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ダイナミックモード原子間力顕微鏡におけるカンチレバーの非線形振動制御

ダイナミックモード原子間力顕微鏡は,現代のナノ科学・工学に必須の計測機器の一つであり,原子・分子スケールの表面形状観察や物性評価を目的として,幅広い分野の研究開発で利用されている.同顕微鏡は,マイクロカンチレバーと呼ばれる極めて高感度な力センサを原子・分子間に働く力の検出に利用するものである.しかしながら,一方で,近年になり,測定中のセンサに生じる不規則な振動に起因して, DFMの性能が低下する場合があることが明らかにされていた.本研究課題は,このようなセンサの不規則な振動を抑制して, DFMが本来持つ性能を引き出す振動安定化手法を新規に提案したものである.研究期間中に実機に適用可能なコントローラの開発を推進すると同時にその有効性の実証に成功した.ダイナミックモード原子間力顕微鏡は,現代のナノ科学・工学に必須の計測機器の一つであり,原子・分子スケールの表面形状観察や物性評価を目的として,幅広い分野の研究開発で利用されている.同顕微鏡は,マイクロカンチレバーと呼ばれる極めて高感度な力センサを原子・分子間に働く力の検出に利用するものである.しかしながら,一方で,近年になり,測定中のセンサに生じる不規則な振動に起因して, DFMの性能が低下する場合があることが明らかにされていた.本研究課題は,このようなセンサの不規則な振動を抑制して, DFMが本来持つ性能を引き出す振動安定化手法を新規に提案したものである.研究期間中に実機に適用可能なコントローラの開発を推進すると同時にその有効性の実証に成功した.ダイナミックモード原子間力顕微鏡におけるカンチレバーのアクチュエーションは、典型的には、カンチレバーの支持部付近に取り付けられている圧電素子に電圧を印加し、変位を発生させることにより行われる.しかしながら,フィードバック制御の観点からみた場合,このような機構で,所望の制御入力をカンチレバーに力として作用させることは現実的ではない.このため,本研究では,カンチレバーに,直接,力を作用させられるアクチュエーション技術として磁場励振法の適用を行った.また,これにあわせて市販装置の改造を行い,カンチレバ己変位検出系の広帯域化も進めた.その結果,励振スペクトルにおける不要応答が抑制され,フィードバック制御に必要な帯域を得ることが可能になった.この成果により,時間遅れフィードバック制御則に基づくコントローラの実機への適用が初めて可能となった.これを受け,試作コントローラを市販のダイナミックモード原子間力顕微鏡に実装し,研究目的の一つであるカンチレバーに生じる不規則振動の安定化を初めて実験的に確認できた.本成果は,時間遅れフィードバック制御を適用することで,非線形領域において,従来より,安定な試料走査が実現可能であることを示唆している.また,本成果は,非線形動力学分野で蓄積された知見や手法がナノスケール計測・評価技術の高性能化に貢献する可能性を明らかにしており,同分野の新たな応用領域を具体的に見出したという意味で意義が大きい.平成21年度は、主として、コントローラの高機能化・高性能化を進めるため、FPGA (Field Programmable Gate Array)を用いたコントローラを新たに設計・試作した。その結果、既存のコントローラでは、量子化ビット数が12ビット、サンプリングレート40MSPSであったのに対して、今回、製作したコントローラは、量子化ビット数14ビット、サンプリングレート150MSPS以上を達成している。コントローラの高分解能化、高速化が達成されたことで、さらなる制御効果の向上が期待できる。また、制御パラメータがソフトウェア上で設定可能になったため、制御効果のフィードバックゲインや遅延時間への依存性を定量的に議論するための実験基盤も得られた。さらに、21年度は、制御の対象であるタッピングモードAFMにおけるカンチレバーの不安定振動について、大気中観察における実験的検討を進めた。その結果、カンチレバーの共振周波数の低周波側、高周波側、いずれにおいても、双安定な振動状態がみられることが明らかにされ、本実験結果を数値計算結果と対照させたところ、その要因が探針と試料表面間に生じるメニスカスの形成であることが示唆された。本成果は,制御の対象とする不安定振動ならびにその安定化メカニズムを明らかにし、制御効果の詳細を検討するうえで重要なヒントを与えており、研究課題実施の最終年度に向けて、コントローラの高機能化・高性能化とあわせて、研究基盤構築に寄与する貴重な成果である。ダイナミックモード原子間力顕微鏡では共振するマイクロカンチレバーが試料表面を走査するためのプローブとして用いられるが、近年、探針と試料表面間に働く力学的相互作用の非線形性に起因して、カンチレバーに不安定な振動がしばしば生じ、測定に影響を及ぼすことが明らかにされている。