hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
非アルコール性脂肪肝炎進展に関与するERストレスの同定と新規治療法の開発

TGF-β1、TIMP1およびTNF-α遺伝子発現は、24週:36週:48週、0.82:1.12:1.49、0.511:1.38:1.89、0.75:1.62:3.03と経時的に増加した。ERストレスマーカーであるATF3、NUPR1遺伝子発現は、0.77:1.72:1.60、0.96:1.65:2.04とそれぞれ経時的に増加した。血清NASHに関するERストレスの影響は、未だ解明されていない点が多く、本モデルでは重度の脂肪肝であることが確認されており、ヒトNASHモデルとして肝線維化や炎症、アポトーシス、そしてERストレスに関わる様々な因子の変化が推測されており、今後も研究を継続していく意義が十分にあると考えられる。ウェスタンブロット法により関連タンパク質を同定していくことはNASHのERストレスにおける病態解明において重要である。研究計画書では、平成29年度にNASH関連ERストレスに関わるmRNA遺伝子発現をRT-PCR法を測定したが、同定するには至っていない。本年度には研究の目的とするマウス検体の採取が終了し、肝の基本データおよびmRNA遺伝子発現を既に測定している。来年度には、蛋白質レベルではウェスタンブロット法にて測定することとしている。肝組織より蛋白質を抽出し、ウェスタンブロット法を行っているが、本モデルは脂肪肝が強く、本手技においては困難を極めている。本研究の目的は、鳥取大学独自で交配を続ける非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)モデルであるFLSおよびFLS-obobマウスを用いて、正常肝から単純性脂肪肝、NASHへ進展する過程における小胞体(ER)ストレスを同定し、ERストレスのNASHバイオマーカーを明らかにすることである。本年度は、単純性脂肪肝モデルであるFLS 24、36、49週齢およびNASHモデルであるFLS-obob 24、36、48週齢を作成し、と殺した。血清ALTや肝脂質量を測定し、マトリックス代謝酵素や各種サイトカイン、ERストレスマーカーをqRT-PCR法にて測定した。FLSマウスでは、血清ALTは経時的に上昇したが、肝中性脂肪および肝コレステロール量は経時的に減少した。シリウスレッド染色による肝線維化は24週にF1、36週にF1、48週でF1-2相当であった。次にFLS-ob/obマウスでは、体重は経時的に増加したが、肝中性脂肪量は経時的に減少した。肝線維化は、24週F2、36週F3、48週F4相当であった。JUN、ATF3遺伝子発現は、0.83:1.38:1.56、1.27:1.62:2.48であり経時的に増加した。特定のERストレスが同定できれば、NASH診断バイオマーカーとしての有用性を明らかにし、NASH改善の治療薬の開発も期待される。
低ナトリウム血症による心筋障害の機序解明と新規心不全治療戦略の構築

心不全においては低ナトリウム血症が惹起されやすいことが知られており、予後への影響も指摘されている。また低ナトリウム血症は酸化ストレスを増加させることが報告されている。本研究では低ナトリウム濃度への曝露による心筋細胞内の活性酸素種(ROS)量の変化と心筋虚血耐性への影響について検討する。培養心筋細胞を用いた実験では、新生仔ラットを初代培養し、正常ナトリウム濃度群(140mEq/L)と110,120,130mEq/Lの各低ナトリウム濃度群に割り付けし、それぞれ24時間もしくは72時間曝露した。低ナトリウム濃度に72時間曝露した心筋細胞では正常ナトリウム濃度群に比べROS量が有意に増加した。各低ナトリウム濃度曝露により細胞内カルシウム濃度が上昇し、CaMKIIの活性化を認めた。形態学的評価では、24時間低ナトリウム濃度に曝露した細胞ではミトコンドリアが膨化し、クリステの破壊像が認められた。また酸化ストレス刺激に対しより脆弱であった。以上の結果より、低ナトリウム濃度への曝露により酸化ストレスに対する心筋細胞の脆弱性が亢進した。その機序として細胞内カルシウム濃度の上昇とCaMKIIの活性化を介したROS量の増加が関与することが示唆された。この結果を生体において確認するため、動物モデル作製を行った。成獣ラットに低ナトリウム食とフロセミド(100mg/kg)を4週間経口投与し低ナトリウム血症を誘導した。ランゲンドルフ心臓灌流装置を用いて心臓を低酸素に暴露した結果、低ナトリウム血症モデルでは左室内圧の回復が減弱しており、心筋梗塞領域の拡大を認めた。これまで培養細胞を用いた実験を主に行い、低ナトリウム曝露による活性酸素種の増加、カルシウム過負荷を認めた。さらに細胞の脆弱性が亢進するデータも得られた。現在、低ナトリウム血症動物モデルを作製し心筋への直接の影響、虚血再灌流への脆弱性、メカニズム解析に取り組んでいる。培養細胞を用いた実験結果をもとに、低ナトリウム動物モデルを作製し、虚血再灌流障害への脆弱性について検討している。さらにメカニズムとして培養心筋細胞と同様に活性酸素種の増加、カルシウム過負荷が関与するか検証する。酸化ストレスに対する脆弱性についてH2O2(100mmol/L)で細胞障害を誘導しミトコンドリア膜電位を指標として評価した。また、ROS量の測定は心筋細胞をCM-H2DCFDAで染色し、フローサイトメトリーと共焦点レーザー顕微鏡で評価した。ミトコンドリアの形態的変化を透過型電子顕微鏡を用いて評価した。110,120,130mEq/Lの低ナトリウム濃度に72時間曝露した心筋細胞では正常ナトリウム濃度群に比べROS量が有意に増加した。さらに細胞の脆弱性が亢進するデータも得られており、仮説に近い結果となっている。

成獣ラットに低ナトリウム食とフロセミド(100mg/kg)を4週間経口投与し低ナトリウム血症を誘導した。ランゲンドルフ心臓灌流装置を用いて心臓を低酸素に暴露した結果、低ナトリウム血症モデルでは左室内圧の回復が減弱しており、心筋梗塞領域の拡大を認めた。これまで培養細胞を用いた実験を主に行い、低ナトリウム曝露による活性酸素種の増加、カルシウム過負荷を認めた。さらに細胞の脆弱性が亢進するデータも得られた。現在、低ナトリウム血症動物モデルを作製し心筋への直接の影響、虚血再灌流への脆弱性、メカニズム解析に取り組んでいる。培養細胞を用いた実験結果をもとに、低ナトリウム動物モデルを作製し、虚血再灌流障害への脆弱性について検討する。そのメカニズムとして培養心筋細胞と同様に活性酸素種の増加、カルシウム過負荷が関与するか検証する。培養細胞を用いた実験結果をもとに、低ナトリウム動物モデルを作製し、虚血再灌流障害への脆弱性について検討している。さらにメカニズムとして培養心筋細胞と同様に活性酸素種の増加、カルシウム過負荷が関与するか検証する。他の研究者と物品を共同購入したため必要経費が減額できたため残金が生じました。その分は本年度の胸部大動脈縮窄術モデルラットを作製するための実験動物購入に使用したいと思います。現在までモデル動物作製のための薬剤、動物購入数が予定よりも少ないが、次年度に購入数は予定数に達する予定である。また試薬類購入についてはメーカーの割引キャンペーンを利用したため予定価格より低く抑えているが、差額分は次年度に試薬類の新規購入に充てたい。
新手法multiplex-ELISAを用いた新しい身体損傷判定法の開発

