hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ミクロ環境史の復元手法による北極圏における温暖化の先住民社会への影響分析

中低位度地帯と比べて温暖化の高い指標が見られる北極圏において、先住民社会の文化・社会システムに着目し、近過去から現在の環境変動がどのような影響をもたらしているのかを分析した。その結果、内陸部の大河川流域(レナ川)にあっては、湿潤化が進み、春の融氷雪洪水および夏の降雨洪水が増加しており、このことは従来春の融氷洪水を前提にした牧畜生業に危機をもたらしていた。一方、海岸部(アラスカ沿岸)は乾燥化が進み、また従来から低地・氾濫原の利用は限定的のため深刻な被害はでていないことが判明した。気候変動の地域研究においてはミクロ環境における自然ー社会の相互作用を学際的に調査分析することが有効であることを示した。初年度の目的は、(1)衛星データ収集のスケール・時期・方法の確定と人類学調査の関係づけ、(2)文献による準備研究、(3)予備的フィールドワークの実施といった課題を通して、研究体制の確立と予備的研究の実施であった。その成果は、(1)シベリア・レナ川流域の春の雪氷融解洪水の衛星画像収集方法について確立した。洪水の発生の場所と時間については、現地新聞の洪水記事から特定値を入手して探索することが効果的方法であることがわかった。しかし地域社会レベルの実態を衛星画像分析する場合は、現地新聞からの時空情報を元にしても、観測頻度の高いランドサットですら洪水の検出確率は23%程度だった。これに代わって数値標高モデル(DEM)を用いた浸水域の推定を行ったところ、浸水域の変化を面的に捉えることが有効であることが判明した。この分析結果は、地域社会の人類学調査と対応させること可能であることを明らかにした。(2)北極圏について多くの関連文献がでており、それらを収集分析し、地域情報を充実させると共に、また温暖化の人類学についての理論的考察を行った。(3)予備的な現地調査は、人類学分野は5月にシベリア・レナ川中流域(別予算)、3月にアラスカで実施した。それらを通して、洪水や海岸浸食に関わる在来知・被災実態についての行動・語彙データについて収集し、地域社会レベルで洪水がどのような災害なのかについての観念及び実態的な把握をおこなう方法を確立した。また土木計画学分野では、河川湖沼の凍結と融解の物理的メカニズムを明らかにするための国内予備調査(北海道・天塩川)を行った。その過程で国内での河川工学の専門家との共同調査体制を構築することができた。これらを通して、メンバー間の役割分担と相互研究協力体制を確立するとともに、2年目以降の本格的調査研究を実施する体制を整えた。今年度の目的は現地調査をふくむ本格的な調査研究の開始と、分野間の協力関係を明確にする事であった。このため(1)DSM(数値地表モデル)レナ川洪水推定マップを作成と人類学調査への応用法の検討、(2)シベリア及びアラスカの先住民の環境認識・在来知についての文献研究、(3)河川湖沼の凍結と融解についての物理メカニズム解明のための分析をそれぞれの分野がすすめるとともにその成果の相互参照の枠組みを確立する事を行った。(1)SARの衛星画像分析で浸水範囲が把握できることが判明した。その際に有効パラメーターは体積散乱・らせん散乱・コヒーレンス(HH+VV - HH-VV)だった。また人類学分野で実施されていた近過去5年間の現地新聞記事の洪水記事の分析からは流氷の推移情報が復元できた。これで衛星データと文献データの相互参照が可能となる枠組みを確立した。(2)カナダ・アラスカ・シベリアで調査を行った。アラスカについては地域洪水史と現地での土地利用形態に関わる知識の関係を調べる事で春季洪水と当該地域社会の関係がわかるとの見通しを得た。カナダの場合より広域的に調査を進める必要がある事がわかった。このことで北米側とシベリア側の人類学調査成果が比較可能な形で提示できるとの見通しを得た。シベリアの洪水に関わる在来知については、現地語であるサバ語のなかに見られる河川凍結と融解に関わる語彙を体系づけ、洪水に対する現地社会の認識枠組みを分析できる見通しを得た。(3)については担当者が東日本大震災の影響もあり、現地調査によって十分研究を進展させられなかった。しかし土木計画学分野での適応・脆弱性・レジリアンスについて概念の再検討を行い、人類学分野との接合の可能性について一定の見通しを得た。全体としてまとめれば、それぞれの専門分野の調査研究が進捗すると同時にその相互のかみ合わせについて一定の見通しを得られた事が今年度の最も大きな成果である。

今年度は、最終年度として、人類学調査結果と衛星画像分析などによる文理融合研究の成果取りまとめを行うとともに、シベリアと北米の地域間比較を行い、地球温暖化が北極圏先住民社会に及ぼす影響について総括を行った。成果の一つは、事例の一つであるレナ川中流域の解氷洪水の現象を全球と局所の関係性を踏まえ解明したことである。北極増振による地球レベルの積雪・水文プロセスと同期する形で、レナ川中流域は湿潤化が進んでおり、それが近年のレナ川の洪水現象に寄与している。しかし地域住民社会への影響は、単に水害という形では現れない。地域のサハ人社会は、解氷と短期間の水量増加に基づく河川氾濫原の生態活性化を前提にした生業文化を形成し、近年の洪水増加は社会に悪影響を及ぼしていなかった。しかし湿潤化は解氷洪水の後に発生する融雪洪水、夏の降雨洪水の増加にも寄与し、これは土泥を含む水量増加が長期化することで草地の成育に悪影響を及ぼし、それが地域社会の適応の限界を生み出していることが判明した。一方、北米との調査からは、シベリアとは逆に乾燥化が進んでおり、洪水は減少しあっても部分的な現象であった。アラスカ先住民やカナダ先住民の場合、そもそも氾濫原資源を利用しない生業適応が特徴であった。北米とシベリアの比較から分かったのは、先住民社会にあって狩猟採集などの動物資源に依存する生業適応の場合、1960年代以降の定住化政策の結果、部分的には適応の限界が見られる場合もあるが、全体として現時点での気候変動=温暖化には十分対処していることである。しかし河川氾濫原の植物資源利用する生業の場合、温暖化は住民社会に大きな影響を与えつつある。言い換えれば人間の自然利用において、家畜動物などを通して、人間が直接摂取不可能な資源を利用する場面において、人間社会の脆弱性が顕在化するということになる。今年度は人類学的フィールドワークによるデータ収集を行うとともに、人類学調査結果と衛星画像分析の組み合わせを本格的におこなった。具体的には、#1.アラスカおよびカナダ極北圏における人類学調査を本格的に行い、シベリアとの比較可能なデータの収集。特にカナダ・ユーコン準州における先住社会の事例研究において展開があった。洪水の事例報告があり、春の雪融け洪水の実態と、先住民カスカの人々の対応を明らかにした。この中でカスカの人々にとっての洪水が、定住化や気候変動に伴い、比較的最近になって対応を迫られるようになった現象であることが指摘され、一方で伝統的な野外生活の知識や技術を使いながら対応している様子が示された。さらにユーコン先住民の5つの言語グループにおける水に纏わる語彙の分析をすることで、雪や氷に関する多様な表現がある一方洪水を示す単語は単独ではないなど、先住民の水に関する認識を明かすための指標となることが示唆された。#2.シベリアのサハ人社会における春季洪水にたいする在来知に関わる論文を執筆と補足的調査については在来知と環境適応について論文を執筆した。また9月に現地調査を実施し川の中州利用についての民族誌情報を収集した。#3.現地新聞記事の情報を報告としてまとめると共に、春洪水の進捗状況を衛星画像分析と対比する事で、洪水の特徴を人類学・リモートセンシング・河川工学の学際的分析結果として国際学会で発表した。について分析。#
極低炭素濃度域における溶鉄、溶融鉄ークロム合金の脱炭反応の速度論的研究

