hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
礫の挙動と水深・流速との関係解明のための河川常時観測システムの開発と観測

1.河川における礫サイズ粒子の運搬過程を明らかにするために,常時観測システムを構築して,河川の水深および表面流速の,平常時および増水時を通した定期的なデータの収集をおこなうために,Nortek AS社製ドップラー型二次元流速・河床形態モニターを導入して,奥羽山地から山形盆地に流入する礫質河川である乱川の中流および下流において常時観測をおこなった.2.本格的に観測をおこなった平成14年には,7月から11月にかけて,数回の増水があったが,そのうち,大きな河床変動を伴う増水は,7月11日13日の台風6号に伴う降雨によるもので,河床を構成していたpebbleサイズの礫が増水時の流速1m位から移動し始めた.流速が1.5m/secに達する段階で,岸近くに設置してあった流速計が河床で浸食された礫によって埋積されたために,流速データが得られなくなった.このときの流速計の位置での水位は30cm弱である.さらに流速が増すことになるが,圧力データから見積もられる最高水位は約1.5mで,流速は約4mに達すると推定される.減水時になって流速約3m/secに低下するころから,再び流速計はデータを記録し始めるので,覆い被さっていた堆積した礫は再び浸食され,流速計が露出し始めたと推定される.この結果から,増水時には河床の下方侵食がおこって礫を側方および下流方向に移動させ,減水時には側方浸食が卓越して,礫を下流方向に運搬し,州を成長させて堆積させると推定できる.3.河床に残された礫のファブリックからは,流速2.5m以上においては,中礫サイズの礫は躍動で運ばれ,その際に流れに平行に長軸を向けて移動し堆積することが明らかになった.1.河川における礫サイズ粒子の運搬過程を明らかにするために,常時観測システムを構築して,河川の水深および表面流速の,平常時および増水時を通した定期的なデータの収集をおこなうために,Nortek AS社製ドップラー型二次元流速・河床形態モニターを導入して,奥羽山地から山形盆地に流入する礫質河川である乱川の中流および下流において常時観測をおこなった.2.本格的に観測をおこなった平成14年には,7月から11月にかけて,数回の増水があったが,そのうち,大きな河床変動を伴う増水は,7月11日13日の台風6号に伴う降雨によるもので,河床を構成していたpebbleサイズの礫が増水時の流速1m位から移動し始めた.流速が1.5m/secに達する段階で,岸近くに設置してあった流速計が河床で浸食された礫によって埋積されたために,流速データが得られなくなった.このときの流速計の位置での水位は30cm弱である.さらに流速が増すことになるが,圧力データから見積もられる最高水位は約1.5mで,流速は約4mに達すると推定される.減水時になって流速約3m/secに低下するころから,再び流速計はデータを記録し始めるので,覆い被さっていた堆積した礫は再び浸食され,流速計が露出し始めたと推定される.この結果から,増水時には河床の下方侵食がおこって礫を側方および下流方向に移動させ,減水時には側方浸食が卓越して,礫を下流方向に運搬し,州を成長させて堆積させると推定できる.3.河床に残された礫のファブリックからは,流速2.5m以上においては,中礫サイズの礫は躍動で運ばれ,その際に流れに平行に長軸を向けて移動し堆積することが明らかになった.本研究の目的は,河川における礫サイズ粒子の運搬過程を明らかにするために,常時観測システムを構築して,河川の水深および表面流速の,平常時および増水時を通した定期的なデータの収集をおこなうとともに,増水時には,礫洲の発達する上流部から下流部にかけて,増水期から減水期にかけての河床付近の流速および水深の変化を強流流速計を用いて実際に測定し,減水後に,形成された礫洲にトレンチを掘って形成された堆積構造とそれらを構成する礫サイズの観察・測定をおこない,これらの測定データと観察結果をもとに,礫サイズ粒子の運搬礫洲の成長と浸食がどのような流水条件において形成されるのかを明らかにすることである.本年度は,河床状態については,写真による定期的な記録をおこない,増水時前後の河床形態の変化を記録することができ,上記目的達成のための河床形態の変化の基礎的資料を収集した.また,ドップラー流速計を設置し,増水時のデータの収集を開始した.ただし,常時観測のための流速計について,梅雨の時期に既存の回転式流速計で流速を測定中に3mをやや超える比較的遅い流速で,流速計が破損したため,当初予定していた電磁流速計の強度の点について各流速計製造メーカーと相談した結果,10mを超える河床での流速の直接計測は流速計の強度から不可能であることがわかり,急遽ドップラー流速計に機種変更した.実際の設置までに時間がかかり,本格的な流速計を用いた観測は,平成14年度からになった.

1.河川における礫サイズ粒子の運搬過程を明らかにするために,常時観測システムを構築して,河川の水深および表面流速の,平常時および増水時を通した定期的なデータの収集をおこなうために,Nortec AS社製ドップラー型二次元流速・河床形態モニターEASY Qを導入して,奥羽山地から山形盆地に流入する礫質河川である乱川の中流および下流において常時観測をおこなった.2.本格的に観測をおこなった平成14年には,7月から11月にかけて,数回の増水があったが,そのうち,大きな河床変動を伴う増水は、7月11日13日の台風6号に伴う降雨によるもので,河床を構成していたpebbleサイズの礫が増水時の流速2m位から移動し始め,2.5m/secに達する段階で岸近くに設置してあった流速計が埋没し,さらに流速が増した後の減水時に流速約3m/secになって再び流速計は露出し始めた.この結果から,増水時には河床の下方浸食がおこって礫を側方および下流方向に移動させ,減水時には側方浸食が卓越して,礫を下流方向に運搬し,州を成長させて堆積させることが明らかになった.
高圧モジュレーションによるタンパク質の細胞内移送