本年度はmultiplex-ELISAの開発並びにその応用について検討した。即ち、ヒト骨格筋より精製した筋形質蛋白質β-enolase及び筋構造蛋白質myosin heavy chain(MHC)をウサギに免疫して、それぞれの特異抗体を作製した。得られた抗体はマレイミド・ヒンジ法に従って、anti-human β-enolase Fab'-peroxidase conjugate及びanti-human MHC Fab'-β-galactosidase coujugateに調製した。尚、(株)エーザイの協力を得てβ-enolaseのモノクローナル抗体の作製を試みたが、ヒト及びマウスβ-enolaseの高いホモロジー(96%)により抗体を得ることができず、本研究ではウサギポリクローナル抗体を用いることとした。そこで先ず、作製した酵素標識抗体を用いてβ-enolase及びMHCをsandwich-ELISA法で測定したところ、β-enolaseの検出限界は0.3fmol/assay(26pg/assay)、MHCでは0.3fmol/assay(54pg/assay)で、高感度測定が可能であったことから、これらの抗体を用いてmultiplex-ELISAの開発を行った。測定にはanti-humanβ-enolase IgG及びanti-human MHC IgGを1:1の割合で固相化したポリスチレンビーズを用い、酵素活性測定基質は単独測定時の1/2量で混合したものを用いた。その結果、multiplex-ELISAでは単独測定に比較しシグナル(螢光強度)の低下は認められたものの、検出感度の低下は軽度にとどまり、1つの固相で2種類の抗原を同時に高感度に測定することが可能であった。そこで骨格筋損傷モデルとして、インフォームドコンセントを得た整形外科手術患者、マラソン及びトライアスロン選手から血液を採取し、β-enolase及びMHCの血中濃度の変化を測定した。マラソン・トライアスロン選手については、競技前・直後の血中濃度を測定したところ、β-enolaseは競技直後から血中濃度が上昇するのに対し、MHCには殆ど変化を認めなかった。一方、外科手術患者については術直後から10日後まで経時的に採取した血液について検討したところ、β-enolaseは術直後から血中濃度が上昇し、術後23日目に基準値レベルに戻るのに対し、MHCは術直後は殆ど変化がなく、術後1日前後から濃度の上昇を認め、35日にピークを迎え、その後は暫時減少することが確認された。これらのことから、筋形質蛋白質β-enolaseと筋構造蛋白質MHCの血中濃度を同時に測定・比較検討することで、骨格筋に生じた機能的或いは構造的傷害を客観的に評価することが可能となり、従って本法は骨格筋傷害の判定に有用な方法に成り得るものと考えられた。本研究は筋肉損傷(外傷)に対して、特異性と感度について互いに異なる筋形質蛋白質と筋構造蛋白質の両者の血中濃度を測定比較し、より正確な筋肉損傷(外傷)の評価を行う目的で、sandwich ELISAを応用し、2つの蛋白質を同時に測定できる新しい方法(multiplex-ELISAと仮称)を開発するものである。本年度では、先ず指標とする抗原(筋形質蛋白質:β-enolase、筋構造蛋白質:myosin heavy chain[MHC])の精製を行った。β-enolaseについては各種クロマトグラフィーを行って免疫必要量が得られた。MHCについては当初市販品を購入する予定であったが、ELISAには不向きであることが判明したため、β-enolase抽出に用いた骨格筋ホモゲナイズ後の残りの沈渣から独自に精製を行った。先ず定法に従って、Guba-Straub溶液(0.5M KCl)で骨格筋からの可溶化を試みたが、回収率が極めて低く精製が困難であった。そこで、最初のホモゲナイズ時にATPを適宜添加して精製を進めたところ、回収率が向上し、現在測定標品として必要量を確保することが出来た。続いてβ-enolaseのモノクローナル抗体の作製については、(株)エーザイのご協力の下、現在進行中であり、β-enolaseに特異的で且つ反応性の高い5クローンを選択後、再度クローニングを行い、エピトープの異なる2クローンをexpandする予定である。今後、得られた2種類の抗体について、それぞれペルオキシダーゼ及びβ-ガラクトシダーゼ標識して測定系を確立後、外科手術患者並びに陸上競技者の血中β-enolase及びMHCの濃度測定を行い、骨格筋損傷の客観的な評価を検討する予定である。

そこで先ず、作製した酵素標識抗体を用いてβ-enolase及びMHCをsandwich-ELISA法で測定したところ、β-enolaseの検出限界は0.3fmol/assay(26pg/assay)、MHCでは0.3fmol/assay(54pg/assay)で、高感度測定が可能であったことから、これらの抗体を用いてmultiplex-ELISAの開発を行った。測定にはanti-humanβ-enolase IgG及びanti-human MHC IgGを1:1の割合で固相化したポリスチレンビーズを用い、酵素活性測定基質は単独測定時の1/2量で混合したものを用いた。その結果、multiplex-ELISAでは単独測定に比較しシグナル(螢光強度)の低下は認められたものの、検出感度の低下は軽度にとどまり、1つの固相で2種類の抗原を同時に高感度に測定することが可能であった。そこで骨格筋損傷モデルとして、インフォームドコンセントを得た整形外科手術患者、マラソン及びトライアスロン選手から血液を採取し、β-enolase及びMHCの血中濃度の変化を測定した。マラソン・トライアスロン選手については、競技前・直後の血中濃度を測定したところ、β-enolaseは競技直後から血中濃度が上昇するのに対し、MHCには殆ど変化を認めなかった。一方、外科手術患者については術直後から10日後まで経時的に採取した血液について検討したところ、β-enolaseは術直後から血中濃度が上昇し、術後23日目に基準値レベルに戻るのに対し、MHCは術直後は殆ど変化がなく、術後1日前後から濃度の上昇を認め、35日にピークを迎え、その後は暫時減少することが確認された。これらのことから、筋形質蛋白質β-enolaseと筋構造蛋白質MHCの血中濃度を同時に測定・比較検討することで、骨格筋に生じた機能的或いは構造的傷害を客観的に評価することが可能となり、従って本法は骨格筋傷害の判定に有用な方法に成り得るものと考えられた。
小児白血病細胞におけるNF-kB活性と細胞周期・アポトーシス関連蛋白の研究