1.アルゴルー酸素混合ガス吹付けによる溶鉄の低炭素濃度域の脱炭の場合、比較的低酸素分圧においても溶鉄表面に酸化膜が生成する。この酸化膜が脱炭速度を低下させることを明らかにし、酸化膜における速度過程を考慮した反応モデルにより説明した。2.マグネシア、アルミナ、カルシアるつぼを用い、るつぼ材酸化物との反応による溶鉄の脱炭実験を行った。脱炭速度は酸化物によって変化し、炭素濃度が100ppm以上においては、脱炭速度は炭素濃度に依存せず、それ以下になると炭素濃度の減少とともに変化することを明らかにした。酸化物の解離反応は、反応界面におけるCO生成反応などを考慮した反応モデルを構築し、実験結果を説明した。なお、多孔質るつぼの場合、るつぼーメタル界面で生成したCOガスはるつぼの気孔を透過し、温度低下によって炭素析出反応を起こし、るつぼ材中に炭素が蓄積することを示した。3.固体酸化物による溶鉄、溶融鉄ークロム合金の脱炭反応を促進するため、真空吸引脱ガス法を適用して極低濃度域における脱炭実験を行った。真空吸引脱ガス法は、内部を減圧にした多孔質管(酸化物)を浴中に浸漬し、浸化物ーメタル界面で生成したCOガスを迅速に吸引除去する方法である。多孔質管の酸化物成分としては、Al_2O_3、SiO_2、MnO、Fe_2O_3、Cr_2O_3などを用い、その組成および気孔率を種々変化させた。脱炭速度は酸化物の解離酸素圧が高く、ガス透過性がよいほど増加することを示した。Al_2O_3管に比較すると、Al_2O_3ーSiO_2管の場合の脱炭速度は非常に大きく、さらにSiO_2がムライト(3Al_2O_3・2SiO_2)として存在するよりクリストバライト(SiO_2)として存在する方がSiO_2の活量が大きく、脱炭速度がはやいことがわかった。なお、Al_2O_3ーFe_2O_3管の場合、メタルが管内の気孔に侵入する傾向があった。1.アルゴンー酸素混合ガス吹付けによる溶鉄の低炭素濃度域の脱炭の場合,比較的低酸素分圧においても溶鉄表面に酸化膜が生成する。脱炭を伴う場合と伴わない場合の全酸素反応速度(二脱炭速度+酸素吸収速度)を比較することにより,後者の場合には反応初期から酸化膜が生成して反応速度を低下させることおよび前者の場合には炭素濃度の低下とともに酸化膜が生成して反応速度を徐々に低下させることを明らかにした。これらの実験結果は,酸化膜における速度過程を考慮した反応モデルによりよく説明できた。2.固体酸化物による脱炭速度はマグネシア、アルミナ、カルシアの順に低下した。溶鉄の攪拌は脱炭速度に対してほとんど影響しなかった。炭素濃度>100ppmの場合,初期炭素濃度を変化させても脱炭速度はほとんど変わらないことから,酸化物の解離反応によって律速されると推定された。炭素濃度<100ppmの場合,脱炭速度は炭素濃度の減少とともに低下することにより,酸化物の解離反応、溶鉄一酸化物界面におけるCO生成反応などによって律速されると考えられ,反応モデルにより実験結果を説明した。

3.内部を減圧にした多孔質管(酸化物)を溶鉄中に浸漬し,固体酸化物による溶鉄の脱炭を促進する真空吸引脱ガス法を考案した。この方法により溶鉄の脱炭速度は大幅に増加し,炭素濃度は数ppm程度の極低濃度まで低下することを明らかにした。アルミナ-シリカ多孔質管を用いた場合、アルミナ多孔質管の場合より脱炭速度はかなり速かった。また,ガス透過性がよい多孔質管を用いることにより,脱炭速度が増加した。多孔質管内が減圧の場合,みかけの脱炭速度定数は常圧の場合に比較して約10倍大きかった。以上より、溶鉄の脱炭に対して真空吸引脱ガス法が有効であることが確認できた。1.固体酸化物による溶鉄、溶融鉄ークロム合金の脱炭反応を促進するため、真空吸引脱ガス法を適用して極低炭素濃度域における脱炭実験を行った。真空吸引脱ガス法は、内部を減圧にした多孔質管(酸化物)を浴中に浸漬し、酸化物ーメタル界面で生成したCOガスを迅速に吸引除去し、脱炭反応を促進させる方法である。多孔質管の酸化物としては、Al_2O_3、SiO_2、MnO、Fe_2O_3、Cr_2O_3などを用い、実験においては、多孔質管の酸化物組成および気孔率を種々変化させた。2.溶鉄の脱炭においては、主としてAl_2O_3管、Al_2O_3ー(1530%)SiO_2管(気孔率2030%)を使用し、管内部を約5mmHg以下まで減圧して実験を行った。Al_2O_3管に比較すると、Al_2O_3ーSiO_2管の場合の脱炭速度は非常に速く、溶鉄中の炭素濃度は10ppm以下(最低濃度3ppm)まで迅速に低下し、炭素濃度の経時変化は10ppm程度まで1次速度式によりよく整理できた。なお、実験中溶鉄中の酸素濃度はほぼ50ppm以下の低濃度に保たれていた。また、Al_2O_3ーSiO_2管の場合、SiO_2がムライト(3Al_2O_3・2SiO_2)として存在するよりクリストバライト(SiO_2)として存在する方がSiO_2の活量が大きく、脱炭速度がはやいことがわかった。以上より、溶鉄の脱炭速度は、多孔質管を構成する酸化物の解離酸素圧が高く、ガス透過性がよいほど増加することを明らかにし、さらに真空吸引脱ガス法により極低炭素、低酸素濃度域における溶鉄の脱炭を迅速に行えることを示した。3.極低炭素濃度域の溶融鉄ークロム合金の脱炭実験に対して真空吸引脱ガス法を適用した。多孔質管の酸化物には、Al_2O_3、Al_2O_3ー(1530%)Cr_2O_3を用い、脱炭速度を比較した。Al_2O_3Cr_2O_3管の場合、メタル中にCrが存在するため、Cr_2O_3の解離反応が抑制され、脱炭速度が減少する傾向があったが、真空吸引脱ガス法により、クロムを全く酸化させずに溶融鉄ークロム合金の脱炭を低炭素濃度まで行えることを示した。
高等植物シロイヌナズナにおけるD型アミノ酸の解析