平成22年度は、本申請の目的にしたがい、不安定振動を抑制するコントローラの開発を前年度に引き続き、数値計算、実験の両面から遂行した。まず時間遅れフィードバック制御された系における目標軌道の安定性とフィードバックループに含まれるむだ時間の関係を数値的に検討し、その結果、むだ時間が目標軌道の周期に対して約5パーセントより大きいと目標軌道の安定性が失われることを見出した.次に、むだ時間が小さいほど安定化された目標軌道の特性乗数の成すスペクトル半径は小さいことを確かめ、より高い制御効果を得るため、むだ時間を周期の1パーセント程度まで抑制することが必要との実験指針を得た。FPGAを用いたコントローラのむだ時間はA/DコンバータおよびD/Aコンバータからなるデータ変換部の変換時間で支配される。本年度は、コントローラおよびデータ変換部の動作を検証し、前年度達成したサンプリングレート150MSPSをさらに高速化して200MSPSで動作させることで、さらなるむだ時間の抑制に実験的に成功した。

本研究課題では、既にプロトタイプコントローラにより、カンチレバーに生じる不安定挙動の安定化に成功しているが、本成果は、実用化に向けてより安定動作するコントローラの開発に重要な知見を与えている。
キチンを介した微生物認識機構の共通性と差異

真菌細胞壁の主要な成分の一つであるキチンは、植物による認識後、植物免疫機構を活性化することが知られている。本研究では、植物のキチンを介した微生物認識機構において、シロイヌナズナ・イネの2種のモデル植物の間で、キチン受容体複合体の構成因子や、それら構成因子の分子特性が異なることを示した。また、シロイヌナズナキチン受容体直下でキチンシグナル伝達に関与する受容体様細胞質キナーゼPBL27の特性解析を行った。植物は真菌細胞壁に含まれるキチンを認識し、植物免疫を活性化する。この認識に関わる分子として2種類の膜受容体(CEBiP型分子とCERK1型分子)が関与することが報告されている。平成24年度の研究により、イネがキチン認識系においてCEBiP/OsCERK1の2種の受容体を必要とするに対して、シロイヌナズナのCEBiP型分子はキチン応答に関与せず、CERK1が単独で受容体として機能する可能性を示した。平成25年度はシロイヌナズナCEBiP(LYM2)が何らかの機能を有するか明らかにするために、キチン応答性解析に加えて抵抗性への寄与について解析を行った。真菌に対する抵抗性試験を行ったところ、シロイヌナズナCEBiP欠損変異体では、野生型と比較して病斑形成が促進されたことから、シロイヌナズナCEBiPは抵抗性に関わる何らかの機能を有していることが示唆された。一方でキチン受容体下流のシグナル伝達機構について解析を行った。イネキチン受容体OsCERK1直下で機能する受容体様細胞質キナーゼOsRLCK185が既に報告されており、本研究ではOsRLCK185のシロイヌナズナのホモログである受容体様細胞質キナーゼPBL27に着目して解析を行った。その結果、PBL27はOsRLCK185と同様にシロイヌナズナキチン受容体CERK1の直下でキチンシグナル伝達に寄与していることが明らかになった。さらにPBL27の植物免疫シグナルに関する機能解析を進めたところ、PBL27はキチンシグナリングには寄与するが、フラジェリン受容体FLS2を介したシグナリングへの関与は限られていると考えられた。植物は真菌細胞壁の構成成分であるキチンを認識し、微生物に対する植物免疫を活性化させることが知られている。この認識には2種類の膜受容体(CEBiP型分子とCERK1型分子)が関与することを報告している。イネにおいてはCEBiP型分子とCERK1型分子の両方がキチン認識に寄与することが知られていた。一方シロイヌナズナにおいては、CERK1型分子がキチン認識に必須であることは明らかにされていたが、CEBiP型分子の寄与は不明であった。平成24年度は、シロイヌナズナのキチン認識機構におけるCEBiP型分子の関与を明らかにするために、キチン結合能のあるCEBiP型分子であるAtCEBiPの欠損変異体、およびAtCEBiPを含むすべてのCEBiP型分子を欠損させた3重変異体を用いてキチン応答解析を行った。その結果、いずれの変異体もキチン応答性に変化が認められず、シロイヌナズナにおいてCEBiP型分子はキチン認識に関与しておらず、イネのキチン認識機構と異なることが示唆された。さらにCERK1型分子の機能解析としてキチン結合能を解析したところ、イネOsCERK1がキチンに対して結合能を示さないのに対して、AtCERK1はキチン結合能を有することが示された。