高圧を用いた可逆的蛋白質修飾法である「高圧モジュレーション」を利用してprotein transduction domain(PTD)呼ばれる塩基性ペプチドを抗原モデルタンパク質である卵白アルブミンに付加することで、免疫細胞への移送を促進する技術を開発した。PTDペプチドの共存下でOVAを熱処理すると粒径200 nmの蛋白質微粒子が形成された。OVAのマクロファージへの取り込み能は微粒子形成にともない10倍程度向上した。微粒子のゼータ電位は-25 mVであることからPTDペプチドは微粒子内部に局在していることが判った。一方、OVAをPTDペプチド共存下において400 MPaの圧力で処理してえられたナノ微粒子のゼータ電位は-15 mVであり、PTDペプチドは微粒子表面に局在化していることが判った。以上の結果から高圧モジュレーションによりナノ微粒子の細胞移行性を向上できることが示された。生体高分子にProtein Transduction domain(PTD)呼ばれる塩基性ペプチドを付加して細胞外から細胞内へと移送する技術は、現在タンパク質や遺伝子の細胞内導入技術として細胞シグナル伝達研究、がん免疫療法、遺伝子治療などに応用されている。しかしPTD導入タンパク質を細胞内に移送する場合、エンドソームから細胞質への移行効率が低い、あるい導入したPTDによる立体構造形成や機能発現の阻害などの問題がある。本研究ではこれらの技術的問題を解決するために、PTD導入において申請者らが考案した「高圧モジュレーション」を用いることで、細胞内移送を効率化する技術を開発する。この方法はPTD導入ポリマーとタンパク質を高圧下でインキュベートして可逆的に結合させるものであり、工程の簡素化とタンパク質の細胞内移送効率の向上を同時に実現することができる。本研究では卵白の主成分タンパク質であるオボアルブミン(OVA)をモデル蛋白質として用いる。OVAは卵アレルギーの抗原蛋白質であり、免疫系のモデル抗原として用いられている。さらに、熱変性にともないアミロイド線維の類似した機構でナノサイズの繊維状凝集体を形成すことも知られている。OVAのアミノ酸配列を凝集予測アルゴリズムで解析したところcentralβsheetを中心に凝集傾向が高い領域が見出された。そこでこれら領域近傍のペプチドにPTD配列を付加したところ、strand 3Aに塩基性を付加したペプチドが有意にOVAの凝集を促進することがわかり、OVAのアミロイド状線維形成の核として働くことを示唆された。今後はこのペプチド共存下で形成したOVAの凝集構造を調査する。卵白タンパク質オボアルブミン(OVA)は熱凝集にともないナノサイズの線維状あるいは球状の凝集体を形成するが、その機構は脳神経疾患に関与するアミロイド線維の機構に類似することが指摘されている。OVAは免疫誘導における抗原モデル蛋白質に応用されており、その凝集機構の解明は抗原の細胞移行効率化技術開発において重要である。そこで本研究ではOVAの熱凝集の分子機構を遺伝子組換え技術と合成ペプチド断片を用いて調査した。まず、OVAのアミノ酸配列をβ凝集予測アルゴリズムにより解析したところ、helixB、strand3A、strand4-5Bに高いβ凝集傾向が予測された。また、これらの領域に対応するペプチドは、熱処理によりアミロイド様線維を形成することが、電子顕微鏡やFTIRにより確認された。次にこれらの領域のValをAlaに置換したOVAの変異体を合成し、それぞれ線維形態能への影響を確認すると、helix B領域における変異体においてのみ線維形成が抑制されることが判った。さらに、OVAの線維に対してプロテアーゼで処理して揺らぎを有する部位をマッピングすると、N末端のヘリックス領域は切断されておらず、線維形成における核として機能することが確認された。以上の結果よりOVAの線維形成において、helix B領域が熱変性にともなってα-β転移して会合し、線維核となることが示唆された。この知見をもとに今後は塩基性ペプチドによって誘起されるOVAの微粒子化機構について調査する。生体高分子にProtein Transduction domain (PTD)呼ばれる塩基性ペプチドを付加して細胞外から細胞内へと移送する技術は、タンパク質や遺伝子を用いた細胞内シグナル伝達の研究やがん免疫療法、遺伝子治療などに幅広く応用されている。タンパク質にPTD配列を導入するのは技術な難度が高い上、導入したPTDが機能発現を阻害するという問題がある。本研究ではこれらの問題を解決するために、高圧によってタンパク質の立体構造に摂動を誘導することでタンパク質にPTDを導入する方法を開発する。具体的には免疫研究において抗原モデルとして用いられている卵白タンパク質オボアルブミン(OVA)の抗原提示細胞内への取り込みをモデル系として用いた。

50-400MPaの圧力下でOVAの分子間凝集を誘導することでPTDを取り込んだ複合体を形成させ、その細胞内移送性を調査した。OVAは熱凝集にともない線維状凝集体を形成することが知られているが、HIVウィルス由来のPTDペプチドであるTATペプチド共存下でOVAを80°Cで熱処理すると、200nm程度の微粒子を形成することを明らかにした。微粒子形成は塩濃度に強く依存し、緩衝液濃度が1mM以上の場合には、不規則な凝集体を形成した。蛍光標識TATペプチドを用いて微粒子形成の機構を調査すると、OVA1分子あたり2分子のTATペプチドが取り込まれていることが判明した。一方、微粒子のゼータ電位は-25mVであることから、TATペプチドは微粒子内部に取り込まれていることが示唆された。また蛍光標識したOVA-TAT微粒子のマクロファージRAW264に対する取り込み能をフローサイトメトリーによって解析すると、細胞内移行性は微粒子形成にともない10倍程度向上することが判った。さらにOVAは400MPa以上の圧力によって立体構造の変化を起こし、TATペプチド共存下でナノ微粒子を形成することが判った。今後は高圧によって誘導されるOVA-TAT微粒子形成の機構を明らかにするとともに、その細胞移行性を調査する。
科学教育と安全教育のコラボレーションによる乳幼児向け体験型防災保育実践研究

本課題は,「科学教育と安全教育のコラボレーションによる乳幼児向け体験型防災保育実践研究」と題し,小さな子どもたちなどの災害弱者を主対象として,「科学教育と防災教育の充実」および「安全で安心な明るい未来社会の構築」への一助となることを目指した。特に,通常,地震の揺れを経験することの少ない地域の子どもたちに対して,強震動(地震の強い揺れ)とそれによって引き起こされる災害に対する理解を深めてもらうための擬似体験を通じた効果的で印象に残る教具教材と教育啓蒙手段の開発検討を行い,保育園・幼稚園・認定こども園などの園と大学の連携による教育実践活動を行った。本課題は,保育園・幼稚園などに通う小さな子どもたちなど災害弱者を主対象として,「科学教育と防災教育の充実」と「安全安心な明るい未来社会の構築」への一助となることを目指すものである。特に,地震の揺れの経験の少ない地域の子どもたちに対して,強震動(地震の強い揺れ)とそれによって引き起こされる災害に対する理解を深めてもらうための擬似体験を通じた園や親子で取り組める効果的で印象に残る教具教材と教育啓蒙手段の開発検討を行う。各種園と大学の連携による教育実践活動を行い,一連の研究活動を通じて,子どもたちだけでなく保育士・教諭および保護者たちへの科学教育と防災・安全教育の拡充と地域社会への貢献を最終目標としている。研究課題の初年度の平成25年度は,上記のタスクをスムーズにかつ効果的に遂行できるよう,仕込み期のための準備と位置づけることとした。これまでの防災保育研究の実態・概観を調査することや,申請者がこれまで取り組んできた北部九州地域以外での防災教育に関連する子どもたちや園での教諭・保育士および保護者等市民の実態を探ることに主眼を置いた。また,こうした防災保育(教育)および防災に関する情報を園や一般市民レベルでどのように広めることができるかを模索・検討することができた。これらによって,これまでと異なる視点で本課題を捉えることもでき,計画書段階で設定した各ステージを着実に進めるための基礎土台を固めることができた年度であった。本研究課題に対して,平成25年度がいわば,足場固めの年度とすれば,平成26年度は,ステップアップの年度であると考えている。研究期間2年目の平成26年度は,これまでの防災教育・保育の実践活動等で得てきた知見や情報の集約作業を行うとともに,実践活動で活用する教材・教具の改良に伴うバージョンアップ,新規連携協力園および小学校との実践事例の蓄積などを行うことができた。それとともに,防災教育に関連する子どもたちや園での教諭・保育士および保護者等市民の実態を,アンケート調査等を通じて探ることも昨年度に引き続き行った。これらによって,設定した計画ステージを着実に進めることができた年度であった。また一方,福岡における地域の災害履歴の風化を防ぐための調査・集約も行った。こうした経緯を経て,最終年度に向けてさらなる充実度のアップが見込める年度となったと考えている。特に,地震の揺れの経験の少ない地域の子どもたちに対して,強震動(地震の強い揺れ)とそれによって引き起こされる災害に対する理解を深めてもらうために各種園と大学の連携による教育実践活動を行い,一連の研究活動を通じて,子どもたちだけでなく保育士・教諭および保護者たちへの科学教育と防災・安全教育の拡充と地域社会への貢献を最終目標としている。研究期間3年目の平成27年度は,これまでの防災教育・保育の実践活動等で得てきた知見や情報の集約作業を行うとともに,連携協力園などとの継続的な実践による事例の蓄積などを行うことができた。それとともに,防災教育に関連する子どもたちや園での教諭・保育士および保護者等市民の実態を,アンケート調査等を通じて探ることも昨年度に引き続き継続的に行った。これらによって,一部の取りまとめも行い,防災保育の「プロトタイプ」ともいえる形ができ始めたといえる年度であり,設定した計画ステージを着実にまた一歩進めることができた年度であった。こうした経緯を経て,さらなる充実度のアップが見込める年度となったと考えている。今年度は,昨年度と同様に蓄積データの集約化と成果公表に関する活動にやや重きをおいたことから,実践園の数は多くなかったが,より効率的な研究遂行を実施できた。特に,以前防災保育の実践を行った園で再び同じ内容での実施を行うことができ,継続性の視点での研究進展が見られた。従って,平成27年度の進捗状況は,当初の目標に対して,達成度を「おおむね順調に進展している。」と自己評価した。特に,研究実績の概要の欄に記したように,いくつかのトピック的な成果を上げることができ,完成形ができつつあるいえる。