近年の光学異性体分離技術の向上により、D-アミノ酸が、下等な生物ばかりでなく哺乳類にも存在し、さまざまな生理機能を有しているということが明らかになってきている。植物におけるD-アミノ酸に関する研究は、いくつかのD-アミノ酸が遊離または結合体として存在し、生長とともに含量が変化するという報告はあるものの、その生合成経路や代謝経路に関してほとんど明らかとなっていない。私たちは、モデル植物として利用されているシロイヌナズナのゲノム中に古細菌のアスパラギン酸ラセマーゼと相同性の高い遺伝子が存在することを見出した。植物は、進化の過程でD-アミノ酸を利用する能力を獲得したのではないかと想像され、シロイヌナズナにアスパラギン酸ラセマーゼが存在しているならば、D-アスパラギン酸(D-Asp)が存在し何らかの役割を果たしているのではないかと考えられる。そこで本研究では、シロイヌナズナを用いて、D-Aspや他のD-アミノ酸について、生長過程における含量変化を測定し、その結果から推定されるD-アミノ酸代謝関連遺伝子について機能を明らかにすることを目的としている。昨年度の成果により、シロイヌナズナにはD-アミノ酸を代謝することができるD-アミノ酸アミノトランスフェラーゼ(D-AAT)が存在していることが明らかになった。はじめに、14日間生育したシロイヌナズナを根および葉に分類し全RNAを抽出後、各部位におけるD-AATの発現および発現量について検討を行った。その結果、両部位にD-AATが発現していることが明らかになった。今後、D-AATの発現量について、リアルタイムPCRを行い定量したいと考えている。また、シロイヌナズナを通常生育する培地とD-Aspを添加した培地で各日数生育し、シロイヌナズナに含まれる16種のアミノ酸について定量を行った。その結果、D-Aspを添加した培地で生育したシロイヌナズナにおいて、Asp量の変動にともない、アルギニン、アスパラギン、グルタミンが著しく増加していることが観察された。さらに、今回定量を行った各アミノ酸のD体量については、現在、定量を行っている。近年の光学異性体分離技術の向上により、哺乳類体内に含まれるアミノ酸はL型のみではなくD型アミノ酸も高濃度に存在していることが明らかになってきた。しかし、その由来や生理学的役割については不明な点が多く関心が持たれている。私の研究により、モデル植物として利用されているシロイヌナズナにD-アスパラギン酸(D-Asp)が存在していることが明らかとなり、D-Aspを添加した培地で生育したシロイヌナズナでは発芽の段階で生育抑制が観察されるが、ある時期を過ぎると著しく成長することを観察している。そこで、D-Aspを添加した培地で生育したシロイヌナズナ中のアミノ酸を定量した結果、生育抑制の観察されたシロイヌナズナでは高濃度のD-Aspが存在しているが、著しい成長が観察された頃よりD-Aspは減少し、L-グルタミン酸(L-Glu)の増加が観察された。また、D-Asp以外のD-アミノ酸を定量した結果、D-GluやD-アラニン(D-Ala)を検出した。さらに最近、シロイヌナズナのゲノム中に細菌においてD-アミノ酸代謝に関与している遺伝子と相同性の高い遺伝子が存在していることが報告されている。これらの事より、シロイヌナズナは、生育抑制というD-Aspの毒性を軽減する代謝経路が存在しているのではないかと考えた。シロイヌナズナにおけるD-Asp代謝を明らかにする目的で、データベースからいくっかの遺伝子を推定し、大腸菌で発現させた組換えタンパク質について酵素学的性質の検討を行った結果、D-アミノ酸アミノトランスフェラーゼ(D-AAT)遺伝子をクローニングすることができた。D-AATの酵素学的性質を検討した結果、D-AATはL-アミノ酸に対しては活性を示さず、D-アミノ酸に対してのみ活性を示すことが明らかとなり、シロイヌナズナにおけるD-Aspの代謝にD-AATが深く関与している可能性が示唆された。

今後、D-AATの発現量について、リアルタイムPCRを行い定量したいと考えている。また、シロイヌナズナを通常生育する培地とD-Aspを添加した培地で各日数生育し、シロイヌナズナに含まれる16種のアミノ酸について定量を行った。その結果、D-Aspを添加した培地で生育したシロイヌナズナにおいて、Asp量の変動にともない、アルギニン、アスパラギン、グルタミンが著しく増加していることが観察された。さらに、今回定量を行った各アミノ酸のD体量については、現在、定量を行っている。
α線治療はなぜ効くのか？ーがん免疫から迫るー

本研究では、α線治療の治療効果にがん免疫の観点から迫る。α線放出核種の治療効果がこれまで基礎実験で予想されていたより高いことが臨床で示されつつある。この原因として、飛程が長いβ線治療ではがん細胞の周囲にあるT細胞・樹状細胞などの免疫細胞を巻きこみ死滅させる可能性があるが、飛程が短いα線治療では放射標識薬剤が結合したがん細胞のみに影響を与えるのではないかと発想した。さらに、α線治療では免疫細胞が保たれているという仮説に基づき、これまで例のない免疫チェックポイント阻害薬との併用療法についても検討を行う。
Ｔ細胞不活化経路をターゲットとする大腸癌肝転移の新規免疫療法の開発