以上の結果は、シロイヌナズナ・イネともに構造的に類似した蛋白質を有しているが、イネがキチン認識系においてCEBiP/OsCERK1の2種の受容体を必要とするに対して、シロイヌナズナのCEBiP型分子はキチン応答に関与せず、CERK1が単独で受容体として機能する可能性を示している。植物は真菌細胞壁に含まれるキチンを異物として認識し、植物免疫を活性化する。この認識に関わる植物側の分子として2種類の膜受容体(CEBiP型分子とCERK1型分子)が関与することが報告されている。平成25年度より引き続き、キチン受容体の直下で機能する受容体様細胞質キナーゼについて解析を行った。既に報告があった、イネキチン受容体OsCERK1直下で機能する受容体様細胞質キナーゼOsRLCK185のホモログであるPBL27に着目して解析を行った。その結果、PBL27はOsRLCK185と同様にシロイヌナズナキチン受容体CERK1の直下でキチンシグナル伝達に寄与していることを明らかにした。さらにPBL27の機能解析として、他のエリシターへの関与や、PBL27自体の分子特性解析を行った。一方でバクテリア由来の代表的なMAMPであるフラジェリン認識に関与する受容体複合体の構成因子に着目し、PBL27との関係についても解析した。

以上のようなキチン受容体直下の受容体様細胞質キナーゼの解析を行った成果について、国際学会において発表するとともに、学術雑誌に発表した。さらにキチン受容体下流のシグナル伝達系の解析として、イネにおいて、キチンによって活性化される植物免疫応答に関与する植物ホルモンに着目して解析を行った。既に、イネにおいてはジャスモン酸シグナル伝達系のキチンシグナリングへの関与が知られているが、ある種の二次代謝物蓄積に関わるキチンシグナル伝達系の解析を行ったところ、関与する植物ホルモンシグナルに関して新しい知見を得た。農学本研究課題の主要な目的である「シロイヌナズナおよびイネにおけるキチン受容体の機能解析」を行い、2つの植物間においてキチン認識機構の共通性や差異を見出した。また、受容体直下のシグナル伝達機構について受容体様細胞質キナーゼに着目し、シロイヌナズナにおいて機能解析を行い、既に報告されているイネの結果と比較することで新たな知見を得た。以上のように本研究課題はおおむね順調に進展している。本研究課題において重要な実験材料となる変異体の作成が計画通り進み、これら変異体を用いたキチン応答解析を実施し、研究目的を達成するための重要な研究成果を得た。CERK1型分子の機能解析のためにベンサミアナタバコ発現系を利用したが、この系も計画通り機能し、CERK1型分子のキチン結合特性に関する知見を得た。以上のように本研究課題は研究計画に沿っておおむね順調に進展している。引き続きキチン受容体下流のシグナル伝達系の解析を行う。またCERK1型分子の機能解析に向けた実験系の構築および機能解析を試みる。得られた成果を関連する国内および国際学会において発表するとともに、学術雑誌への投稿により研究成果を発信する。引き続きシロイヌナズナのAtCEBiPが植物免疫系においてどのような役割を持っているのか機能解析を進める。またCERK1型分子の機能解析としてBiacoreを用いた解析を試みる。一方で、CERK1型分子によるキチン認識後の細胞内シグナル伝達機構の解析として、受容体様細胞質キナーゼに着目した解析を行う予定である。課題の一部を次年度に行うこととなったが、研究課題全体としておおむね順調に進展しており、次年度も使用計画に従い研究を推進する。キチン受容体下流のシグナル伝達系の解析およびCERK1型分子の機能解析に必要な試薬・分子生物学試薬および消耗品の購入に使用する。研究成果の発表のため国内および国際学会へ参加するため、また研究打ち合わせを行うための旅費を手当てする。課題の一部を次年度に行うこととなったが、研究課題全体としておおむね順調に進展しており、次年度も実験実施計画に従い、試薬・分子生物学試薬および消耗品の購入に使用する。研究成果の発表および情報収集のため学会への参加するため、また研究打ち合わせを行うための旅費を手当てする。
上皮細胞のEMTおよび腫瘍幹細胞におけるRECKの役割について

上皮-間葉転換(EMT)はTGFβや低酸素などの細胞外微小環境により誘導され、細胞遊走を促進することから、癌の悪性化に重要な関わりを持つ。一方、RECKは正常間葉系細胞で高く発現し、癌細胞で発現低下しており、RECKの強制発現が癌の浸潤・転移を抑制することが示されている。癌の多くは上皮由来であるが、上皮細胞におけるRECKの機能については研究が進んでいない。そこで、本研究課題では、RECKとEMTの関係について検討を行った。その結果、TGFβ処理によるEMTは、正常上皮細胞株(MCF10A)のRECK発現を上昇させるが、癌腫細胞株(MCF7,MDA-MB-231,A549)のRECKは上昇させないことが見出された。