもつ合金系が有効であることが分かった.次に,強度特性を比較した結果,汎用マグネシウム合金よりも強度と延性に優れることから,Mg-Sn系が最も液相焼結に適していることが分かった.また,それぞれの添加量を変化させることで,焼結中の液相量が変化し焼結界面に形成される金属間化合物の寸法も変化し,その結果,各種焼結体の強度特性は金属間化合物の平均寸法で全て整理できることが判明した.以上のことから,研究計画に則して液相焼結の予測の検証とMg-Sn系が最適な理由を明らかにでき,得られた知見を外部へ発表できたため,達成度はおおむね順調に進展していると自己評価した.粉末冶金大まかには研究計画通りだが,主目的の熱処理による金属間化合物の寸法制御は,その化合物が熱的に安定なことから,微細化あるいは固溶させることが困難な可能性がある.したがって,あらかじめ合金元素を添加した溶湯から粉末を製造するアトマイズ法によって微細化を図り,そのアトマイズ粉の焼結および強度特性の評価も検討に加える予定である.さらに,固溶化が成功したとしても,マグネシウムの結晶粒の粗大化による強度低下も懸念されるため,平均結晶粒径の依存性についても合わせて検討し,強度試験後の破面観察結果も考慮した上で,総合的な評価から,高強度,高延性化をもたらす焼結挙動の解明について取り組む予定である.見積の誤差等による差額.物品費として執行予定.