NF-kBは一部の腫瘍で恒常的に活性化しており、その抑制により腫瘍細胞の増殖を抑制することが報告されている。小児白血病の新規治療薬の可能性としてNF-kB阻害剤の小児白血病細胞に及ぼす影響を調べた。B細胞型急性リンパ性白血病の小児患者の末梢血検体(白血病細胞90%以上)を用いて研究を行った。高濃度のNF-kB阻害剤では細胞増殖抑制効果を認めたが、コントロールと比較し効果に差を認めなかった。EMSA法を用いてNF-kBの発現を確認したところ、恒常的なNF-kBの活性化を認めなかった。小児の白血病は難治性の疾患であり致命的な疾患であった。しかし、近年の化学療法の進歩、補助療法の進歩、造血幹細胞移植等により、その予後は改善し、現在では5年生存率が80%を超えるようになってきた。しかしながら、初発時より化学療法に反応しない症例や、早期の再発をきたしてしまう症例が多々あり、また、治療としての移植自体で命を失ってしまうこともあり、小児白血病はまだまだ小児の命を脅かす重篤な疾患である。NF-kBは細胞の生存にかかわる様々な蛋白質の発現を調節する非常に重要な転写因子のひとつである。これまで多くの悪性腫瘍でNF-kBの恒常的な活性化が確認されており、その活性化が腫瘍の不死化や薬剤耐性に関与していることが解明されている。本研究において、今年度は小児白血病患者の骨髄液より白血病細胞を分離保存した。平成20年度には、小児白血病細胞におけるNF-kBの活性化を解析し、NF-kB阻害剤による腫瘍細胞の増殖抑制効果を検討する。また、NF-kBを阻害することにより白血病細胞の増殖が抑制されれば、その原因が細胞周期の停止なのかアポトーシスなのかを解析する。本研究により、小児白血病の新しい治療法を示唆し、病態の解明にも役立つものと思われる。しかしながら、初発時より化学療法に反応しない症例や、早期の再発をきたしてしまう症例が多々あり、それらの症例は予後不良のままである。また、予後不良症例に対する根治療法としての同種造血幹細胞移植により命を失ってしまうこともあり、小児白血病はまだまだ小児の命を脅かす重篤な疾患である。NF-kBは細胞の生存にかかわる様々な蛋白質の発現を調節しており、生命の活動維持に非常に重要な役割を果たしている転写因子のひとつである。今後も、小児白血病細胞におけるNF-kBの活性化を解析し、NF-kB阻害剤による腫瘍細胞の増殖抑制効果を検討していきたい。
世界遺産登録が地域社会に及ぼす影響に関する事例研究――まなざしと再帰性から

本年度は、主として交付申請書の「研究の対象と方法」に記載した3点のうち、初年度実施予定の1と2を当初計画の通りに実施した。詳細は以下のとおりである。1富岡市における世界遺産登録の影響に関する継続的な実態調査(1)富岡製糸場を訪れる観光客を対象とした「〈世界遺産のまち・富岡〉へのまなざしに関する調査」を企画・実施した。「(a)観光客の〈世界遺産のまち・富岡〉へのまなざしを分析するためにその意識と行動を捉えること」および「(b)先行研究と比較検討し、観光客の意識と行動の変容・進展を分析すること」を目的に、先行する調査のデータを批判的に検討しつつ、継続的な分析のための調査票を作成した。平成30年11月17日・18日の2日間、富岡市内4か所で調査員による街頭面接法による調査票調査を行った結果、349票の回答を得ることができた。集計後に記述分析を行い、集計報告書に成果を取りまとめた。さらに(3)地域社会に散在する既存データの収集・整理として、富岡市役所、富岡市観光協会等へのヒアリングを重ね、世界遺産登録後の各組織・団体の事業活動の内容・実績に関する資料の収集・整理を継続している。2世界遺産登録の影響を測定するための基本的な視点と方法の検討(1)世界遺産登録がもたらす地域社会への影響に関する先行事例として「石見銀山遺跡とその文化的景観」と島根県太田市大森町および「紀伊山地の霊場と参詣道」と和歌山県田辺市本宮町の2事例について、主として観光の見地からの関連文献および資料の収集・整理を行った。さらに(2)関連する文献の収集・整理を進め、「再帰性(Reflexivity)」に概念についてはA.ギデンズの再帰的近代化を軸に、「まなざし(Gaze)」概念についてはM.フーコーの著作を中心に概念の系譜整理を開始した。本研究では3年の研究期間の間、1として(1)観光客調査(1回)と(2)市民意識調査(1回)の実施を予定しているほか、平成30年度と平成31年度には(3)既存データの収集・整理、フィールドワークと聞き取り調査を実施する計画である。上述の通り、平成30年度には1(1)「〈世界遺産のまち・富岡〉へのまなざしに関する調査」を実施し、その成果を『〈世界遺産のまち・富岡〉へのまなざしに関する調査集計報告書』(日本大学商学部木下征彦研究室編、2018年)としてまとめ、事例対象地域の協力機関に配布した。その後も引き続き、研究成果の公表に向けてより詳細な分析を進めている。1(3)既存データ収集・整理ついても、富岡市役所ほか関係機関の協力を得て、順調にデータの収集・整理が進んでいる。具体的には、市役所が実施した富岡製糸場の保存活用事業に関する包括的で緻密な実績データを入手することができた。さらに調査を進める過程で、新たな団体の協力を得ることもでき、当初想定していたものよりも幅広いデータの収集を見込んでいる。2年間で2回を予定している2(1)世界遺産登録の先行事例での聞き取り調査については平成30年度は実施しなかったが、平成31年度中に実施する準備を進めている。2(2)理論的研究の面でも、関連する理論と概念についての文献の収集・整理は予定通り進行しており、成果を蓄積しつつある。当初計画に従い、平成30年度に続いて既存データの収集・整理を継続するほか、先行事例の収集・整理のため現地を訪問して聞き取り調査を実施する。また、理論面についても「再帰性(Reflexivity)」と「まなざし( Gaze)」の概念および関連する先行研究の系譜整理を継続する。平成31年度の研究のもっとも重要な柱は、富岡市民を対象とした調査票調査を実施し、世界遺産登録より5年を経た市民の世界遺産に対する意識を把握することである。先行研究・先行調査を詳細に検討しつつ調査票の作成し、協力機関と協議の上、スムーズな調査の実施を目指す。また、最終年度に向けて、世界遺産登録が及ぼす地域社会への「影響」を測定する分析枠組みと指標の具体的な作成に入る。なお、平成30年度は調査実施時期との関連で、年度中に学会報告や学術論文の形で成果を公表することができなかったので、平成31年度中にこれまでの成果を逐次取りまとめて公表する予定である。