2018年度は大腸癌肝転移のHVEM発現が予後に与える影響を検討すべく,腫瘍内浸潤リンパ球の免疫染色を施行した.また,原発巣のHVEMとの発現と転移巣のHVEM発現を比較し,同時性肝転移では両者の高発現が多い一方,異時性肝転移では両者の発現に相関がみられないことを発見した.これらはいずれも過去に論文報告されていない発見であり,HVEM発現のみに関わらず,大腸癌肝転移の同時性,異時性の生物学的多様性の考察における重要な発見と考えられた.大腸癌肝転移におけるHVEM発現は,大腸癌肝転移切除後の予後と相関し,HVEM高発現は腫瘍内浸潤リンパ球の減少と関連していることを発見しており,これらに上記に内容を加えて最終的な検討を開始した,これまでの期間に集約したデータをもとに論文作成し,英文校正の上で投稿を行った.具体的には英文誌,Annals of surgical oncology (インパクトファクター3.857)に投稿し,minor revisionの結果であった.現在revisionを行い,再提出の準備を進めている段階である.順調にいけば,2019年度内にはpublishされるものと予想される.また,これまでに集積したデータを用いて和文の依頼原稿「大腸癌肝転移の治療方針」を執筆し,現在in pressの状態である.今回集積した研究成果を発展させた研究テーマ「化学療法と免疫療法を融合させた新規治療」にて2019年度の科研費を獲得した.今後も本研究テーマを継続する予定である.近年,新たな癌治療戦略として免疫療法が注目されており,NK細胞などの受動免疫療法と,腫瘍抗原ペプチド投与などの能動免疫療法が行なわれているが治療効果が十分とは言い難い。新たな免疫療法のターゲットとしてB7/CTLA-4やPD-L/PD-1などのT細胞不活化経路があげられる。T細胞不活化経路は免疫応答の終息,恒常性の維持,過剰免疫の抑制など生体にとって極めて重要な機能を有している反面、腫瘍の免疫回避機構との関連が確認されている。抗PD-1抗体による悪性黒色腫、腎癌などへの治療はすでに臨床応用されおり、他癌腫の臨床試験も行われている。応募者らはこれまでに腫瘍の免疫回避機構および宿主の獲得免疫機構の包括的解明のなかで、T細胞不活化経路の重要性を見いだし,腫瘍における同経路の臨床的意義を明らかにしてきた.近年新たなT細胞不活化経路としてHVEM/BTLA,CD160経路が見いだされ.応募者らはヒト食道癌、肝細胞癌、大腸癌において腫瘍のHVEM高発現が独立した予後不良因子であることを発見し、HVEMによる腫瘍の免疫回避機構の機序についても報告した本年度は大腸癌肝転移データベースの作成、及び大腸癌肝転移の切除標本を用いて腫瘍のHVEM発現、及び予後、再発形式との比較検討を行った。データベースは完成し、それをもとに大腸癌治療成績について検討し、英文論文を作成、すでにpublishされている。また、大腸癌肝転移のパラフィンブロックの免疫染色を行い、HVEMの強発現が予後と逆相関することも確認した。今後はさらに腫瘍内浸潤リンパ球との関連の解析、新鮮凍結標本を用いたmRNAレベルでの解析を行い、大腸癌肝転移のおけるHVEM発現が予後不良と関連する病態について解明していく予定である。予定通り、パラフィンブロックを用いた免疫染色は完了した。当初の予想通り、HVEMが強発現している大腸癌肝転移は予後が有意に不良であった。また、大腸癌肝転移のデータベースが完成した。本研究を行うに当たり,当施設での大腸癌肝転移のデータベースを作成した.データベースの検討から,大腸癌肝転移に対する肝切除の効果,及び予後因子を検討し,英文論文2本,和文論文1本を作成し,すでに掲載された.本研究については,肝転移切除標本の免疫染色の評価,及び解析は終了していいる.現在はRNAレベルでの発言が解析できるか検討している.結果を解析し,論文作成を行い,平成30年度中には論文投稿の予定である.掲載和文論文1誌上ディベート(第1回)切除可能大腸癌肝転移の治療方針手術先行VS.術前化学療法手術先行の立場から消化器外科(0387-2645)40巻6号Page954-962学会発表:大腸癌肝転移に対する治療戦略当科における大腸癌肝転移に対する手術先行治療の現状と今後の課題日本消化器外科学会総会72回,手術先行治療の治療成績からみた肝切除術前化学療法の適応について,日本外科学会定期学術集会抄録集117回、術前因子からみた大腸癌両葉多発肝転移に対するベストの治療戦略日本臨床外科学会雑誌(1345-2843)77巻増刊Page494データベースは完成し,主要な結果は判明している.あとは副次的な実験の追加を行い,終了次第,実験結果の解析中を行う.解析が終了すれば,論文作成,投稿を行う予定である.2018年度は大腸癌肝転移のHVEM発現が予後に与える影響を検討すべく,腫瘍内浸潤リンパ球の免疫染色を施行した.また,原発巣のHVEMとの発現と転移巣のHVEM発現を比較し,同時性肝転移では両者の高発現が多い一方,異時性肝転移では両者の発現に相関がみられないことを発見した.

これらはいずれも過去に論文報告されていない発見であり,HVEM発現のみに関わらず,大腸癌肝転移の同時性,異時性の生物学的多様性の考察における重要な発見と考えられた.大腸癌肝転移におけるHVEM発現は,大腸癌肝転移切除後の予後と相関し,HVEM高発現は腫瘍内浸潤リンパ球の減少と関連していることを発見しており,これらに上記に内容を加えて最終的な検討を開始した,これまでの期間に集約したデータをもとに論文作成し,英文校正の上で投稿を行った.具体的には英文誌,Annals of surgical oncology (インパクトファクター3.857)に投稿し,minor revisionの結果であった.現在revisionを行い,再提出の準備を進めている段階である.順調にいけば,2019年度内にはpublishされるものと予想される.また,これまでに集積したデータを用いて和文の依頼原稿「大腸癌肝転移の治療方針」を執筆し,現在in pressの状態である.今回集積した研究成果を発展させた研究テーマ「化学療法と免疫療法を融合させた新規治療」にて2019年度の科研費を獲得した.今後も本研究テーマを継続する予定である.今後はHVEM発現と他の臨床病理学的因子との関連、及び腫瘍内浸潤リンパ球との関連について検討する予定である。予想通り、HVEMが腫瘍免疫の制御に関わっていれば、in vitroでの実験を開始する予定である。エフォートを確保し,本年度中の論文アクセプトを目標に残りの実験を行う.さらに迅速に結果の解析,論文作成を行う.既に支出した金額で本年度の研究が行えたため来年度の研究費と合わせて使用する予定である
日米前立腺癌の比較検討による前立腺臨床癌に特異的な染色体変異部位の同定

昨年度のp73遺伝子の検索に続きp53遺伝子との相同性を有するp51遺伝子の突然変異解析を行った。58例の前立腺癌(日本人症例)につき突然変異解析を行ったところ、6例にcodon 348にctg→ttg:L→Lのpolymorphismを検出したが、アミノ酸置換をともなうmutationは検出されなかった。さらにmRNAレベルでの発現解析を前立腺癌細胞株において行った。PC-3株ではp53、p51、p73の全てにおいて発現が低下していた。DU145、LNCaP株ではp51とp73の発現が低下していたが、p53の発現は保持されていた。特にPC-3株ではp73の、LNCaPではp51の発現が全く認められなかった。この発現解析を臨床癌で行うため、60例の前立腺癌(日本人症例)の癌部、非癌部よりmicrodissection法にて組織を採集し、total RNAを抽出、これらよりcDNAを合成した。日米前立腺癌の比較検討により、前立腺臨床癌に特異的な染色体変異部位を同定するため、日米前立腺臨床癌の症例採集をおこなった。インフォームドコンセントを得た後、前立腺針生検あるいは、前立腺全摘組織より、新鮮凍結標本を作製し、各症例からDNA、RNAを抽出した。さらに三重大学病理学第二講座の協力を得、日本人前立腺癌症例100余例を収集した(ホルマリン標本のものを含む)。一方米国人前立腺癌については、現在Dr.William C.Allsbrook,Jr.(Associate Professor,Medical Collage of Georgia)の協力のもと、鋭意採集中である。Dr.Allsbrookの研究室では、differential display法の基礎実験を継続進行中であり、23カ月の後には、前立腺癌症例を用いた日米比較開始の予定である。この間に、日本人前立腺癌症例を利用して、平成9年9月にクローニングされた、新しいp53類似遺伝子であるp73遺伝子の突然変異解析を行った(千葉がんセンター研究局生化学部との共同研究)。その結果、前立腺癌106例においては、p73遺伝子の突然変異は発見されなかった。一方RNA解析により、前立腺癌のp73遺伝子発現レベルには差があることが、推測された。以上の結果をまとめ、Cancer Research誌に投稿したところ、受理された(現在印刷中)。
乳癌biomarkerとしての3テスラMRI拡散強調画像の撮像法、評価法の確立