MCF10A細胞におけるRECK発現上昇にはE-cadherin発現低下とβ-catenin活性化が関与し、活性化RasはE-cadherin発現低下によるRECK発現誘導を抑制することが見出された。一方、RECKの強制発現は、これらどの細胞株においてもEMTを誘導することはなかった。次にこれらの細胞の運動に対するRECKの効果を調べたところ、RECKは正常上皮細胞、癌細胞、肉腫細胞のいずれにおいても、細胞遊走の速度を抑え、方向の持続性を高めることが分かった。阻害薬を用いた実験から、これらの効果には、MMPや細胞-ECM間相互作用が関与することも示された。以上の結果から、正常上皮細胞と癌腫細胞の重要な差異として、EMT後のRECK発現の有無があり、RECK発現の起こらない癌腫では、正常細胞に比べ、速度が早く方向の定まらない異常な細胞遊走が起こることが明らかとなった。また、この知見は、癌細胞のRECKを発現上昇させる治療法の有効性を支持している。上皮間葉転換(EMT)は、TGF-βや低酸素をはじめとする細胞外微小環境によって複雑に制御される一方で、EMTの誘導はMMPや細胞外基質(ECM)などの細胞外微小環境を変化させる。RECKはECMリモデリングに関わる多種のMMPを抑制する活性をもつことから、RECKのEMTにおける役割を明らかにすることを通して、RECKのターゲットであるMMPやBCMのがんにおける働きを明らかにすることが出来ると考え研究を進めている。正常上皮細胞株MCF10Aおよび上皮系癌細胞株MCF-7, MDA-MB-231, A549においては、TGF-β24時間処理によるRECKの発現誘導は認められなかった。A549細胞株にRECKを強制発現させた時、E-カドヘリンやN-カドヘリン、ビメンチンなどのマーカー分子の発現レベルに著明な変化が認められなかった。また、wound assayを行った結果、RECK発現により細胞遊走がTGF-βの有無に関わらず抑制されることがわかった。以上の結果からはRECKとEMTの間に因果関係は見出されなかった。一方、ファイブロネクチン(FN)はTGF-βによって誘導されるEMTにともない上昇することが知られており、RECKによって保護される重要なターゲットとも考えられている。そこでEMTにおけるFNとRECKの役割を調べるために、FNをほとんど発現していない間葉系悪性細胞株HT1080にRECKを発現させ、FNコート上での細胞遊走能について検討を行った。その結果、ノンコートと比較してFNコートは細胞遊走を促進させるもののRECK発現は細胞遊走を抑制することが分かった。今後、より詳細に細胞遊走とFNの分解レベル、沈着、インテグリンの機能の関係について調べ、EMTを起こした癌細胞におけるRECK低下の意義に洞察を加えたい。
シーケンス制御システムにおける故障検出・診断用ペトリネットモデルの自動生成

故障診断技術は,生産現場においてその効果が直接生産効率に影響することから,生産の効率化に欠かすことのできない技術である.そのためにさまざまな方法が個々に考案され,実用に移されつつある.本研究では,PC(プログラマブル・コントローラ)によってシーケンス制御されている系をとりあげる.これは現在,実際の生産現場において広く普及している制御技術であり診断技術もさまざまなものが提案されているが,システムの性格上ほとんどのシーケンス制御システムが単品生産であり,またシステムの構築者と運用者が異なることが多いため,診断の為の情報獲得を阻害し,汎用的な故障診断システムの開発には至っていない.以上の問題に対応するため,本論文では,故障診断用モデルは,各システムから容易に得られるPCの制御プログラム(ラダープログラム),監視リレーの動作情報である正常動作ログ情報,そしてシーケンス制御系構成に関する常識的知識に基づいて自動生成する手法を提案し,シミュレーションにより評価を行った.故障診断技術は,生産現場においてその効果が直接生産効率に影響することから,生産の効率化に欠かすことのできない技術である.そのためにさまざまな方法が個々に考案され,実用に移されつつある.本研究では,PC(プログラマブル・コントローラ)によってシーケンス制御されている系をとりあげる.これは現在,実際の生産現場において広く普及している制御技術であり診断技術もさまざまなものが提案されているが,システムの性格上ほとんどのシーケンス制御システムが単品生産であり,またシステムの構築者と運用者が異なることが多いため,診断の為の情報獲得を阻害し,汎用的な故障診断システムの開発には至っていない.以上の問題に対応するため,本論文では,故障診断用モデルは,各システムから容易に得られるPCの制御プログラム(ラダープログラム),監視リレーの動作情報である正常動作ログ情報,そしてシーケンス制御系構成に関する常識的知識に基づいて自動生成する手法を提案し,シミュレーションにより評価を行った.