さらに(3)地域社会に散在する既存データの収集・整理として、富岡市役所、富岡市観光協会等へのヒアリングを重ね、世界遺産登録後の各組織・団体の事業活動の内容・実績に関する資料の収集・整理を継続している。2世界遺産登録の影響を測定するための基本的な視点と方法の検討(1)世界遺産登録がもたらす地域社会への影響に関する先行事例として「石見銀山遺跡とその文化的景観」と島根県太田市大森町および「紀伊山地の霊場と参詣道」と和歌山県田辺市本宮町の2事例について、主として観光の見地からの関連文献および資料の収集・整理を行った。さらに(2)関連する文献の収集・整理を進め、「再帰性(Reflexivity)」に概念についてはA.ギデンズの再帰的近代化を軸に、「まなざし(Gaze)」概念についてはM.フーコーの著作を中心に概念の系譜整理を開始した。本研究では3年の研究期間の間、1として(1)観光客調査(1回)と(2)市民意識調査(1回)の実施を予定しているほか、平成30年度と平成31年度には(3)既存データの収集・整理、フィールドワークと聞き取り調査を実施する計画である。上述の通り、平成30年度には1(1)「〈世界遺産のまち・富岡〉へのまなざしに関する調査」を実施し、その成果を『〈世界遺産のまち・富岡〉へのまなざしに関する調査集計報告書』(日本大学商学部木下征彦研究室編、2018年)としてまとめ、事例対象地域の協力機関に配布した。その後も引き続き、研究成果の公表に向けてより詳細な分析を進めている。1(3)既存データ収集・整理ついても、富岡市役所ほか関係機関の協力を得て、順調にデータの収集・整理が進んでいる。具体的には、市役所が実施した富岡製糸場の保存活用事業に関する包括的で緻密な実績データを入手することができた。さらに調査を進める過程で、新たな団体の協力を得ることもでき、当初想定していたものよりも幅広いデータの収集を見込んでいる。2年間で2回を予定している2(1)世界遺産登録の先行事例での聞き取り調査については平成30年度は実施しなかったが、平成31年度中に実施する準備を進めている。2(2)理論的研究の面でも、関連する理論と概念についての文献の収集・整理は予定通り進行しており、成果を蓄積しつつある。当初計画に従い、平成30年度に続いて既存データの収集・整理を継続するほか、先行事例の収集・整理のため現地を訪問して聞き取り調査を実施する。また、理論面についても「再帰性(Reflexivity)」と「まなざし( Gaze)」の概念および関連する先行研究の系譜整理を継続する。平成31年度の研究のもっとも重要な柱は、富岡市民を対象とした調査票調査を実施し、世界遺産登録より5年を経た市民の世界遺産に対する意識を把握することである。先行研究・先行調査を詳細に検討しつつ調査票の作成し、協力機関と協議の上、スムーズな調査の実施を目指す。また、最終年度に向けて、世界遺産登録が及ぼす地域社会への「影響」を測定する分析枠組みと指標の具体的な作成に入る。なお、平成30年度は調査実施時期との関連で、年度中に学会報告や学術論文の形で成果を公表することができなかったので、平成31年度中にこれまでの成果を逐次取りまとめて公表する予定である。文献の調達金額が当初見込みを下回ったため次年度使用額が生じた。引き続き、文献の収集のために使用する予定である。日本大学商学部木下征彦研究室編,2018,『〈世界遺産のまち・富岡〉へのまなざしに関する調査集計報告書』
植物油脂を利用した形状記憶複合材料の開発

本研究の目的は再生可能な植物油脂を主要素に利用し、他の高分子と複合化することでバイオベース形状記憶性材料を開発することである。平成30年度は形状固定を担うポリマーとしてポリ塩化ビニルを含む油脂ベース複合材料を合成し、その物性測定や形状記憶性の測定を行った。テトラヒドロフラン中でエポキシ化大豆油とポリ塩化ビニルを任意の割合で混合し、重合開始剤を添加した。キャスト法により溶媒を留去した後、加熱することで透明な複合材料を得た。複合材料の示差走査熱量分析(DSC)や動的粘弾性の測定により、油脂ポリマーとポリ塩化ビニルのガラス転移に由来する変化がそれぞれ観察された。また、エポキシ化大豆油とポリ塩化ビニルの組成を変化させたところ、各々のガラス転移温度に大きな変化がなく、貯蔵弾性率の転移幅のみが変化することがわかった。これらは油脂成分とポリ塩化ビニル成分は非相溶であり、油脂の架橋ネットワーク中に直鎖状のポリ塩化ビニルが分散したセミ相互侵入高分子網目構造(セミIPN構造)を形成していることを示している。引張試験を行ったところ、エポキシ化大豆油の単独硬化物と比較してポリ塩化ビニルの添加により強靭化していることが明らかとなった。また、ポリ塩化ビニルの割合が増加するにつれ初期弾性率と破断強度が増加した。さらに本複合材料はポリ塩化ビニル成分のガラス転移を利用することで形状記憶性が発現し、その機能はエポキシ化大豆油とポリ塩化ビニルの組成に依存することがわかった。当初の予定通り、植物油脂を基盤とする形状記憶材料を合成し、その物性や機能の測定を行っている。形状固定を担うポリマーとしてポリ塩化ビニルを選択した油脂ベース複合材料の材料組成と形状記憶性の相関を詳細に調査する。また、ポリ塩化ビニル以外のポリマーとの複合化を行い、その物性や形状記憶性を調べる。さらに2段階形状記憶材料の開発も検討する。本研究では再生可能な植物油脂を利用して他の高分子と複合化することで、形状記憶性を有するバイオベース材料を開発することを目的としている。平成29年度は形状固定を担うポリマーとしてポリ塩化ビニルを選択し、油脂ベースバイオポリマーとの複合化を検討した。エポキシ化大豆油とポリ塩化ビニルを1:1の重量比でテトラヒドロフラン中で混合し、熱潜在性開始剤を添加した。キャスト法により溶媒を留去した後、150°C2時間の加熱により複合材料を得た。得られた複合材料は油脂マトリックス中にポリ塩化ビニルが良好に分散しており、透明性の高い材料となった。FT-IR測定により油脂由来のオキシラン環が反応後では消失していることが確認された。また、複合材料をテトラヒドロフランに浸漬するとポリ塩化ビニルが溶出し、本反応ではポリ塩化ビニルは反応には関与せず植物油脂の架橋反応のみが進行していることがわかった。複合材料の動的粘弾性測定では油脂ポリマーとポリ塩化ビニルのガラス転移に由来する段階的な貯蔵弾性率の変化が観察された。それぞれの単独物と比較してtanδ曲線から求めたガラス転移温度は、わずかに低下しているものの大きく変化しないことが確認された。これらの結果はポリ塩化ビニルとエポキシ化大豆油は非相溶であることを示している。引張試験を行ったところ、エポキシ化大豆油によるポリ塩化ビニルの可塑化効果により強靭性を保持していることが確認された。さらに複合材料はポリ塩化ビニル成分のガラス転移を利用することで形状記憶性が発現することが明らかとなった。当初の予定通り、植物油脂を基盤とする複合材料を合成し、形状記憶性を有することを確認した。作製した油脂ベース複合材料の熱物性や力学物性の測定を詳細に行う。具体的には材料組成の異なる複合材料を作製し、熱・力学物性と形状記憶特性との相関を調査する。また、形状固定ポリマーの異なる新たなバイオベース形状記憶材料の作製に着手する予定である。