我々は乳癌での拡散強調画像の有用性,測定方法を明らかにするために,非浸潤癌(DCIS)と浸潤癌の間で拡散強調画像から算出される拡散係数(apparent diffusion coefficient; ADC)が有意に異なることを確認した.浸潤癌のなかでは,ADC値と細胞増殖指数(Ki-Labeling index)の負の相関を確認した.測定方法としては腫瘤全体のヒストグラム解析を行って,通常のROI法と比較した.ROI法の平均値はヒストグラムから算出されるパラメータと診断能に変りはなく,十分な方法であるということを確認した.乳癌拡散強調画像のシークエンスの最適化については、撮像範囲を片側に絞り、空間分解能を向上させた画像を取得中である。両側乳房を撮像範囲とした既存のシークエンスとの対比を行っている。Apparent diffusion coefficient (ADC) mapでのRegion of interest (ROI)の置き方について検討している。病変の最大断面にできる限り大きな円形または楕円形のROIを置き、その平均や最小をマニュアルで取得する方法と、病変全体のpixel-based dataからヒストグラムを得て、そのパラメターを抽出する方法を行っている。それぞれの方法の再現性や、病理組織との対比を行っている。とくにエストロゲンレセプター陽性の通常型浸潤性乳癌では、病理標本の細胞増殖を示すKi-67 labelingindexとの対比を行った。ADCのパラメーターはいずれもki-67 labeling indexと相関していた。平均値やヒストグラムのパラメーターでは再現性が非常に高かったが最小値の再現性は中程度であった。結果的には、このタイプの癌では、平均値の取得が十分であることがわかった。新鮮摘出法本の画像としては、手術で摘出した標本の拡散強調画像を、病理の切片の形成と同じ方向で取得し、対比を行っている。浸潤癌や乳管内癌の病変部と拡散強調画像ADC値を一対一対応で対比させ、検討を行っている。平成26年度には、新鮮摘出標本を3例で撮像した。乳癌標本は手術で摘出後ただちに37度生理食塩水内に保管し、30分以内にMRI室に移動させた。20cm長径の容器の真ん中に標本を設置し、臨床での撮像と同様の撮像を行った。生体内での撮像にくらべ、標本の拡散強調画像からのADC値は低くなる傾向があることがわかった。手術での摘出により、血流が遮断され、梗塞と同じような変化(細胞性浮腫)が起きていることが推測された。現在、標本内の浸潤成分、非浸潤成分に分けて、ADC値の変化を検証中である。臨床症例では、片側乳房にfield of view (FOV)を絞った拡散強調画像を追加で撮像しはじめた。範囲を両側から片側に小さくして撮像することにより分解能の向上が期待される反面、ゆがみの増強やADC値自体への影響が懸念された。値とゆがみの関連について検討中である。また複数のb値で撮像することにより、異なるb値からADC値を測定し、病変の鑑別に有用なb値の組み合わせを検討中である。ADC値と予後因子との関連については、病理標本から算出される細胞増殖因子(Ki-67 labeling index)との相関について検証した。乳癌の中で最も頻度の高いサブタイプ、ルミナルタイプでは、ADCはKi-67と相関することがわかった。このサブタイプでは、ヒストグラム解析を行うことにより、内部が比較的均一であり、通常のROIの平均値で十分Ki67と相関することが確認された。MRI撮像シークエンスの中でも、拡散強調画像は近年、癌の発見、診断に有用とされ、様々な領域で臨床応用されている非造影のシークエンスである。乳癌の画像診断においてMRI拡散強調画像の有用性が報告されていて、病変の拾い上げのみならず、質的診断にも期待が持たれている。拡散強調画像から得られるADC値の測定は、細胞密度や細胞外スペースの減少を反映するため、乳房腫瘤の良悪性の診断に有用であることが報告されている。良性病変と悪性病変におけるADC値の有意差は報告され、感度は9295%程度、特異度は4758%程度と、造影MRIと同等またはそれ以上の有用性が期待される。しかし、有用性の一方で、ADC値の測定方法に関しては論文によって様々で、乳房領域ではどのような関心領域(region of interest; ROI)の置き方が適切であるか、どのような撮像法が至適であるかについては報告がない。腫瘍全体をマニュアルに囲い、全体のADC値の平均を用いたものもあれば、ある程度の大きさのROIを病変内に複数おき、算出された複数のROIの最小値が有用だったという報告もある。ROIの設定の仕方によっては測定されたADC値にばらつきが生じる。撮像法としては現在までEPI法が用いられてきているが、EPI法により生じるアーチファクト、歪みはADC値測定の上で問題となることが知られている。本研究の主目的は、乳癌の質的診断(組織学的グレード、ホルモン受容体とHER2受容体発現状況)をする上で3テスラMRI拡散強調画像の撮像方法と評価方法を確立し、病理との対応、予後との相関を明らかにすることである。拡散強調画像は水分子の熱運動の状態を画像化したもので、生体内の水分子、特に細胞外液腔の熱運動を可視化することが可能である。細胞外液腔の環境は細胞の大きさや密度など