胎盤関門における胎盤特異的ＩＩｂ型Ｆｃ受容体を含む新規小胞のＩｇＧ輸送機構の解明

胎盤血管内皮細胞モデルとして、遺伝子導入によってIIb型Fcγ受容体(以下FcγRIIb)を発現させた内皮細胞を用い、これを含む小胞がIgG輸送に関連すること、この小胞の形成にRab3Dが関与することを明らかにした。また内皮細胞に発現するFcγRIIb機能解明のため、他器官の内皮細胞における発現動態を探索したところ、肝類洞内皮細胞において、食事誘導性肝疾患の発症と進行に伴う発現変動が確認された。胎盤は胎児への栄養供給を司る器官であると共に、IgG受渡しにより新生児の受動免疫に重要な役割を果たしている。しかしながら、栄養膜細胞および絨毛血管内皮細胞からなる胎盤関門における物質輸送機構は十分には解明されていない。先行研究では、胎盤絨毛血管内皮細胞には、カベオラとは異なりかつIIb型Fc受容体を発現する小胞が存在し、そこにIgGが局在することがわかっている。本研究はIgG輸送機構におけるIIb型Fc受容体の機能をさらに明確にすることを目的としている。これまでに胎盤胎児血管内皮細胞モデルとして、IIb型Fc受容体のC末端に緑色蛍光蛋白質EGFPを融合発現させたヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)を作製し解析を行ってきた。HUVECに発現させたIIb型Fc受容体は、胎盤絨毛血管内皮細胞と同様の細胞内分布を呈し、培地に添加したヒトIgGの細胞内取り込みを増強し、両シグナルは細胞内で共局在すること、F(ab')2フラグメントを用いた対照実験により、このIgG取込みにはFcフラグメントが必須であることを明らかにした。また既に前所属機関の日本医科大学において行った胎盤組織からのプロテオミクス解析で予測された小胞関連分子についてsiRNAを用いた機能解析等を行い、IgG輸送能に関連する因子を明らかにするとともに、本来IIb型Fc受容体を発現しないHUVECにおいてもIIb型Fc受容体の物質輸送機構解析が可能であることを示した。これらの研究成果は現在論文投稿中である。さらに近年にはIIb型Fc受容体が齧歯類の成獣肝類洞内皮細胞等に発現するとの報告もあることから、胎盤のみならず胎仔および新生仔組織でのIIb型Fc受容体および輸送関連因子の発現解析を進め、IgG輸送におけるIIb型Fc受容体の機能解析に有用なin vivo実験系の確立をめざしている。胎盤は胎児への栄養供給を司る唯一の器官であると共に、IgG受渡しにより新生児の受動免疫に重要な役割を果たしている。しかしながら栄養膜細胞および絨毛血管内皮細胞からなる胎盤関門における物質輸送機構は、十分には解明されていない。胎盤絨毛血管内皮細胞において、カベオラとは異なりかつII型Fc受容体を発現する小胞にIgGが局在するという報告に着目し、この小胞とIgG輸送との関連について解析を行った。胎盤胎児血管内皮細胞モデルとして、ヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)を選択し、FcRIIbのC末端に緑色蛍光蛋白質EGFPを融合発現するように設計したプラスミドベクターをエレクトロポレーション法によって導入した。導入効率は決して高くないが、HUVECに発現したFcRIIb-EGFP融合タンパク質は、胎盤絨毛血管内皮細胞内に観察されるFcRIIb小胞と同様の細胞内分布を呈していた。この細胞の培養液中にAlexaFluor 594等の蛍光色素で標識したヒトIgGを添加し、蛍光顕微鏡および共焦点レーザー顕微鏡により、細胞内へのIgG取込みおよび細胞内分布を解析した。