本課題は,保育園・幼稚園などに通う小さな子どもたちなど災害弱者を主対象として,「科学教育と防災教育の充実」と「安全安心な明るい未来社会の構築」への一助となることを目指すものである。特に,地震の揺れの経験の少ない地域の子どもたちに対して,強震動(地震の強い揺れ)とそれによって引き起こされる災害に対する理解を深めてもらうために各種園と大学の連携による教育実践活動を行い,一連の研究活動を通じて,子どもたちだけでなく保育士・教諭および保護者たちへの科学教育と防災・安全教育の拡充と地域社会への貢献を最終目標としている。1年延長した研究期間最終年度の平成28年度は,これまでの防災教育・保育の中に各種の体験(体感)を重視した一連の実践活動の総括を行うとともに,連携協力園などとの意見交換などを中心に行うことができた。これまでの実践を通じた園の保育者や保護者などからのアンケートやヒヤリングなどから,保育園と認定子ども園と幼稚園および公立と私立といったそれぞれの園形態によって,また,関西を中心にした大阪都市圏と和歌山県の地方都市といった地域の違いが,アンケート結果や園での実践状況・意識に明瞭に表れていた。こうした結果は,自然災害への懸念への意識の違いが大きいものと推察される。また,園児たちにも長く活動の記憶に残る様子が見受けられ,防災保育の「プロトタイプ」ともいえる形がある程度の形できたといえる年度であり,設定した計画ステージを着実に進めることができた年度であったと考えられる。本課題は,「科学教育と安全教育のコラボレーションによる乳幼児向け体験型防災保育実践研究」と題し,小さな子どもたちなどの災害弱者を主対象として,「科学教育と防災教育の充実」および「安全で安心な明るい未来社会の構築」への一助となることを目指した。特に,通常,地震の揺れを経験することの少ない地域の子どもたちに対して,強震動(地震の強い揺れ)とそれによって引き起こされる災害に対する理解を深めてもらうための擬似体験を通じた効果的で印象に残る教具教材と教育啓蒙手段の開発検討を行い,保育園・幼稚園・認定こども園などの園と大学の連携による教育実践活動を行った。今年度は,蓄積データの集約化と成果公表に関する活動にやや重きをおいたことから,実践園の数は多くなかったが,より効率的な研究遂行を可能にするために研究分担者を配置し,関西地域を中心にした各種園の情報を入手することが容易になった。その効果が新規の連携園との実践を可能にし,私立の園での実態を把握することができた。また,これまで実施していなかった小学校での実践機会にも恵まれ,新たなデータの蓄積も行うことができた。従って,平成26年度の進捗状況は,当初の目標に対して,達成度を「おおむね順調に進展している。」と自己評価した。特に,研究実績の概要の欄に記したように,いくつかのトピック的な成果を上げることができ,次年度の最終年度に向けての完成形ができつつあるといえる。平成28年度は,当初計画よりも延長した最終年度になるため,計画書に記載した事項の総まとめを意識してさらに遂行することとし,これまでと同様に,必要に応じて適宜修正・変更を加えながら実行する。
脳内中枢時計を標的とした生体リズム調整薬の開発：現代型不眠症・生活習慣病への挑戦