組織学的構造の影響を受けている。MRIで計測される拡散は、温度、灌流、イオン勾配などの複数の要因を区別できないので同じくらいの水分子の動きをひとまとめに拡散として扱う。そこでみかけの拡散係数(apparent diffusion coefficient; ADC)という係数が拡散の指標となる。我々は乳癌での拡散強調画像の有用性,測定方法を明らかにするために,非浸潤癌(DCIS)と浸潤癌の間で拡散強調画像から算出される拡散係数(apparent diffusion coefficient; ADC)が有意に異なることを確認した.浸潤癌のなかでは,ADC値は細胞増殖指数(Ki-Labeling index)と負の相関を示し,低増殖指数群と高増殖指数群の間で有意差があることを確認した.測定方法としては腫瘤全体のヒストグラム解析を行って,通常の腫瘤内に楕円形のresion of interest (ROI)を置き平均値を算出する方法と比較した.ROI法の平均値はヒストグラムから算出されるパラメータと診断能に変りはなく,十分な方法であるということを確認した.我々は乳癌での拡散強調画像の有用性,測定方法を明らかにするために,非浸潤癌(DCIS)と浸潤癌の間で拡散強調画像から算出される拡散係数(apparent diffusion coefficient; ADC)が有意に異なることを確認した.浸潤癌のなかでは,ADC値と細胞増殖指数(Ki-Labeling index)の負の相関を確認した.測定方法としては腫瘤全体のヒストグラム解析を行って,通常のROI法と比較した.ROI法の平均値はヒストグラムから算出されるパラメータと診断能に変りはなく,十分な方法であるということを確認した.至適撮像法について、複数の撮像方法で症例を蓄積し、検討である。定量方法、撮像方法の検証については順調に進行中である。今後は病理学的なパラメータ(組織型、免疫組織学的サブタイプ、細胞密度)の定量化を行い、画像との対比を行って行く予定である。放射線診断学高分解能の撮像方法が、ADC値およびゆがみに与える影響を画質評価、および診断能で評価する予定である。研究の目的とした4項目のうち、拡散強調画像シークエンスの最適化と、新鮮摘出標本の超高分解能拡散強調画像の取得の2項目について進行中である。物品購入、謝金など行ったが、残額が残りました。次年度の病理学的検討のための免疫染色などに研究費が必要なため、繰り越しを希望します。高分解能の撮像方法で症例を撮像、蓄積したため、解析装置の購入に至らなかった。病理学的検討のための標本準備、免疫染色などに使用する予定です。今後、拡散強調画像の3次元的病変の内部のシュミレーションと病理の対比、組織学的グレードや乳癌サブタイプとの対比について、行っていく予定である。次年度解析の開始に当たって、画像解析装置の購入や病理との対比のための細胞密度計測装置を購入する予定である。今年度、シークエンスの最適化、ROIの置き方を主体に行ったため、解析装置の購入に至らなかった。次年度以降、解析を開始するため、そのためのPCやソフトを購入の予定である。
歯周組織再生に向けたmTORを軸とした分子生物学的基盤の確立に関する研究

歯周病により破壊された歯周組織を再生させる歯周組織再生療法において、再生に適した状態へ宿主細胞群・移植細胞群を効率的に制御する視点が重要と考えられる。本研究では、The mammalian target of rapamycin (mTOR)を軸とした歯周組織再生に適した状態へ細胞を制御する分子生物学的基盤を確立することを目的とした。結果、ヒトセメント芽細胞(HCEM)においてはBMP-2が誘導する骨芽細胞様分化をFK506がFKBP12を介してsmad経路のリン酸化を亢進し分化制御を行っている可能性が示唆された。また、ヒト歯肉線維芽細胞由来iPS細胞(hGFiPS)に対して各種mTOR抑制剤を添加培養したところ、コロニー形成や分化マーカーの遺伝子発現に変化が認められmTOR経路が分化制御を担っている可能性が示唆された。歯周病により破壊された歯周組織を再生させる歯周組織再生療法は、現時点ではまだ改善すべき問題点は多い。その点を改善するには歯周組織再生に適した状態へ宿主細胞群・移植細胞群を効率的に制御する視点が重要である。近年、The mammalian target of rapamycin (mTOR)が、胚性幹細胞(ES細胞)において、その自己複製や分化段階を制御する因子として機能している可能性が示され、成長因子(BMP-2等)のシグナル伝達制御にmTOR経路に関与するFKBP12が関与しているとの報告もある。本研究では、mTORを軸とした歯周組織再生に適した状態へ細胞を制御する分子生物学的基盤を確立することを目的としている。昨年度までにヒトセメント芽細胞(HCEM)においてBMP-2刺激に対するFK506の作用を検討したところ、BMP-2の骨芽/セメント芽細胞様分化をFK506が促進することが確認された。本年度は、1FK506の作用点としてFKBP12に着目し、FKBP12のsiRNAを用いた遺伝子発現抑制実験を行ったところFKBP12-siRNA導入HCEMではcontrol-siRNA導入HCEMと比較してBMP-2によるID1の発現誘導が促進された。これらより、HCEMにおいてFK506はFKBP12を介してBMP-2によるsmad経路のリン酸化を亢進し分化制御を行っている可能性が示唆された。2ヒト歯肉線維芽細胞由来iPS細胞(hGFiPS)に対してrapamycinを添加培養したところ、コロニー辺縁の明瞭性が低下しALP染色性の低下を認め、また胚様体形成時に各種mTORinhibitorを添加したところ、BEZ235添加群においてMIXL, SOX17遺伝子の発現亢進を認めた。このことからhGFiPSにおいてmTOR経路が分化制御を担っている可能性が示唆された。歯周病は組織破壊性の慢性炎症性疾患で、歯の喪失の主な原因であり、歯周病により破壊された歯周組織を再生させることはQOLの向上に大きく寄与すると思われる。現在用いられている歯周組織再生療法は適応症の拡大、予知生の向上という点では、まだまだ問題点は多い。その点を改善するには歯周組織再生に適した状態へ宿主細胞群・移植細胞群を効率的に制御する視点が重要であると考えられる。近年、The mammalian target of rapamycin (mTOR)が、胚性幹細胞(ES細胞)において、その自己複製や分化段階を制御する因子として機能している可能性が示されている。また、TGF-βsuperfamilyに属する成長因子(BMP-2等)の受容体にmTOR経路に関与するFKBP12が結合し、シグナル伝達を抑制しているとの報告もある。本研究では、歯周組織由来細胞や、有力な細胞移植のソースとして脱分化脂肪細胞等を用い、mTORを軸とした歯周組織再生に適した状態へ細胞を制御する分子生物学的基盤を確立することを目的としている。まず、歯周組織由来細胞としてヒトセメント芽細胞(HCEM)を用いたBMP-2刺激に対するFK506の作用を検討したところ、(1)BMP-2刺激によりALP活性は上昇し、FK506添加によりさらに亢進した(2)BMP-2刺激による石灰化をFK506は亢進した。しかしFK506単独刺激でのALP活性および石灰化への影響はわずかであった。(3)BMP-2刺激によりsmad1/5/8のリン酸化およびOsterix, Dlx5, ID1の遺伝子発現は増加し、FK506添加により亢進した。これらより、HCEMにおいてFK506はBMP-2によるsmad経路のリン酸化を亢進し分化制御を行っている可能性が示唆された。

今後、他の細胞における作用を多角的に検討していく予定である。当初は、他の細胞の解析も予定していたが、および実験系の確立に時間がかかったこともあり、まずはHCEMのみに研究ターゲットを絞り解析を行った。次年度以降、効率的に他の細胞群の解析を進めていく予定である。現在まではHCEMを中心に解析してきたが、次年度は歯根膜細胞、脱分化脂肪細胞(DFAT)、GFiPS細胞などの細胞を用いた解析と、様々な成長因子への応答におけるmTOR・FKBP経路の働きを解析していく予定である。物品費は、消耗品(実験に必要なプラスチック製器具、抗体、試薬、薬品等)および設備備品の購入に充て、旅費は国内(北海道)および海外(アメリカ)の学会へ参加・成果発表への使用を考えている。その他の経費としては解析の一部を外部委託する費用として考えている。
位相空間における関数空間・測度論とその関連分野の研究