するとFcRIIbを発現する細胞には顕著なIgGシグナルが認められ、両シグナルは細胞内で共局在することが確認された。またIgGの代わりにF(ab')2フラグメントを用いた対照実験により、このIgG取込みにはFcフラグメントが必須であることが示された。形態計測の結果からも、FcRIIbが細胞内へのIgG取込みに深く関与していることが示唆された。さらに既に前所属機関(日本医科大学)において行った胎盤組織からのプロテオミクス解析で同定された小胞関連分子等に着目し、in vivoでは胎盤関門に発現する小胞輸送関連蛋白質の局在解析に、in vitroではsiRNAを用いた機能解析に取り組んでいる。胎盤絨毛血管内皮細胞において、カベオラとは異なりかつIIb型Fc受容体を発現する小胞とIgG輸送との関連の解明を目的としている。ヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)にIIb型Fc受容体-EGFP融合タンパク質を発現させた胎盤胎児血管内皮細胞モデルにおいて、IIb型Fc受容体を発現する小胞が細胞へのIgG取込みに関与する可能性が示唆され、その検証を行った。胎盤組織のプロテオミクス解析で同定された小胞関連分子の中から、いくつかのRas関連GTPaseに着目し、発現をノックダウンしたモデル細胞内のIIb型Fc受容体発現小胞の動態と細胞内へのIgG取り込み能を検証した結果、これらの機能への関与が示唆されるRabタンパク質を見い出した。さらにこれまでに明らかとなったヒト胎盤胎児血管内皮細胞に発現するIIb型Fc受容体のIgG輸送機構解明を目的としたin vivo実験系の確立を目指し、実験動物各種組織における内皮細胞のIIb型Fc受容体小胞の発現解析と食餌誘導性の発現動態の検討を開始した。

胎盤は母親から胎児への栄養供給を司ると共に、母親の抗体を胎児へ受け渡す器官として、受動免疫に重要な役割を果たしている。しかしながら、栄養膜細胞および絨毛血管内皮細胞からなる胎盤関門におけるIgG輸送機構は十分には解明されていない。IgG受容体の一種であるIIb型Fc受容体は主に白血球膜表面に発現するが、胎盤内皮細胞では、IgGを含む細胞内小胞にも発現している。本研究では、IIb型Fc受容体小胞が内皮細胞を介したIgG輸送に関与することを明らかとし、小胞形成に関わる因子を見い出した。さらに研究代表者の研究環境の変化に伴って、当初の計画を一部変更し、内皮細胞ににおけるIIb型Fc受容体の機能解析に有用なin vivo実験モデルの確立を行った。胎盤胎児血管内皮細胞のin vitroモデルとして、ヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)に遺伝子導入によってIIb型Fc受容体-EGFP融合タンパク質を発現させた細胞を用いた。IIb型Fc受容体シグナルは、胎盤組織と同様に細胞内で小胞様の分布を呈し、細胞外から取り込まれたIgGと共局在すること、IIb型Fc受容体発現細胞では、IgGの細胞内取込と経細胞輸送が促進されることを実証した。また胎盤組織のプロテオミクス解析で同定された小胞関連分子の中から、Ras関連GTPaseに着目して遺伝子ノックダウンを行い、IIb型Fc受容体発現小胞の動態とIgG取込み能との関連を検証し、制御因子のひとつとしてRab3Dの関与を見い出した。さらに内皮細胞に発現するIIb型Fc受容体の機能解析に有用なin vivo実験モデル確立のため、胎盤のみならず胎仔、新生仔、成獣組織でのIIb型Fc受容体および関連分子の解析を行い、食事性肝疾患発症に伴う肝類洞内皮細胞のIIb型Fc受容体発現変動を明らかにした。