本研究では、生体リズム調整薬の開発に向けての第一歩として、生体リズムのペース調整を担う新規のオーファンG蛋白質共役型受容体Gpr176を同定した(Doi et al, Nat Commun 2016)。全身の多様な生理機能は24時間リズムとして規則正しく調律されるが、そのすべてを統率する時計の中枢が脳内の視交叉上核と呼ばれる神経核にある。Gpr176はSCNに局在し、Gzという特殊なG蛋白質を介してcAMPシグナルを抑制することがわかった。脳内中枢時計機構に存在するGpr176-Gz-cAMPシグナルを標的とした今後の創薬研究が期待される。生体時計Biological Clockは、地球の自転にともなう昼夜の規則正しい変動に基づき形成された、生命にとって最も根源的な「時間」の仕組みである。本研究では、生体リズムの異常によって生じる不眠症や生活習慣病の根本的な是正をめざし、中枢時計を標的とした中枢リズム調整薬の開発に取り組んでいる。当研究課題に対し、研究代表者はごく最近、生体リズムの最高位中枢として機能する視交叉上核ニューロンにおいてリズム調節能を有するオーファンGPCRを同定することに成功した(土居ら,未発表)。GPCRは薬理学上最も重要でかつ効率のよいターゲットとして知られる分子群であり、そのリガンドを同定することは、これまで誰も知らなかった新たな生理機能の発見やその制御機構の解明につながる重要な研究である。オーファンGPCRのリガンド探索には未だ定法がなく、既存の方法論を用いて多くの研究者が精力的に探索を行ったにもかかわらず、いまだに非常に多くの受容体がリガンド不明(オーファン)のまま残されている。このような中、我々は初年度の研究計画を実施した結果、目的の受容体がリガンド非依存性の基礎活性を有するオーファンGPCRであることを明らかにした。興味深いことに、その活性は特定の細胞系においてのみ観察される。したがって、この細胞系を用いてリガンドアッセイ法を至適化することにより、リガンドスクリーニングを実施することができると考えられる。本研究では、現代型不眠症治療・生活習慣病改善を目的とした生体リズム調整薬の開発を目指し、当初の研究計画にしたがって研究を進めた結果、生体リズムの最高位中枢として機能する視交叉上核ニューロンにおいて生体リズム調節能を有するオーファンG蛋白質共役型受容体分子Gpr176を見つけることができた(Doi et al., Nat Commun, 2016)。本研究の調査の結果、このオーファン受容体分子Gpr176はアゴニスト非依存的な基礎活性を有し、Gzという特殊なG蛋白質を介してcAMPシグナルを抑制することがわかった。生体リズム調整薬の開発に向け、Gpr176-Gz系を標的とした今後の創薬研究の展開が期待される。当初の研究計画にしたがって研究を進めた結果、生体リズムの最高位中枢として機能する視交叉上核ニューロンにおいて生体リズム調節能をもつ新規のオーファンG蛋白質共役受容体Gpr176を同定し、それを英文論文にまとめることができた(Doi et al., Nat Commun, 2016)。研究は順当に進んでいると考えられる。本研究では、現代型不眠症治療・生活習慣病改善を目的とした生体リズム調整薬の開発を目指し、当初の研究計画にしたがって研究を進めた結果、生体リズムの最高位中枢として機能する視交叉上核ニューロンにおいて生体リズム調節能を有するオーファンG蛋白質共役型受容体分子Gpr176およびその下流のGzシグナルを見出だすことができた(Goto et al, Endocr J, in press; Doi et al., Nat Commun, 2016)。また、Gzシグナルと細胞内の分子時計機構の接点を探る目的において、その接点となりうる中核時計蛋白質PER2の蛋白質発現・リン酸化変動の概日性プロファイルをとらえるための簡便なアッセイ法を樹立することができた(Tainaka et al, Chronobiol Int, in press)。またさらに、脳内中枢時計と自律神経の関係を調べるなかで、アセチルコリン受容体作動薬であるカルバコールが視交叉上核の時計遺伝子の発現リズムの位相を位相依存的に調整する能力があることを示すことができた(Dojo et al., J Biol Rhythms, in press)。以上の研究結果は、視交叉上核の時計機能を調節する新たな受容体シグナル系の存在を示すものである。生体リズム調整薬の開発に向け、脳内中枢時計に存在する分子機構を標的とした今後の創薬研究の展開が期待される。オーファンGPCRのリガンドを同定するためには、受容体機能をとらえるための簡便なアッセイ系を樹立することが非常に重要である。このような中、我々は独自の工夫によって目的のオーファン受容体がリガンド非依存性の基礎活性を有することを明らかにすることができた。

本系を利用すれば効率の良い安定なリガンド探索系を樹立することが可能であり、本研究の最終目標へ向けて非常に大きな一歩を踏み出すことができたと考えられる。オーファンGPCRのリガンド検索にはその応答性を確実にとらえるためのリガンドアッセイ法の樹立が重要である。研究代表者らは前年度までに、今回のターゲットとなるオーファン受容体分子が三量体G蛋白質のうちでもGzという特殊なGαサブユニットと共役することを明らかにし、その情報をもとに独自の至適化されたリガンドアッセイ系を構築した。今後は、最終年度にむけ、このアッセ系を用いて当該受容体分子に対するサロゲートリガンドの探索を行う計画である。28年度が最終年度であるため、記入しない。神経科学・内分泌学・時間生物学現在得られつつあるリガンドアッセイ系を更に至適化し、目的のオーファン受容体に対するリガンドの検索を実施する。
ミエロイド系抑制性細胞の形質変化を利用した口腔癌に対する免疫ワクチン療法の開発

口腔癌担癌マウスを用いたミエロイド系抑制性細胞MDSCとその他の免疫抑制性細胞との相互作用についての解析では、腫瘍移植後の腫瘍組織内でMDSCが制御性T細胞(Treg)や腫瘍浸潤マクロファージ(TAM)などと同様に著しく増加していることが確認された。また、低用量の抗がん剤を投与した担癌マウスでは、腫瘍組織内では、樹状細胞上のCD80、CD86、CD40、CD54、CD83などのT細胞共刺激分子群の発現が増強し、また、腫瘍細胞表面上においても、T細胞共刺激分子やVCAM-1やP-selectinなど、免疫細胞の接着に関わる分子群の発現が増強していることも確認された。本研究は、免疫抑制性細胞集団として知られ、担癌状態などで著しく増加することが知られているミエロイド系抑制性細胞(Myeloid derived suppressor cell;以下MDSC)の形質変化を誘導し、口腔扁平上皮癌に対する新たな免疫学的アプローチによる治療法の開発を目的として、シンジェニックのマウス口腔扁平上皮癌モデルを用いて、口腔癌組織におけるMDSCの分布および機能解析と、このMDSCを効果的な抗原提示細胞へと形質変化させる手法の検討を行い、口腔癌に対する新たな免疫ワクチン療法のために応用することが可能かどうか解析を行うものである。その進捗状況は、マウス口腔癌モデルを用いて腫瘍組織内でのMDSCのマーカーであるCD11b、Gr-1陽性細胞が著しく増加していることが確認された。また、この細胞集団以外にCD4、CD25、Foxp3陽性のTreg、CD11b、CD14陽性TAMの出現頻度に関して解析を行ったところ、腫瘍細胞を移植2週間後で、すでに腫瘍組織内では、これらすべての細胞集団が末梢リンパ節内での出現にくらべて著しく増加していることが確認された。そこで、口腔癌担癌マウスにおいて、Tregを含めた抑制性細胞とMDSCの相互作用に着目し、これらの集団の癌組織中での機能解析を行っている。1.口腔癌マウスを用いたミエロイド系抑制性細胞Myeloidderived suppressor cell(MDSC)とその他の免疫抑制性細胞の相互作用についての解析については、口腔癌細胞株SCCVII担癌マウスを用いた解析で、腫瘍移植後の腫瘍組織内でMDSCが、制御性T細胞regulatoryT cell(Treg)や腫瘍関連マクロファージTumor associated macrophage(TAM)などの抑制性細胞がリンパ節に比べて増加していることが確認された。さらに注目すべき点は、腫瘍組織内に浸潤しているCD4陽性細胞中の50%以上がTregであることが確認された。このTregの著しい出現に比べて、MDSCの増加は数%であったことから、腫瘍移植2週間では、Tregの誘導によりMDSCの出現が抑制されている可能性が示唆された。また、低用量のゲムシタビンを投与したSCCVII担癌マウスでは、樹状細胞と癌細胞が形質変化していることが確認された。さらに以下に示す内容について確認された。1.腫瘍組織内のMDSCを含めたCD11b陽性細胞の細胞表面上では、death receptorであるDR5(TRAIL-R2)やFas(CD95)の発現が増強している。2.腫瘍組織内のTregの細胞表面は、これらのdeath receptorに対するligandであるTRAILやFasLの発現が上昇している。3.中和抗体を用いた解析で、腫瘍細胞から分離しらTregは、Fas/FasLを介してCD11b陽性細胞のアポトーシスを誘導する。4.SCCVII担癌マウスに低用量のゲムシタビンを投与した場合、腫瘍組織内では、樹状細胞上のCD80,CD83,CD86,CD40,MHC-classI,MHC-classIIの発現が増強していた。本研究では、マウス口腔癌モデルを用いた解析により、口腔癌担癌宿主においては、ミエロイド系抑制性細胞が腫瘍組織のみならず、末梢血、脾臓においても著しく集簇することが確認された。また、それらの細胞の機能解析を行った結果、腫瘍組織由来のミエロイド系抑制性細胞は、T細胞免疫応答に対して抑制性であったが、脾臓由来のミエロイド系抑制細胞は、免疫抑制性を示さずに、むしろT細胞免疫応答を増強する効果を示すことが確認された。さらに、それぞれの細胞の表面抗原の発現を解析したとろこ、腫瘍組織由来のミエロイド系抑制性細胞では、他の臓器由来のものに比べて、著しくPD-L1の発現が増強していることが確認され、中和抗体を用いた解析により、このPD-L1の発現増強が、免疫抑制機能にとって重要な役割を果たしていることが確認された。外科系歯学今後検討を予定していることは、1.SCCVII担癌