形状固定を担うポリマーとしてポリ塩化ビニルを選択した油脂ベース複合材料の材料組成と形状記憶性の相関を詳細に調査する。また、ポリ塩化ビニル以外のポリマーとの複合化を行い、その物性や形状記憶性を調べる。さらに2段階形状記憶材料の開発も検討する。前年度は予め保有していた試薬や企業提供サンプルを用いて形状記憶性を有する複合材料が合成できた。得られた複合材料の物性評価に注力しため、使用額が少なかった。次年度は新たな複合材料の創製に着手する予定である。前年度までに保有していたり購入した試薬や企業提供サンプルを用いて形状記憶性を有する複合材料が合成し、得られた材料の物性測定に注力したため消耗品への執行はなかった。次年度はこれまでの研究のまとめとともに新たな複合材料の創製に着手する予定である。
上皮細胞における張力の適正化機構とその管腔形成における役割の解明

密着結合は上皮バリアの実体であると共に、張力の制御や上皮極性の形成・維持にも重要だと考えられているが、その仕組みは十分理解されていない。本研究では、密着結合の裏打ちタンパク質であるZO-1とZO-2を欠損した細胞を作成した。その結果、ZO-1/ZO-2欠損細胞では密着結合が形成されず上皮バリアが破綻したのに加え、張力の異常な亢進および上皮極性の異常が認められた。また、3次元培養下ではシスト形成に異常が認められた。一方で、接着結合を攪乱した細胞においては、このような異常はほとんど認められなかった。これらの結果から、ZO-1/ZO-2は密着結合形成を介して上皮極性を制御していると考えられた。上皮細胞の形態的・機能的分化には細胞間接着装置とその裏打ちとなる細胞骨格が中心的な役割を果たしている。本研究においては、イヌ腎臓由来MDCK II細胞をモデル系として、密着結合の裏打ちタンパク質ZO-1/ZO-2に着目し、密着結合を起点として細胞の張力がどのように適正に保たれ、上皮管腔構造の形成が制御されているのかを明らかにする。今年度は、ZO-1/ZO-2 double KO細胞(dKO細胞)の表現型解析を重点的に進め、dKO細胞において密着結合が形成されないこと、またミオシンの異常な集積が認められることを明らかにした。興味深いことに、先行研究とは異なり、dKO細胞においては通常は側基底部面に限局して局在するタンパク質が頂端部面に漏れ出ることが観察され、ZO-1/ZO-2が上皮極性形成に必要であることが明らかとなった。また、dKO細胞においては上皮極性形成に関わるシグナル伝達分子であるPar-3やaPKCの局在異常が観察された。これらの結果から、密着結合が上皮極性形成に必要であることが明らかとなった。さらに、上皮管腔構造の形成にZO-1/ZO-2が関与するかを検討するために、コラーゲン・ゲル中で3次元培養を行った。親株MDCKII細胞をコラーゲン・ゲル中で培養したところ、シスト構造が形成されたのに対し、dKO細胞においてはmultilumenのシストが形成された。これらの結果から、ZO-1/ZO-2が上皮管腔構造の形成に関与すると考えらえた。以上の結果から、ZO-1/ZO-2が上皮バリア形成に必須であり、張力の適正化にも関与すること、またZO-1/ZO-2が上皮管腔構造の形成に関与することが明らかとなった。また、これまでの報告とは異なり、ZO-1/ZO-2が上皮極性形成に必要であることが明らかとなり、密着結合が上皮極性形成に重要な役割を果たすと強く示唆された。今年度、ZO-1/ZO-2 double KO細胞(dKO細胞)の表現型解析を進めた結果、ZO-1/ZO-2が密着結合の形成に必須であることが確認されたと共に、ミオシンによる張力を適正なレベルに保つのに必要であることが明らかとなった。また、予想外なことに、ZO-1/ZO-2が上皮極性形成に関わることが明らかとなった。さらに、コラーゲン・ゲル中で3次元培養を行った結果、ZO-1/ZO-2が上皮管腔構造の形成に必要であることが明らかとなった。また、今年度は上皮管腔構造形成過程をライブ・イメージングによって観察するために必要な蛍光マーカー(LifeAct-GFP、E-cadherin-GFPなど)を発現するような細胞株を作成した。次年度には、これらの細胞株を用いてイメージング実験を進める予定である。今年度、ZO-1/ZO-2が上皮極性形成に必要であるという予想外の発見があった。これまで、密着結合が上皮極性形成にどのような役割を果たすのかについては相反する結果が混在している状態であり、この発見はこの問題に解決をもたらす端緒となると期待される。そこで、この問題の重要性に鑑みて、本来予定していたTubaファミリー分子群の解析は中断し、密着結合と上皮極性形成の関わりの解析についても重点的に解析を進めることとした。本研究の主眼である上皮管腔構造形成における密着結合の役割を考える上でも、ZO-1/ZO-2が上皮極性形成の制御を介して上皮管腔構造形成に寄与する可能性が考えられる。そこで、ZO-1のどのような働きが上皮管腔構造形成に重要であるのかを明らかにするため、今後ZO-1の構造機能解析を行うことを計画している。今年度は、ZO-1の様々な変異分子の発現ベクターを構築すると共に、それらの変異分子を発現するようなdKO細胞の樹立を進めてきており、次年度にはこれらの細胞の解析を行う予定である。本研究においては、イヌ腎臓由来MDCK II細胞を用いて、密着結合の裏打ちタンパク質であるZO-1/ZO-2に着目し、密着結合を起点として細胞の張力がどのように適正に保たれ、上皮管腔構造の形成が制御されているのかを解明する。平成28年度までに、ZO-1/ZO-2 double KO細胞(dKO細胞)において光学顕微鏡レベルで密着結合が形成されないこと、ミオシンの異常な集積が認められること、側基底部タンパク質の局在異常という上皮極性の表現型が認められること、また3次元培養下においてシスト構造の形成が破綻することを明らかにしてきた。