胎盤血管内皮細胞モデルとして、遺伝子導入によってIIb型Fcγ受容体(以下FcγRIIb)を発現させた内皮細胞を用い、これを含む小胞がIgG輸送に関連すること、この小胞の形成にRab3Dが関与することを明らかにした。また内皮細胞に発現するFcγRIIb機能解明のため、他器官の内皮細胞における発現動態を探索したところ、肝類洞内皮細胞において、食事誘導性肝疾患の発症と進行に伴う発現変動が確認された。胎盤胎児血管内皮細胞モデルとして確立したIIb型Fc受容体発現HUVECにおいては、IIb型Fc受容体発現は、ヒト胎盤胎児血管内皮細胞と同様に小胞様を呈する。このin vitroモデルを用いて、胎盤組織のプロテオミクス解析からIIb型Fc受容体発現小胞の関連因子として同定された数種類のRas関連GTPaseについて検証を行い、IIb型Fc受容体発現小胞の細胞内動態および細胞へのIgG取込に関与するRabタンパク質を見い出した。さらに内皮細胞に発現するIIb型Fc受容体の機能解析に有用なin vivo実験系の確立を目的として、実験動物組織の内皮細胞におけるIIb型Fc受容体発現およびその局在について、また食餌誘導性の発現動態について、生化学的および形態学的解析を進めた。機能形態学・栄養化学当初の計画であったヒト胎盤胎児血管内皮細胞に発現するIIb型Fc受容体を含む小胞のIgG輸送との関連とその制御因子解明について、研究成果の報告を、また必要に応じて追加実験を行う。
「幸福感」の向上を目指したポジティブ感情の機能の解明と一次予防アプローチ法の確立

本研究の目的は、心身の健康の核となるポジティブ感情の機能を、個人だけではなく対人および集団との相互作用や文脈効果を含めた心的過程から解明し、健康に対する予防行動や主観的幸福感が持続できるための仕組みを明らかにすることである。本研究は、ポジティブ感情の機能に着目し、実験や調査による基礎研究から個人から集団レベルまでを網羅した人間の複雑な感情処理とその潜在及び顕在的過程を明らかにし、その成果を心理学の究極の応用である幸せの探求と介入による心身の健康増進につなげるプロジェクトである。
義歯安定剤に含有されるアルコールが酒気帯び運転違反の判定に及ぼす影響

近年、アルコールを摂取していないにもかかわらず義歯安定剤が原因で酒気帯び運転の基準値を上回る呼気アルコール濃度が検出され、誤って逮捕されるケースが社会問題となっている。本研究では、ガスクロマトグラフィーを用いて義歯安定剤から溶出するアルコール量を定量し、さらに本剤使用時の呼気アルコール濃度を測定する臨床試験を行う。そしてエタノールをはじめとした構成成分を変化させた試作義歯安定剤で同様の測定を行い、本剤の使用量、使用時間、およびエタノール含有量と呼気アルコール濃度との関連性を解明する。
圧縮応力下２方向マイクロ・ラウエマッピングによるＭｇ合金中キンク変形挙動の解明

本研究は,アルミ合金を凌駕する優れた機械的特性を持つマグネシウム合金の強化に重要な役割をはたしているキンク変形(結晶が変形する際に急激に折れ曲がる現象)の前駆現象を捉えることを目的としている.そのため,放射光白色X線マイクロビームを利用し,圧縮応力下でマグネシウム合金中のキンク発生箇所を2方向から観察し,3次元的に可視化する手法を開発する.これにより,キンク変形発生前後の変形挙動を解明することを目指す.本研究は,アルミ合金を凌駕する優れた機械的特性を持つマグネシウム合金の強化に重要な役割をはたしているキンク変形(結晶が変形する際に急激に折れ曲がる現象)の前駆現象を捉えることを目的としている.そのため,放射光白色X線マイクロビームを利用し,圧縮応力下でマグネシウム合金中のキンク発生箇所を2方向から観察し,3次元的に可視化する手法を開発する.これにより,キンク変形発生前後の変形挙動を解明することを目指す.