マウスにおいて、Tregの選択的除去(PC61などの抗体を用いた方法や低用量シクロフォスファミドによる)を継続的に行い、経時的にMDSCの出現頻度を確認してTregのin vivoでの排除が、MDSCの増加を誘導するかどうかを検討する。2.上記の結果、Tregの排除で担癌マウスの腫瘍組織内でMDSCが増加が確認されたら、それらを抗原提示細胞様に形質変化させることが可能かどうかを解析するため、SCCVII担癌マウスに低用量のゲムシタビンを投与し、1腫瘍組織内のMDSCの細胞表面抗原CD31,CD71,CD115,CD80,CD86,CD40,CD83,B7-H1,F4/80,MHC-classI,MHC-classII等)の変化をフローサイトメトリーで評価する。2腫瘍組織からMDSCを磁気分離とセルソーターの併用で分離し、iNOS,Arg1,VEGF,MMP9,S100A8,S100A9の発現についてリアルタイムPCRで解析する。3.上記の結果、腫瘍組織内のMDSCの形質変化が確認されたら、それら成熟型CD11b,Gr-1陽性細胞による腫瘍組織内での免疫応答を評価するため、腫瘍組織内のT細胞上の活性化マーカーである4-1BB、CD69、Granzyme Bの発現、またT細胞の細胞内染色によるIFN-gammaの発現をフローサイトメトリーで評価する。MDSCをin vivoにおいて選択的に標的する方法について解析を行い、化学療法剤であるゲムシタビンの投与が、口腔癌組織内においてMDSCを選択的に標的としている可能性を見出した。ゲムシタビンのMDSCに対する選択的効果は、すでに他のマウスモデルなどでは報告があり、申請者もマウス口腔癌モデルにおいては、ゲムシタビンの投与により腫瘍組織内でCD4陽性T細胞、CD8陽性T細胞、Tregの割合は変化せずにMDSCとB細胞のみの割合を有意に低下させる効果を確認した。さらに、このゲムシタビン投与のマウスでは、これら免疫抑制性細胞集団の低下に加えて、T細胞免疫応答の増強が確認され、腫瘍組織内へのT細胞の集簇も確認された。これらの結果は、MDSCを含めた免疫抑制性集団の質的、量的変化が抗腫瘍効果を増強する可能性を示唆したものである。形質変化したMDSCを用いた口腔癌マウスモデルを用いた治療実験を行う。これまでの基礎的解析をもとに口腔癌マウスモデルを用いた治療実験を行い成熟型CD11b,Gr-1陽性細胞の抗腫瘍効果を評価する。担癌マウスの腫瘍組織や各種臓器より分離したMDSCをin vitroで形質変化を誘導し、さらにそれらを担癌マウスへ投与する。この投与されたMDSCが抗腫瘍効果を発揮するかどうか解析を行う。これまでに様々な方法が行われているが、その多くで効果が不十分だとされ、その理由として癌組織における免疫抑制性集団の存在が考えられる。本研究は、それらの抑制性集団の性質を効率よく利用することに工夫を施した手法の開発であり、効果的な新規免疫治療法の開発が期待されると思われる。
低温・強磁場下における金属材料の変形および破壊挙動に関する研究

1.オ-ステナイト系ステンレス鋼の極低温マルテンサイト変態に及ぼす磁場および弾性応力・磁場同時付加の影響:SUS304L、316LN鋼において調べ、前者では磁場によってα'マルテンサイトの生成が促進されることが明らかになった。後者では応力と8テスラまでの磁場を同時に付加してもα'マルテンサイトは生成しなかった。前者において応力と磁場の付加的な効果は認められたが、明確な相乗的な効果は認められなかった。これらの鋼を冷却しただけで生じるマルテンサイト変態に関して提案されている機構の中に、α'マルテンサイトがεマルテンサイトを経由して生成するというものがあるが、磁場下ではα'マルテンサイトが直接生じることが示された。2.オ-ステナイト系ステンレス鋼とアンバ-合金に近い組成を有したFeーNi合金の極低温におけるマルテンサイト変態に及ぼす塑性変形と磁場の影響:磁場をかけないでも極低温で変態する鋼において、磁場によってα'マルテンサイトの量が多くなった。無磁場の場合との量の違いは、ステンレス鋼では塑性歪量が増すにしたがって大きくなる傾向が認められたが、アンバ-合金では大きくならない。これはステンレス鋼では塑性変形によってα'マルテンサイトだけではなくεマルテンサイトも生じるが、磁場がこのεマルテンサイトのα'マルテンサイトへの変態を促進させるためと考えられる。3.オ-ステナイト系ステンレス鋼とアンバ-合金に近い組成を有したFeーNi合金の極低温セレ-ション変形に及ぼす磁場の影響:磁場によりセレ-ションの振幅が大きくなる傾向が認められた。この原因としては、磁場による耐力の上昇が考えられたが、マルテンサイト変態による潜熱の影響は研究に用いた鋼の範囲ではあるにしても小さいことが計算機シミュレ-ションによって示された。強磁場下における金属材料の変形挙動を観察する前に、強磁場がかからない状態でオ-ステナイト系ステンレス鋼(SUS 304L、SUS 316LN)を極低温(液体ヘリウム温度)に保持し、弾性限度内応力を付加したときのマルテンサイト生成の様子を観察した。その結果、SUS 304鋼では、液体ヘリウム温度においても等温マルテンサイトの生成が認められ、その生成速度は付加応力、溶体化処理温度の増加とともに増すことが明らかになった。SUS 316LN鋼では、液体ヘリウム温度で塑性変形させるとマルテンサイトが誘起されるが、弾性限度内の応力付加では、マルテンサイトは生じなかった。次に、引張試験試験等材料試験における歪の検出を、極低温・強磁場下で行う方法に関して検討した。一般には、磁場中で歪を検出するためには、専用の歪ゲ-ジを用いたうえリ-ド線を撚るなどの対策が必要とされている。しかし、歪の検出に本研究で使用するクリップオンゲ-ジは、手持のMTS社製のもので、極低温での使用は保証されているが強磁場下での使用は保証されていない。当初強磁場下にクリップオンゲ-ジを置くと出力にかなりのノイズが生じ、測定に支障をきたした。種々試みた結果、そのようなクリップオンゲ-ジを用い、しかも、ゲ-ジからのリ-ド線を撚り線にしなくても、ゲ-ジ電圧を十分小さくすることによって、8テスラの磁場をかけてもノイズを十分減らすことが可能であることを見いだした。現在、マルテンサイト変態、変形挙動を、極低温・強磁場下で調べているところである。1.オ-ステナイト系ステンレス鋼の極低温マルテンサイト変態に及ぼす弾性応力の影響:SUS304L、316LN鋼において調べたが、後者ではマルテンサイトが生成しなかった。前者ではマルテンサイトの生成量が増した.その増加の程度に、応力が大きくなるにしたがって減少する傾向が認められた.2.オ-