平成29年度は、まずdKO細胞の形態学的解析をさらにすすめ、超薄切片および凍結割断レプリカ法を用いた微細構造観察により、密着結合が形成されないことを確認した。また、dKO細胞における上皮バリアの状態を生理学的に解析した結果、dKO細胞では上皮バリアが破綻していることが確認された。次に、dKO細胞における上皮極性異常の表現型の解析をさらに進めたところ、正常細胞では頂端部側に限局して局在する分子が側基底部側に漏れ出ることが明らかになった。これらの結果から、dKO細胞では上皮極性が破綻していると結論した。ZO-1/ZO-2は密着結合形成だけでなく接着結合の形成にも関与することが報告されている。dKO細胞においては接着結合の形成が部分的に阻害されることが観察された。そこで、接着結合を構成するE-cadherinあるいはAfadinをノックアウトしたところ、これらの細胞においては上皮極性の異常はほとんど認められなかった。これらの結果から、ZO-1/ZO-2は接着結合ではなく、主に密着結合を介して上皮極性形成に寄与する可能性が考えられた。以上の結果から、ZO-1/ZO-2は密着結合形成を介して上皮極性形成および上皮管腔構造の形成を制御すると考えられた。密着結合は上皮バリアの実体であると共に、張力の制御や上皮極性の形成・維持にも重要だと考えられているが、その仕組みは十分理解されていない。本研究では、密着結合の裏打ちタンパク質であるZO-1とZO-2を欠損した細胞を作成した。その結果、ZO-1/ZO-2欠損細胞では密着結合が形成されず上皮バリアが破綻したのに加え、張力の異常な亢進および上皮極性の異常が認められた。また、3次元培養下ではシスト形成に異常が認められた。一方で、接着結合を攪乱した細胞においては、このような異常はほとんど認められなかった。これらの結果から、ZO-1/ZO-2は密着結合形成を介して上皮極性を制御していると考えられた。これまでの研究から、ZO-1/ZO-2が1密着結合の形成、2張力の適正化、3上皮極性形成に重要であることが明らかとなり、またZO-1/ZO-2が上皮管腔構造形成に必要であることが明らかとなった。そこで、今後はZO-1の構造機能解析を進め、密着結合形成、張力制御、上皮極性制御に関わる機能ドメインを同定した上で、上皮管腔構造形成に必要なZO-1の機能ドメインを同定し、ZO-1が上皮管腔構造形成にどのような役割を果たしているのかを明らかにする。また、これまでZO-1/ZO-2のダブルノックアウト細胞において強い表現型が観察されているが、MDCK II細胞においてはZO-3の発現も認められるため、ゲノム編集を用いてZO-1/ZO-2/ZO-3トリプルノックアウト細胞を作成し、その表現型を解析する。また、ZO-1は密着結合に局在する様々な膜タンパク質群の局在を制御することが知られている。そこで、ゲノム編集を用いてZO-1と結合する密着結合の膜タンパク質群のノックアウト細胞を作成し、上皮バリアの形成、張力の適正化、および上皮極性形成にどの膜タンパク質が関与するのかを明らかにする。また、これらの膜タンパク質のノックアウト細胞において上皮管腔構造の形成にどのような影響があるのかを解析し、ZO-1がどのような分子を介して上皮管腔構造形成を制御しているのかを解明する。
インターネット天文台を活用したグローバルな星空観察の教育カリキュラムの開発

本研究は、1.世界各地から活用できる天体観測システムの構築-宮教大インターネット天文台の確立、ならびに、2.教育現場で、これらを活用した'使える星空観察の教育カリキュラム'の開発・展開、を目的とした。その結果以下のシステム構築並びに教育プログラムを実施し、ホームページ上で公開した。1.インターネット天文台システムの構築宮教大インターネット望遠鏡に以下のサブシステムを導入し、宮教大インターネット天文台を構築した。(1)インターネット天体撮像システム望遠鏡操作、天体画像・映像転送により、遠隔天体観測する。(2)望遠鏡監視インターネットライブ中継システムカメラで望遠鏡の挙動をインターネット中継する。(3)広域星空中継システム広視野の星座撮像システム。電子ファインダーの役目も果たす。2.教育プログラムの開発(1)世界の星空観察プログラムの開発インターネットの利点は時空を超えた交流である。インターネット天文台やIT機器を用いた教育プログラムを企画し、教育現場で実践展開をした。時差を用いた星空観察のプログラム開発(ア)「宮教大インターネット望遠鏡を用いた星空観察」インド日本人学校の小学生が課外授業で昼間に仙台の星空の天体観測を実施した(2月17日)(イ)「海外のインターネット天文台を用いて昼間に星空観察しよう」米国のアリゾナ州のインターネット望遠鏡を用いて天体観察を実施する教育プログラムを開発した(西多賀養護学校・東北大大学病院院内学級にて2002年12月授業実施)。(2)星空交流の場の拠点となるコンテンツの作成wwwを拠点とした、情報・技術交流の拠点作成(イ)「星空観察ネット勉強会」を組織本研究は、1.世界各地から活用できる天体観測システムの構築-宮教大インターネット天文台の確立、ならびに、2.教育現場で、これらを活用した'使える星空観察の教育カリキュラム'の開発・展開、を目的とした。(2)星空交流の場の拠点となるコンテンツの作成wwwを拠点とした、情報・技術交流の拠点作成(イ)「星空観察ネット勉強会」を組織
コントロール理論への特異点論の応用

今年度は,サブリーマン幾何に現れる特異性のふるまいを特異点理論を応用して調べ,非ホロノーム的メディアにおける幾何光学を研究し,NyeやBerryの仕事との関係を研究した.すなわち,昨年度本課題において,非ホロノーム系の積分曲線あるいは積分多様体の研究として,(1)旗多様体上のカノニカル分布の積分曲線の特異性と可展面の位相的分岐.(2)接触構造の特異ルジャンドル多様体の安定性と変形のヴァーサリティーの特徴づけ.(3)グラスマン構造と1階連立非線形方程式の多価解の特異性の分類.(4)非ホロノミー横断性定理.4つの基礎的結果を得たが,今年度は,これらの結果を発展させたいくつかの応用的研究を行った.具体的には,(5)ホイットニーの傘型の非正規1階常微分方程式の分類を行った.さらに,(6)接触多様体の中のルジャンドル曲線の,接触シンプレクティック分類に関するヴァーサル変形の特徴づけを行った(国際的専門誌に投稿中).また,(7)3次元接触多様体内のルジャンドル曲線のルジャンドルホモトピー分類と,接触イソトピー分類の同値性を発見した.さらに,(7)非ホロノーム系の分類問題を積分多様体の空間の特異性に帰着させる方法を見い出した.こうして,コントロール理論における特異点論の応用の有効性を検証した.今年度本課題において,非ホロノーム系の積分曲線あるいは積分多様体の研究として,次の4つの基礎的結果を得た.(1)旗多様体上のカノニカル分布の積分曲線の特異性と可展面の位相的分岐.(2)接触構造の特異ルジャンドル多様体の安定性と変形のヴァーサリティーの特徴づけ.(3)グラスマン構造と1階連立非線形方程式の多価解の特異性の分類.(4)非ホロノーム横断性定理とその応用.旗多様体上のカノニカル分布は,接触構造やグラスマン構造(多重接触構造)を含む,非ホロノーム系の典型例であり,今年度新しく研究対象として認識されたものである.なお,(1)の研究の出発点となる特異点の位相的分類に関する結果は出版された.(研究発表参照).(1)の旗多様体上のカノニカル分布の研究の部分と,(2),(3),(4)は現在,論文として執筆中であり,国際的雑誌に投稿予定である.また,次年度の応用的研究のため,サブリーマン幾何の研究者と情報交換を行った.今年度は,サブリーマン幾何に現れる特異性のふるまいを特異点理論を応用して調べ,非ホロノーム的メディアにおける幾何光学を研究し,NyeやBerryの仕事との関係を研究した.すなわち,昨年度本課題において,非ホロノーム系の積分曲線あるいは積分多様体の研究として,(1)旗多様体上のカノニカル分布の積分曲線の特異性と可展面の位相的分岐.(2)接触構造の特異ルジャンドル多様体の安定性と変形のヴァーサリティーの特徴づけ.(3)グラスマン構造と1階連立非線形方程式の多価解の特異性の分類.(4)非ホロノミー横断性定理.4つの基礎的結果を得たが,今年度は,これらの結果を発展させたいくつかの応用的研究を行った.具体的には,(5)ホイットニーの傘型の非正規1階常微分方程式の分類を行った.さらに,(6)接触多様体の中のルジャンドル曲線の,接触シンプレクティック分類に関するヴァーサル変形の特徴づけを行った(国際的専門誌に投稿中).また,(7)3次元接触多様体内のルジャンドル曲線のルジャンドルホモトピー分類と,接触イソトピー分類の同値性を発見した.さらに,(7)非ホロノーム系の分類問題を積分多様体の空間の特異性に帰着させる方法を見い出した.こうして,コントロール理論における特異点論の応用の有効性を検証した.
過疎地域における移動の円滑化に関する実証的研究