1.Riesz空間Lで定義されたlocally solid Lebesgue topology7は、“如何なる条件のもとでL^u(Lのuniversally completion)上に拡張できるか"という問題はI.Labudaにより、種々検討され、1987年解決をみた。大野はそこで明らかにされた条件をさらに弱く設定し、Lがalmost σ-Dedekind完備である場合、L上のどのようなσ-Lebesgue topology 7がL^s(Lのσ-universally completion)上に拡張できるかを論究した。その結果、(1) Lで定義されたRiesz σ-homomorphismはL^s上に一意に拡張できること。(3) 7:locally solid σ-Lebesgue topologyの場合、7がL^sに拡張できるための必要十分条件は、Lで定義された任意のσ-Fatou topology μに対して、Lの非負・増加点列がμ-有界ならば、つねにそれは7-有界であることを明らかにした。さらに、(4) L^sの表現問題およびLの双対空間による絶対弱位相について、有効な結果を得た。(投稿を予定している)2.関連分野の研究について、芥川は測地線による力学系、特に平坦な共形構造のモデュライ空間を山辺計量によって幾何学的に把握することから、そのコンパクト化および境界の詳しい解析にあたり、いくつかの優れた結果を得た。また、立川は芥川と共に差分近似法と変分法を用いて非線形偏微分方程式、特に非コンパクト完備リーマン体様体間の調和写像、および双曲型空間における非有界凸多面体間の調和写像の解析にあたり、有益な結果を得た。3.他の研究分担者もそれぞれの分野で良い結果が得られるよう、継続して研究を進めている。
粒子分散強化形チタン基複合材料のメゾメカニックス解析による強靱化と疲労強度改善

本研究では界面強度が強いとされるIn-situ粒子強化複合材料を中心に粒子の形状、機械的性質が、粒子強化型複合材料の静的強度、延性、疲労強度、疲労き裂進展速度に及ぼす影響を調べた。さらに、粒子矩形要素解析モデル及び金属材料におけるボイド生成、成長、合体モデルを用い、強化粒子の形状や機械的性質が複合材料の強度、破壊挙動に及ぼす影響の定量的解析を試みた。供試材は、In-situ反応プロセスによって作成されたTic/Ti-6Al-4V及びTiB/Ti-8AIで、Tic粒子が球状であり、TiB粒子は短繊維状である。両材料について、平滑及び切欠付き丸棒引張試験片を用いて、破壊過程の観察と延性に及ぼす応力三軸度の影響を調べた。平滑、切欠材ともに、最終破断に至るまでの各種変形レベルで両材料ともに母相/粒子界面の剥離は観察されず、破壊は強化粒子の割れが先行し、それらが大きなボイドを形成するとともに、母相に生成されたミクロボイドを介して合体することにより生じていた。切欠きが存在し、応力三軸度の高い状態では、破壊過程が破壊直前の極めて小さいひずみの範囲で急速に進行する。また、延性の低下も著しい。FEM有限要素法によって上記破壊過程のシミュレーションを行い、界面強度が大きく、強化粒子の弾性率が大きい場合には、粒子の分担する応力が大となり、粒子の割れが容易に起こることが明らかとなった。さらに同材料について疲労試験を実施し、疲労強度及び疲労き裂進展特性に及ぼす強化粒子の影響、破壊過程の観察を試みた。疲労き裂の進展においては、Tic/Tiでは粒子の割れや界面が進展を加速するのに対し、繊維状粒子であるTiBの場合は粒子架橋効果やき裂の迂回が顕著になり、き裂進展の抵抗となって比較材のTi-6Al-4V合金より優れた進展特性を示した。平滑材の疲労強度は疲労き裂の発生に支配され、繰返し荷重によって母相の繰返し軟化が起こり、強化粒子の割れを引き起こして、それがき裂生成の起点となり、疲労強度は母相単体に比べ大幅に低下した。疲労特性に及ぼす強化粒子の影響は粒子特性のみならず、母相の特性によっても変わりうることを示した。粒子分散強化形金属基複合材料においては、その強度を律速するのは粒子の形状、機械的性質の他、複合化反応の影響を強く受ける母相/粒子界面の剥離強度である。本年度は界面強度が強いとされるIn-situ粒子強化複合材料を中心に粒子の形状が、複合材料の静的強度、延性、疲労強度に及ぼす影響を調べた。実験に供した材料は、In-situ反応プロセスによって作成されたTiC/Ti-6Al-4V及びTiB/8-Alで、TiC粒子が球状であり、TiB粒子は短繊維状である。

平滑、切欠材ともに、最終破断に至るまでの各種変形レベルで両材料とも母相/粒子界面の剥離は観察されず、破壊は強化粒子の割れが先行し、それらが大きなボイドを形成するとともに、母相に生成されたミクロボイドを介して合体することにより生じていた。応力三軸度の高い状態では、破壊過程が破壊直前の極めて小さいひずみの範囲で急速に進行する。また、延性の低下も著しい。FEM有限要素法によって上記破壊過程のシミュレーションを行い、界面強度が大きく、強化粒子の弾性率が大きい場合には、粒子の分担する応力が大となり、粒子の割れが容易に起こることが明らかとなった。同材料についてはさらに疲労試験を予備的に実施し、疲労強度に及ぼす強化粒子の影響、破壊過程の観察を試みた。疲労の場合も強化粒子がき裂生成の起点となり、疲労強度は母相単体に比べ大幅に低下するなどの結果が得られている。今年度は昨年に引き続きチタンを母相とするIn-situTiC及びTiB粒子強化複合材料を中心に粒子の形状、機械的性質が、粒子強化型複合材料の延性及び疲労強度、疲労き裂進展速度に及ぼす影響を調べるとともに、他のチタン基あるいはアルミニウム基粒子強化複合材料の延性、疲労に関する文献調査を行い、強化粒子と母相の相対的が延性、疲労に及ぼす影響をとりまとめた。実験はTiC強化材、TiB強化材両者について平滑及び切欠付き丸棒引張試験片を用いて、破壊過程の観察と延性に及ぼす応力三軸度の影響を調べ、さらに走査電子顕微鏡内疲労試験装置を用いて、疲労き裂発生、進展の電顕内その場観察を行った。静的強度、延性に関しては有限要素法による弾塑性解析を行って界面の剥離、粒子の割れについて実験結果との対比を試みた。静的負荷のもとでは両材料とも母相/粒子界面の剥離は観察されず、破壊は強化粒子の割れが先行し、それらが大きなボイドを形成するとともに、母相に生成されたミクロボイドを介して合体することにより生じていた。切欠きが存在し、応力三軸度の高い状態では、拘束応力のため引張り軸方向に割れる粒子が観察され、また、延性の低下も著しい。FEM有限要素法によって上記破壊過程のシミュレーションを行い、界面強度が大きく、セラミックス系粒子のように強化粒子の弾性率が大きい場合には、粒子の分担する応力が大となり、粒子の割れが変形の初期に容易に起こることが明らかとなった。疲労の電顕内その場観察の結果によれば、疲労き裂の生成は両材料とも長寿名側では粒子の割れが起点となっており、静的負担では割れの生じないような低応力レベルでき裂が生成していた。これは母相の繰返し軟化により粒子の分担応力が高くなったためと推定され、チタン基複合材料の疲労を考える上で重要な知見が得られた。疲労限は比較材のTi-6Al-4V合金に比べて大幅に低下した。疲労き裂の進展においては、TiC/Tiでは粒子の割れや界面が進展を加速するのに対し、繊維状粒子あるTiBの場合は粒子架橋効果やき裂の迂回が顕著になり、き裂進展の抵抗となって比較材のTi-6Al-4V合金より優れた進展特性を示した。アルミニウムを母相とする複合材料の場合には疲労強度は複合化によって一般に向上するようであり、元々優れた疲労特性を持つチタン合金の場合には、複合化による強度特性の向上は、必然的に延性、疲労強度の低下を招く恐れのあることが示唆された。
セラミックス溶射皮膜の微細構造と材料特性