ステナイト系ステンレス鋼の極低温マルテンサイト変態に及ぼす磁場および弾性応力・磁場同時付加の影響:SUS304L、316LN鋼において調べ、前者では磁場によってα'マルテンサイト(α')の生成が促進されることが明らかになった.後者では応力と8テスラまでの磁場を同時に付加してもα'は生成しなかった.前者において応力と磁場の付加的な効果は認められたが、明確な相乗的な効果は認められなかった.3.極低温におけるマルテンサイト変態に及ぼす塑性変形と磁場の影響:磁場をかけないでも極低温で変態するオ-ステナイト系ステンレス鋼とアンバ-合金に近い組成を有したFeーNi合金において、磁場によってα'の量が多くなった.無磁場の場合との量の違いは、ステンレス鋼では塑性歪量が増すにしたがって大きなくる傾向が認められたが、アンバ-合金では大きくならない.これはステンレス鋼では塑性変形によってα'だけでなはなくεも生じるが、磁場がこのεのα'の変態を促進させるためと考えられる.4.極低温セレ-ション変形に及ぼす磁場の影響:オ-ステナイト系ステンレス鋼とアンバ-合金に近い組成を有したFeーNi合金のセレ-ションの振幅が磁場により大きくなる傾向が認められた.この原因としては、磁場による耐力の上昇が考えられたが、マルテンサイト変態による潜熱の影響は研究に用いた鋼の範囲ではあるにしても小さいことが計算機シミュレ-ションによって示された.
増殖組織特徴的遺伝子を標的とした革新的眼内増殖抑制治療戦略の体系的構築

後天視覚障害の上位を占める糖尿病網膜症、加齢黄斑変性などの増殖性疾患においては、網膜の上下に生じる線維(血管)増殖組織が主要病態である。我々は、増殖組織の進展に関する遺伝子レベルの知見を蓄え、新しい分子標的療法を開発する目的で、ゲノムワイド遺伝子発現解析を行い、約100の増殖組織特徴的遺伝子群の抽出に成功した。本研究では、増殖組織特徴的遺伝子群のうち、マトリセルラー蛋白であるペリオスチとテネイシンCを標的とした革新的一本鎖RNAによる分子標的薬を作成し、In vitro、In vivoモデル系で網膜上下の線維血管増殖に対する抑制効果を確認した。両分子標的薬は臨床で使用可能であると考えられた。眼内増殖性疾患の増殖組織を用いたゲノムワイドのマイクロアレイ・EST解析によってすでに抽出された活動性増殖組織特徴遺伝子群のうち、マトリセルラー蛋白であるペリオスチンを標的とし、RNA干渉を用いてその発現を抑制する新規1本鎖核酸医薬(NK0144)の脈絡膜増殖組織形成抑制効果を検討した。In vitroのアッセイ系を脈絡膜増殖組織においてペリオスチンを産生している主な細胞と考えられる培養ヒトRPE細胞を用いて行った。TGFβ2刺激によるペリオスチン発現増幅下で亢進するRPE細胞の増殖、接着、遊走それぞれをNK0144により抑制出来るかを検討した。NK0144によりRPE細胞の増殖、接着、遊走がそれぞれ有意に抑制された。In vivoではマウスレーザーCNVモデルを用いてNK0144の脈絡膜増殖組織に対する作用を検討した。CNVモデルではレーザーによる血管新生誘導後にペリオスチンの発現が増大し、レーザー後14日目で発現が最大となった。またその発現は蛍光免疫染色でRPE細胞と共染することを確認した。ペリオスチンノックアウトマウスではレーザーにより誘導された初期のCNV、後期の脈絡膜線維組織ともに野生型に比べて減少しておりペリオスチンが脈絡膜増殖組織形成を促進していると考えられた。このモデルにFITCで標識したNK0144を硝子体内投与したところ、投与後24時間からRPE細胞への到達を認め、少なくとも120時間までは残存していることを確認した。また、NK0144はこのモデルにおけるRPE細胞のペリオスチン発現を有意に抑制していることも確認した。黄斑円孔、黄斑上膜、PDR患者の硝子体手術の際に硝子体サンプルを採取した。ELISA法により硝子体中のテネイシンC、ペリオスチンとVEGFを定量した。また、手術中に採取した増殖組織や、マウス酸素負荷網膜血管新生(OIR)モデル網膜を用いてテネイシンC、αSMA、CD34、CD31、GFAP、integrinαVの免疫染色を行った。培養ヒト血管平滑筋細胞(VSMC)を低酸素暴露後、テネイシンC遺伝子発現を定量した。さらに培養ヒト網膜血管内皮細胞(HREC)を用いて、テネイシンC蛋白の増殖、遊走、管腔形成への効果を検討した。PDR硝子体ではコントロールと比較して、テネイシンC濃度が有意に高値であった(p<0.01)。PDRの疾患責任分子であるペリオスチンとテネイシンCの硝子体中濃度は有意に相関した(p<0.01、r=0.439)が、VEGFとテネイシンCは相関がなかった(p<0.05、r=0.181)。増殖組織を伴うPDRでは、増殖組織のないPDRに比し有意にテネイシンC濃度が高値であった(P<0.05)。増殖組織の免疫染色では、テネイシンCはαSMAおよびCD34陽性細胞上のintegrinαVと共染色を認めた。また、マウスOIRモデルにおいて、テネイシンCは虚血網膜内のαSMA陽性細胞や網膜上新生血管中のαSMAおよびCD31陽性細胞と共染された。培養VSMCの低酸素暴露後3時間でテネイシンC遺伝子の発現は有意に高値を示した(P<0.05)。さらにテネイシンCは容量依存的にHRECの増殖、遊走、管腔形成を促進した。テネイシンCは虚血網膜中の血管平滑筋や網膜新生血管の周皮細胞から産生され、integrinαV受容体を介してパラクライン的に網膜血管新生を促進する可能性が示唆された。テネイシンCは網膜前血管増殖に促進的に作用することを明らかにできた。テネイシン抑制二本鎖核酸の配列の最適化も順調にすすんでいる。国内、国際学会で発表を行い、成果を発信した。さらに脈絡膜繊維血管増殖とテネイシンCの関与についても順調に検討が進んでいる。ペリオスチンの網膜血管新生における役割について検討した。虚血網膜血管新生モデルにおいて網膜血管新生誘導時にペリオスチンnkRNAを硝子体内投与した。5日後に網膜血管新生がコントロールに比べて有意に抑制されることを確認した。in vitroではIL-13誘導性の血管内皮細胞の増殖、遊走、管腔形成をペリオスチンnkRNAは濃度依存的に抑制した。テネイシン-Cの脈絡膜新生血管形成への役割について検討した。加齢黄斑変性患者の脈絡膜新生血管膜とレーザー誘導マウス脈絡膜血管新生モデルを用いた蛍光免疫染色では、テネイシンCはα-SMA、パンサイトケラチン、CD31、CD34、インテグリンαVと共染色した。同マウスモデルでは、レーザー照射後3日目でテネイシンCのmRNAおよびタンパクの発現上昇を認めた。In vitroでは、テネイシンCはヒト網膜色素上皮細胞の増殖を促進し、接着を抑制した。