規制緩和の流れの下で、市場原理の活用では対応困難な過疎地域の移動ニーズにどのように応えていくかは交通運輸分野での大きな課題である。過疎地域住民の生活様式と移動ニーズに対応した移動のナショナルミニマムを効率的に確保することは地域生活にとってますます重要となってきている。ここでは、国内事例として、過疎が進行し、過疎バス対策も比較的に進んでいる高知県下の3町村の取り組みについて分析し、また、スウェーデン、スイスにおける移動のナショナルミニマムの考え方とそのレベルアップの取り組み実態について検討することによって、より国際的な視野のもとに過疎地域におけるより普遍的な移動保障のあり方を明らかにした。具体的には、主に次の3点の検討を行う。1.各自治体は、地域のそれぞれの実情をふまえ、法的・財政的枠組みの中で移動手段の組み合わせによる住民満足度の高い効率的運行パターンをどのようにして実現してきているか、検討を行う。2.効率的な運行を実現し、改善していくための主体(自治体、住民、事業者)と財政・負担のあり方について検討を行う。3.我が国の特殊性を明らかにし、過疎バス運行システムに関するより普遍的な考え方と傾向を明らかにするため、EU内での事例を紹介しながら、比較検討を進めるその結果、移動のミニマムについては、朝、診療所等に行き、昼自宅に帰ると行った形での一往復が物理的なミニマムで、朝、昼、夕刻の運行が一般的なミニマムと考えられている。交通手段の組み合わせによる住民満足度の高い効率的運行パターンの具体化方法は国、地域によって異なるが、総じて、路線バスとスクールバスを中心とする複数の移動手段の連携と、様々な移動ニーズの路線バスへの統合といった方法があり、それらにおいて低料金あるいは乗車無料といった方向性が見られる。我が国の場合、いわゆる縦割り行政の下でこうした取り組みがダイナミックには取り組まれにくいといった事情もあるが、財政負担を伴う低(無料)料金での運行については、その効率性の確保と住民の支持が不可欠であると考えられることが明らかとなった。研究目的:研究全体の目的は、過疎地域住民の様々な移動ニーズに対して様々な公的移動手段が提供しているミニマム水準を明らかにし、地域の特徴をふまえながら、交通手段の組み合わせによる住民満足度の高い効率的運行パターンを開発すること、及び、わが国の過疎地域で実現可能なナショナルミニマムの保障水準を提示することである。調査研究の概要:高知県下の3町村への聞き取り調査を行うとともに、2町村(西土佐村、池川町)を対象に公共交通(主に廃止代替バスを対象)に関する郵送調査を実施した。両町村にそれぞれ600通郵送し、西土佐村から297通(回収率50%)、池川町から287通(回収率48%)の返送があった。アンケート内容には、他の調査との比較検討の可能性も考慮して、「バスの利用状況」「バス停へのアクセス(距離)」「乗り合い状況」「バスの必要性」「タクシー利用」「自治体のとりくみの評価」を含めた。調査研究結果の概要:西土佐村におけるスクールバスとの混乗のとりくみ、またバス料金を100円と300円の2段階に設定したことは住民に幅広く受け入れられており、利用者の増加も一時期見られる。両町村とも大多数がバスを日常の交通手段として利用していないが、9割を超える住民がバスの必要性に支持を表明している。バスの利用は他の地域と同じく移動制約者に特化してきており、その中で利用目的の45割が通院となっている。そこでは、病院からの送迎バス利用との併用が多く、無料の送迎バスの利用に流れる傾向が見られる。バス運行への要望としては、便数の増加が最も多く、両町村とも約3割を占めていること、等が明らかになった。

現時点は分析途中であり、さらに国内の他地域、スウェーデンの農山村地域との比較検討により、住民に支持される効率的運行のあり方、公的に保障するナショナルミニマム水準について解析していく予定である。研究目的:研究全体の目的は、過疎地域住民の様々な移動ニーズに対して公的移動手段が提供しているナショナルミニマム水準を明らかにし、地域の特徴を踏まえながら公的移動手段の効率的運行パターンを開発するすること、及び移動保障のミニマム水準を明らかにすることであった。16年度実施した高知県下の移動保障の実態調査を踏まえ、17年度は基礎資料の収集、及びスウェーデンの農山村地域を取り上げながら移動保障の実態や保障にっいての考え方の国際的比較検討を行う。調査研究結果の概要:スウェーデンでは、さなざまな公的移動手段に関して、我が国のような縦割り行政に基づく規制はほとんどなく、自治体の裁量に委ねられている。スクールバス、高齢者への補助金によって拡充されたバス路線、及び地方鉄道の組み合わせによって全住民に高い移動水準を保障することもOckelboで実現されている。住民の地域管理への参加は移動の問題にも及び、住民協力による移動の相互保障は、人口密度の低い地方においてもより効率的な運行が可能であることを示している。そこでは、移動のナショナルミニマムというより、すでに自治体における住民合意にもとづく地域的なミニマムとしての移動保障の問題と捉えられており、その効率性をどのように実現していくかが主要課題になっている。研究目的:研究全体の目的は、過疎地域住民の様々な移動ニーズに対して公的移動手段が提供しているナショナルミニマム水準を明らかにし、地域の特徴を踏まえながら公的移動手段の効率的運行パターンを開発するすること、及び移動保障の実態とそのミニマム水準を明らかにすることであった。16年度実施した高知県下の移動保障の実態調査を踏まえ、17年度はスウェーデンの農山村地域を取り上げながら移動保障の実態や保障についての考察を行った。18年度は、これまでの資料をまとめつつ、主に移動保障の国際的比較のため、スイスのポストバス及びスウエーデンの過疎局(Gles Bygds Verket)の現地及び聞き取り調査を実施した。また、高知県大豊町ではスクールバス混乗、乗り合いタクシーの調査を実施した。スイスでは、スイス鉄道法に関する通達で住民への移動保障が示され、また、スウェーデンでは過疎に関する考え方の中に住民生活に不可欠の移動に関する考え方が具体的に述べられている。それぞれの国で歴史的経過を経て形成された移動保障に関する考えをふまえながら、効率的運行についての比較検討を行った。スイスでは民営化されるポストバスで、またスウェーデンと日本では既存の公的移動手段の組み合わせによる効率的運行の追求が特徴的である。
異種計測手法による微細構造の統一的評価手法の確立