セラミックス溶射皮膜においては、セラミックスが溶融状態から急冷されるため、アモルファス相あるいは準安定結晶相の形成、微細結晶粒化などが生じ、複雑で微細な組織が形成される。この組織の熱的安定性を調べることは実用的に重要な課題であるばかりでなく、材料組織学的にも興味深いことである。本研究においては数種類の酸化物系セラミックスの微細構造を透過型分析電子顕微鏡によって観察し、種々の知見を得た。ムライト(3Al_2O_3・2SiO_2)溶射皮膜の大部分の組織は、Al_2O_3過剰なムライト結晶相とそれとほぼ同組成の非晶質相から構成されており、溶射中にSiO_2が蒸発し減量したことが推察される。また、0.1μm程度の微細な結晶粒であるγーAl_2O_3領域もわずかではあるが存在していた。フォルステライト(2MgO・SiO_2)溶射皮膜においても結晶相と非晶質相が存在しており、隣接する両相の組成にはほとんど差がなかった。結晶相および非晶質相とも原料組成よりもSiO_2が過剰なクリノエンステタイト(MgO・SiO_2)組成を示しており、MgOが溶射中に蒸発したと考えられる。Al_2O_3ーSiO_2およびMgOーSiO_2系では相分離によるシリカガラスの形成はみられなかった。アルミナージルコニア(70%Al_2O_3ーZrO_2)溶射皮膜においても結晶相と非晶質相が存在していたが、両相の間で組成に大きな差があることが前2者と異なっていた。結晶相はZrを少量含むγーAl_2O_3であり、非晶質相はほぼ共晶組成であった。ムライトおよびフォルステライトムライト溶射皮膜中の非晶質相はそれぞれ970°Cおよび875°Cで短時間で結晶化する。アルミナージルコニア溶射皮膜中の非晶質相は940°Cで結晶化して、αーAl_2O_3と正方晶ZrO_2の微結晶が形成される。ここで取り上げたセラミックス溶射皮膜は1000°C以下で容易に非晶質相の結晶化が生じ、高温環境化で長時間使用する際に問題となる可能性がある。本年度はまず、すでに微細構造のキャラクタリゼ-ションが完了しているジルコン溶射皮膜およびアルミナ-クロミア溶射皮膜の熱処理による変化を調べた。プラズマ溶射によって得られたセラミックコ-ティング皮膜においては、セラミックスが溶融状態から急冷されるため、アモルファス相の形成、あるいは準安定結晶相の生成、微細結晶粒化などが生じ、複雑で微細な組織が形成される。それらの組織の熱的安定性を調べることは実用的に重要な課題であるばかりでなく、材料組織学的にも興味深いことである。ジルコン溶射皮膜では急冷のためSiO_2とZrO_2との相分離が生じており、ZrO_2はその結晶粒の大きさが0.1μm以上のものは単斜晶であり、200A^^°以下のものは正方晶であった。

1300°Cの焼鈍によってSiO_2とZrO_2とが反応してジルコンが形成されるとともに粗大化した単斜晶ジルコニアが生じることを見出された。アルミナ-クロミア溶射皮膜は約0.4μmの微細結晶粒多結晶体からなり、粒界に微細な析出物が多数存在していた。1300°Cの熱処理によって、粒界析出物は消失し、結晶粒は粗大化するとともに転位ル-プや転位ネットワ-クの形成が観察された。つぎに、ムライト系(3Al_2O_3・2SiO_2)およびフォルステライト系(2MgO・SiO_2)溶射皮膜の電顕試料の作成し、観察することを進めてきた。その観察結果およびX線回析の結果はムライト系では非晶質SiO_2中にγーAl_2O_3が、フォルステライト系では非晶質SiO_2中にクリノエンスタタイト(MgO・Al_2O_3)が存在することを示唆している。セラミックス溶射皮膜においては、セラミックスが溶融状態から急冷されるため、アモルファス相あるいは準安定結晶相の形成、微細結晶粒化などが生じ、複雑で微細な組織が形成される。この組織の熱的安定性を調べることは実用的に重要な課題であるばかりでなく、材料組織学的にも興味深いことである。ムライト(3Al_2O_32SiO_2)溶射皮膜の大部分の組織は、Al_2O_3過剰なムライト結晶相とそれとほぼ同組成の非晶質相から構成されており、溶射中にSiO_2が蒸発し減量したことが推察される。Al_2O_3ーSiO_2系では相分離によるシリカガラスの形成はみられなかった。また、0.1μm程度の微細な結晶粒であるrーAl_2O_3領域もわずかではあるが存在していた。示差熱分析において970°Cで結晶化を示唆するピ-クが認められ、1100°Cで焼鈍した試料の電顕観察からも結晶化していることが確認された。アルミナ-ジルコニア(70%Al_2O_3ーZrO_2)溶射皮膜においても結晶相と非晶質相が存在していたが、ムライトと違って両相の間で組成に大きな差があった。電顕観察より、結晶相はZrを少量含むrーAl_2O_3であり、非晶質相はほぼ共晶組成であることがわかった。1100°Cで焼鈍した試料では、非晶質相は結晶化してαーAl_2O_3と正方晶ZrO_2の微結晶が生じていた。フォルステライト(2MgO・SiC_2)溶射皮膜においても結晶相と非晶質相が存在しており、ムライトと同様に隣接する両相の組成にはほとんど差がなかった。結晶相および非晶質相とも原料組成よりもSiO_2が過剰なクリノエンステタイト(MgO・SiO_2)組成を示しており、MgOが溶射中に蒸発したと考えられる。示差熱分析より970°Cで結晶化が生じることが示唆される。ここで取り上げたセラミックス溶射皮膜は1000°C以下で容易に非晶質相の結晶化が生じ、高温環境化で長時間使用する際に問題となる可能性がある。