さらに、テネイシンCはヒト微小血管内皮細胞の増殖、接着、遊走、管腔形成をすべて促進した。これらの促進効果はインテグリンαV阻害剤であるシレンジタイドで阻害された。ヒト網膜色素上皮細胞はTGF-β2によりテネイシンCを発現し、ヒト網膜色素上皮細胞馴化培地はヒト微小血管内皮細胞の増殖、管腔形成を促進した。さらに、その促進効果は馴化培地にテネイシンC siRNAを導入することで阻害された。テネイシンCノックアウトマウスやテネイシンC siRNAを硝子体注射したマウスでは脈絡膜新生血管の体積は有意に減少した。これらの結果より、形質転換した網膜色素上皮細胞によりテネイシンCは分泌され、インテグリンαVを介して傍分泌様式で脈絡膜新生血管の発達に関与していると考えられる。従って、テネイシンCは脈絡膜血管新生に対する治療標的となる可能性があると考えられた。後天視覚障害の上位を占める糖尿病網膜症、加齢黄斑変性などの増殖性疾患においては、網膜の上下に生じる線維(血管)増殖組織が主要病態である。我々は、増殖組織の進展に関する遺伝子レベルの知見を蓄え、新しい分子標的療法を開発する目的で、ゲノムワイド遺伝子発現解析を行い、約100の増殖組織特徴的遺伝子群の抽出に成功した。本研究では、増殖組織特徴的遺伝子群のうち、マトリセルラー蛋白であるペリオスチとテネイシンCを標的とした革新的一本鎖RNAによる分子標的薬を作成し、In vitro、In vivoモデル系で網膜上下の線維血管増殖に対する抑制効果を確認した。両分子標的薬は臨床で使用可能であると考えられた。in vitroでは培養ヒトRPE細胞、in vivoではマウスレーザーCNVモデルを用いた脈絡膜増殖組織に対するペリオスチンを標的とした新規1本鎖核酸の効果と安全性に関する検討はすでに終了しており、良好な結果を得ることが出来ている。国内、国際学会で発表を行い、論文発表まで初年度で行うことが出来た。網膜前血管増殖に関する新規1本鎖核酸の効果に関する解析も進行中であり、今年度も論文発表までを目標とし順調にプロジェクトが進んでいる状況である。1.ペリオスチンnkRNAの網膜前血管増殖抑制効果:マウスOIRモデルを用いて、血管新生誘導時にペリオスチンnkRNAを硝子体内投与する。投与5日後に、網膜前血管増殖抑制効果を定量化し、ペリオスチンsiRNA、中和抗体、スランブル配列nkRNA投与群との比較検討も併せて行う。2.ペリオスチンnkRNAと抗VEGF抗体の相加的効果の評価:マウスCNVモデル、OIRモデルそれぞれにおいて血管新生誘導時にペリオスチンnkRNAと抗VEGF抗体の同時硝子体内投与を行い、網脈絡膜増殖組織抑制効果を定量化するとともに、ペリオスチンnkRNA単独及び抗VEGF薬単独投与群と比較検討する。3.テネイシンC標的nkRNAの網脈絡膜線維血管増殖の抑制効果の検討:In vitroアッセイ系での最適化テネイシンC nkRNAの細胞増殖能、遊走能、接着能、管腔形成の抑制効果の評価、In vivo OIR、CNVモデルでのnkRNAのテネイシンC発現抑制効果および線維血管増殖組織抑制効果の評価を順次行う。また、テネイシンC nkRNAとペリオスチンnkRNAや抗VEGF抗体の同時投与による増殖抑制の増強効果についても検討する。
シクロオキシゲナーゼ2選択的阻害薬がシスプラチン起因性腎障害に与える影響の検討

申請者らは過去の研究において抗悪性腫瘍薬シスプラチン(CDDP)の代表的な副作用である腎機能障害が非ステロイド性消炎鎮痛薬(Non-Steroidal Anti-Inflammatory Drugs; NSAIDs)の併用により悪化することを明らかにした.NSAIDsはがん患者の解熱・鎮痛に汎用されるため,CDDPとの併用回避目的の中止は患者の鎮痛・解熱コントロール悪化に直結する.しかしながらNSAIDsによるCDDP起因性腎障害の悪化については詳細が不明である.CDDPとNSAIDsが併用可能となればがん患者の生活の質の向上が期待できるため臨床研究,基礎研究の両面から本問題の解決に取り組む.申請者らは過去の研究において抗悪性腫瘍薬シスプラチン(CDDP)の代表的な副作用である腎機能障害が非ステロイド性消炎鎮痛薬(Non-Steroidal Anti-Inflammatory Drugs; NSAIDs)の併用により悪化することを明らかにした.NSAIDsはがん患者の解熱・鎮痛に汎用されるため,CDDPとの併用回避目的の中止は患者の鎮痛・解熱コントロール悪化に直結する.しかしながらNSAIDsによるCDDP起因性腎障害の悪化については詳細が不明である.CDDPとNSAIDsが併用可能となればがん患者の生活の質の向上が期待できるため臨床研究,基礎研究の両面から本問題の解決に取り組む.
巨視的物体の量子理論に対するワイヤ振動を利用した検証実験