水銀圧入試験を対象とした研究においては,圧入により水銀が空隙に浸入する場を表現する一般的な熱力学的つりあい式と,場固有の微細構造特性を定める数理モデルを連成させることにより,水銀の圧入過程の基本的傾向を表現することが可能な基礎式の定式化を行った.平成19年度は主に,この基礎式に対する,汎用性を実験的に確認するための研究を実施した.その結果,若材齢時におけるセメント系材料の組織構造形成過程を含む各種のセメント系材料の微細構造特性を表現する上で妥当であることが判明した.また,ガス吸着試験に着目した研究では,上記の水銀圧入試験を対象に構築された基礎式に基づいて定められる空隙径分布関数を反映した新たな理論吸着等温関係式の構築を行った.この理論吸着等温関係式の特徴は,従来のBET理論のように飽和蒸気圧において発散する形式ではなく,湿度の全範囲で閉じた形式となっている.この研究についても,本年度は各種材料へのる汎用性を実験的に確認するための研究を実施した.その結果,各種の乾燥の履歴を受けた硬化セメントペーストに対しててもその形式が妥当であることが判明した.これらの研究により,水銀圧入試験とガス吸着試験に対して,空隙径の分布特性に基づく相互換算を可能とした理論の枠組みが整備できた.また,熱重量分析については,温度上昇にともなうエネルギー変化と水分脱水過程との関係を明確にすることにより水分の熱的作用における脱水過程が微細構造特性を反映した結果であることを確認した.さらに,各水分離脱過程の活性化エネルギーを速度論的見地から評価することにより材料内水分の吸着性情を定量的に明らかにした.材料の全空隙量は内包する水分量を定めるための基本的な情報であり,飽和含水量や比表面積と直結した関係にあるといえる。空隙量と比表面積の測定には様々な手法があるが,その代表的な方法の一つに水銀圧入試験が挙げられる。水銀圧入試験では圧入された水銀の浸入量を空隙量として評価するが機器能力に応じた最大の圧入圧力に依存して材料空隙への水銀浸入量が定まってしまうため,得られた結果が直ちに真の空隙量を正確に評価しているとは言い難く,また,飽和含水量から求めた全空隙量との相関についても未検討な部分が多い。そこで,本年度の研究では水銀圧入試験の最大圧入圧力400MPaでの水銀浸入量と水分の飽和状態との関係を検討するとともに,飽和吸着により空隙が水分で満たされる過程を理論吸着等温関係に基づいて明確にした。また,各種の方法で求められた比表面積と空隙量の関係から水銀圧入プロセスが見かけ上,完全圧入のプロセスとして取り扱うことのできる可能性を示した。実験に際して試料は各実験ともに20°Cの水中養生を28日,および400日施した普通ボルトランドセメントにより作製した水セメント比30,40,50,60%の硬化セメントペーストを用いた。水銀圧入試験では圧入圧力400MPaまでの圧入とし,水蒸気吸着試験では容量法による実験を実施した。なお,水銀圧入試験ならびに水蒸気吸着試験では各試験共に105°Cの炉内に24時間設置して乾燥を施した同一試料を用い,試料の粉砕レベルについても同じく0.4mmのふるいをとおり0.28mmふるいに残ったものを使用した。熱重量分析では飽和状態の試料を対象に毎分5°Cの一定温度上昇条件下での質量減少を計測した。水銀圧入試験を対象とした研究においては,圧入により水銀が空隙に浸入する場を表現する一般的な熱力学的つりあい式と,場固有の微細構造特性を定める数理モデルを連成させることにより,水銀の圧入過程の基本的傾向を表現することが可能な基礎式の定式化を行った.この基礎式は,各種セメント系材料に対する水銀圧入過程の基本的傾向を表現することが可能であり,特に,メソポア領域では極めて良好な精度で試験結果と対応する.この研究により,セメント系材料を対象とした水銀圧入試験における圧入圧力と水銀浸入量の関係と空隙径の分布特性を定量的に関連づけることができた.ガス吸着試験に着目した研究では,上記の水銀圧入試験を対象に構築された基礎式に基づいて定められる空隙径分布関数を反映した新たな理論吸着等温関係式の定式化を行った.この理論吸着等温関係式は,従来のBET理論のように飽和蒸気圧において発散する形式ではなく,湿度の全範囲で閉じた形式として定式化されており,窒素吸着,水蒸気吸着ともにセメント系材料の吸着等温関係を良好に表現することができる.これらの研究により,水銀圧入試験とガス吸着試験に対して,空隙径の分布特性に基づく相互換算を可能とした理論の枠組みが整備できた.また,熱重量分析については,温度上昇にともなうエネルギー変化と水分脱水過程との関係を実験的に明確にし,水分の脱水過程が微細構造特性を反映した結果であることを確認した.水銀圧入試験を対象とした研究においては,圧入により水銀が空隙に浸入する場を表現する一般的な熱力学的つりあい式と,場固有の微細構造特性を定める数理モデルを連成させることにより,水銀の圧入過程の基本的傾向を表現することが可能な基礎式の定式化を行った.平成19年度は主に,この基礎式に対する,汎用性を実験的に確認するための研究を実施した.その結果,若材齢時におけるセメント系材料の組織構造形成過程を含む各種のセメント系材料の微細構造特性を表現する上で妥当であることが判明した.

また,ガス吸着試験に着目した研究では,上記の水銀圧入試験を対象に構築された基礎式に基づいて定められる空隙径分布関数を反映した新たな理論吸着等温関係式の構築を行った.この理論吸着等温関係式の特徴は,従来のBET理論のように飽和蒸気圧において発散する形式ではなく,湿度の全範囲で閉じた形式となっている.この研究についても,本年度は各種材料へのる汎用性を実験的に確認するための研究を実施した.その結果,各種の乾燥の履歴を受けた硬化セメントペーストに対しててもその形式が妥当であることが判明した.これらの研究により,水銀圧入試験とガス吸着試験に対して,空隙径の分布特性に基づく相互換算を可能とした理論の枠組みが整備できた.また,熱重量分析については,温度上昇にともなうエネルギー変化と水分脱水過程との関係を明確にすることにより水分の熱的作用における脱水過程が微細構造特性を反映した結果であることを確認した.さらに,各水分離脱過程の活性化エネルギーを速度論的見地から評価することにより材料内水分の吸着性情を定量的に明らかにした.