本研究は、拡張量子力学理論の1つとして有望視されているCSL模型に対して、実験的な検証を行うことを目的としている。量子力学は、原子・分子といった微視的な物理の記述に対し成功を収めてきている。一方、我々の目で見えるような巨視的な物体においても量子力学が適用可能であるかは必ずしも自明ではない。本研究では、ワイヤのバイオリンモード振動を精密に計測し、熱変動からのずれを見ることでCSLモデルに起因するエネルギー散逸を探査する、という研究である。2018年度までに、その測定原理や測定セットアップの検討・製作を進め、常温下での予備的な測定を行った。その結果、装置全体の動作とワイヤ振動の測定を達成した。その一方で、得られたデータを解析した結果、測定された変動は熱雑音レベルには到達しておらず、地面振動の影響を受けていることが示唆された。これらの結果は、防振装置の要求値設定と、設計に生かされることになる。それを含めて、今年度までの研究で得た知見は、今後の本格的な測定セットアップの設計と製作に生かされることになるまた、それと並行して、2018年度には、より高い信号-雑音比を達成するために、低温下での測定を実現するための準備を進めた。4k程度にまで冷却できる小型の真空クライオスタットの設計検討、およびその装置の製作を進めた。その結果、内部シールドと冷凍機を除く、真空装置・外部シールド装置などを組み合わせたセットアップの性格を完了させた。当初の計画に従って、ワイヤの振動を測定する装置を設計・製作し、最初の測定を進めた。その結果は、次のステップで製作する本格的な装置の設計に生かされることになる。これまでに得られた知見をもとに、本格的な測定装置の設計と製作、測定実験を進める。そこで得られたデータを解析することで、CSL理論に対する上限値を与えることを目指す。また、より高い信号-雑音比での測定を目指し、低温下で測定を行うための準備を進める。
極限状態におけるトライボ現象の解明およびその工学的応用

極限状態として摩擦素材の降伏応力以上の接触面圧条件を考える。この条件は主に,塑性加工等においてみられる。本研究では摩擦対の一方を工具材,もう一方を被加工材に対応するものとし,各種亜鉛めっき鋼板を用い,しごき形摩擦試験機を用いて検討した。めっき層の変形特性あるいは摩擦特性が変形しながら摩擦を行う場合の摩擦挙動に著しく影響を及ぼす。本研究により、次の様な結論が得られた。(1)GA,GAE材はしごき加工中にめっき層の破壊を生じる。破壊により生じた亀裂が潤滑剤を流出させ,油膜の維持が困難なため,GA,GAE材の摩擦係数はめっき層本来の摩擦数が支配的である。そのため,しごき率の変化,潤滑剤粘度の増加に対しても摩擦係数の変化は小さい。(2)EL材はしごき加工中に,めっき層の破壊を生じるが破壊の形態はGA,GAE材と異なる。また破壊により生じた割れの容積は比較的小さいため各加工条件による潤滑剤の影響は,GA,GAE材より受け易い。ただしめっき層自身の摩擦係数が低いため加工条件の変化に対する変動としてはGA,GAEと同様に小さい。(3)EG材はめっき層が母材の変形に追随し易いため,しごき加工中にめっき層の破壊を生じない。破壊層を生じないために,しごき加工中の摩擦係数は潤滑剤の摩擦係数が支配的となる。めっき層自身の摩擦係数はGA,GAE,EL材より高いものの潤滑剤の影響はGA,GAE,EL材より受け易いため,潤滑剤粘度の増加により摩擦係数の大小は逆転する。(4)硫黄系添加剤は表面にZnを持つものに対して,リン系添加剤はFeを持つものに対してより高い摩擦低減効果を示す。なお、摩擦係数低減効果はリン系添加剤の方が高い。高圧.高速摩擦試験機の試作については,本体の製作がすでに終了し,予備実験を行っている。試験機の基本的性能を明確にするため,軟鋼を素材とし,SKD11合金工具鋼との組合せで,種々の摩擦条件で試験を行っている。低速摩擦試験では,現有のしごき形摩擦機を用いて,亜鉛めっき鋼板,ニッケルめっき鋼,銅めっき鋼板の摩擦試験を行った。いずれの材料の場合も,しごき行程に対する摩擦係数の変化を明らかにした。さらに,摩擦面の光学顕微鏡観察も行った。現在,さらに詳細な観察をSEM,EPMA,ESCA等を用いて行っている。以下に亜鉛めっき鋼板の場合の主な結果をまとめて述べる。(1)EL材(下層:Fe15-Zn85電気めっき,上層:Fe85-Zn15電気めっき)では,低粘度潤滑油を用いた高しごき率条件でも,摩擦係数は低く,摩擦後の素材表面は滑らかである。(2)GAE材(下層:合金化溶融亜鉛めっき,上層:Fe85-Zn15電気めっき)では,EL材と同様,低粘度油高しごき率条件で低摩擦係数となるが,低しごき率でもめっき層のはく離が生じ,粗悪な表面となる。(3)GA材(合金化溶融亜鉛めっき)では,高しごき率では,高粘度油潤滑でもめっき層のはく離が生じ,劣悪な面となる。(4)EG材(電気亜鉛めっき)では,高しごき率でも高粘度油を用いれば,低摩擦係数を示し,めっき層は強固ではく離し難く,摩擦後も非常に滑らかな面となる。

今後は,主に画像処理装置(本科学研究費にて購入)を用いた表面の観察を行い,摩擦現象の定量的把握を試みる。極限状態として摩擦素材の降伏応力以上の接触面圧条件を考える。この条件は主に、塑性加工等においてみられる。本研究では、摩擦対の一方を工具材に対応したものとし、もう一方の摩擦対は被加工材に対応するものとし、各種亜鉛めっき鋼板を用い、しごき形摩擦試験機を用いて検討した。めっき層の変形特性あるいは摩擦特性が変形しながら摩擦を行う場合の摩擦挙動に著しく影響を及ぼす。本研究により、次の様な結論が得られた。(1)GA,GAE材はしごき加工中にメッキ層の破壊を生じる。破壊により生じた亀裂が潤滑剤を流出させ、油膜の維持が困難なため、GA,GAE材の摩擦係数はメッキ層本来の摩擦係数が支配的である。そのため、しごき率の変化・潤滑剤粘度の増加に対しても摩擦係数の変化は小さい。(2)EL材はしごき加工中に、メッキ層の破壊を生じるが破壊の形態はGA,GAE材と異なる。また破壊により生じたわれの容積は比較的小さいため各加工条件による潤滑剤の影響は、GA,GAE材より受け易い。ただし、メッキ層自身の摩擦係数が低いため加工条件の変化に対する変動としてはGA,GAE材と同様に小さい。(3)EG材はメッキ層が母体の変形に追随し易いため、しごき加工中にメッキ層の破壊を生じない。破壊層を生じないために、しごき加工中の摩擦係数は潤滑剤の摩擦係数が支配的となる。メッキ層自身の摩擦係数はGA,GAE,EL材より高いものの、潤滑剤の影響はGA,GAE,EL材より受け易いため潤滑剤粘度の増加により摩擦係数値は逆転する(4)硫黄系添加剤は、表面にZnを持つものに対して、リン系添加剤はFeを持つものに対して、より高い摩擦低減効果を示す。但し、摩擦低減効果は、リン系添加剤の方が高い。