脂肪細胞分化機構の解明および新たな肥満治療薬の開発

生活習慣病の克服には、脂肪細胞肥大化の研究と並び、脂肪細胞分化機構の解明も重要な課題である。我々は、すでに脂肪細胞分化の最も初期において発現が変動する遺伝子群を多数単離し、これらが脂肪細胞分化に重要な役割を果たしていることを明らかにしてきた。本研究では、データベースに登録のない未知遺伝子群をfad(factor for adipocyte differentiation)と名付けこれらを中心に機能解析をし、以下の結果を得た。1.分化の最も初期において必須とされるclonal expansionに対する各種因子の影響を検討したところ、fad24およびfad104が重要な役割を果たしていることを明らかとした。2.fad104のホモノックアウトマウスを作製したところ、生後1日以内に死亡することが明らかとなったため、MEFを用いて脂肪細胞分化に対する影響を検討したところ、fad104は分化のみならず、接着や細胞移動にも重要な新規遺伝子であることを明らかにした。3.新たに新規遺伝子として単離したfad49は、脂肪細胞分化に重要な役割を果たしていることを明らかとした。特に、fad49は脂肪細胞分化の初期においてスキャフォールド機能を有し、種々のシグナノ伝達ネットワークに密接に関与している可能性が強く示唆された。4.インプリンティング遺伝子であるpeg10(paternally expressed gene 10)を新たに同定し、脂肪細胞分化を正に制御することを明らかとした。5.cyclin Dはclonal expansionの制御を介して、脂肪細胞分化を制御する可能性が考えられた。以上、脂肪細胞分化の初期に機能し重要な役割を果たすと考えられる因子群を多数分離同定解析した。今後さらに詳細な解析を行うことにより、新たな治療薬開発への足掛かりとなることが期待される。しかし、脂肪細胞分化の最も初期における変化は未だ不明な点が多い。我々は、すでに脂肪細胞分化の最も初期において発現が変動する遺伝子群を多数単離した。特に、データベースに登録のない未知遺伝子群をfad(factor for adipocyte differentiation)と名付け機能解析をした結果、今年度は、以下の結果を得た。2)fad104のホモノックアウトマウスを作製したところ、生後1日以内に死亡することが明らかとなった。3)新規遺伝子として単離したfad123は、その後他のグループによって同定されたSLC39A14と同一であることがわかったが、亜鉛トランスポーターとして働くタンパク質であることを初めて明らかにした。4)今年度新たに新規遺伝子としてfad49を単離した。RNAi法により、この因子も脂肪細胞分化に重要な役割を果たしていることが明らかとなった。細胞内局在の検討などにより、fad49は脂肪細胞分化の初期においてスキャフォールド機能を有し、種々のシグナル伝達ネットワークに密接に関与している可能性が強く示唆された。以上のように、脂肪細胞分化初期に発現する新規遺伝子として、fad24,fad104,fad123,fad49の4つの遺伝子の機能解析を行い、いずれも脂肪細胞分化に重要な役割を果たしていることを明らかにした。今後更に解析を進め新たな肥満治療薬開発の足掛かりとしたい。1)分化の最も初期において必須とされるclonal expansionに対する各種因子の影響を検討したところ、fad24およびfsd104が重要な役割を果たしていることを明らかとした。

2)fad104のホモノックアウトマウスを作製したところ、生後1日以内に死亡することが明らかとなったため、MEFを用いて脂肪細胞分化に対する影響を検討したところ、fad104は分化のみならず、接着や細胞移動にも重要な新規遺伝子であることを明らかにした。3)fad104のヘテロノックアウトマウスを用いて、普通食および高脂肪食で飼育し、体重変化などを検討したところ、ヘテロノックアウトマウスは太りにくいことが明らかとなった。さらにインスリンに対する感受性が高いことも明らかとなった。4)新たに新規遺伝子として単離したfad49は、脂肪細胞分化に重要な役割を果たしていることを明らかとした。特に、fad49は脂肪細胞分化の初期においてスキャフォールド機能を有し、種々のシグナル伝達ネットワークに密接に関与している可能性が強く示唆された。以上のように、脂肪細胞分化初期に発現する新規遺伝子として、fad24,fad104およびfad49の3つの遺伝子を中心に機能解析を行い、いずれも脂肪細胞分化に重要な役割を果たしていることを明らかにした。今後更に解析を進め新たな肥満治療薬開発の足掛かりとしたい。生活習慣病の克服には、脂肪細胞肥大化の研究と並び、脂肪細胞分化機構の解明も重要な課題である。我々は、すでに脂肪細胞分化の最も初期において発現が変動する遺伝子群を多数単離し、これらが脂肪細胞分化に重要な役割を果たしていることを明らかにしてきた。本年度は、新たな因子も含めさらに解析を進め、以下の結果を得た。インプリンティング遺伝子であるpeg10(paternally expressed gene 10)を新たに同定した。peg10は、C/EBPβ遺伝子やC/EBPδ遺伝子の発現を制御することにより、clonal expansionを制御し、その結果として脂肪細胞分化を正に制御することを明らかとした。cyclin D2は、cyclin D1及びD3と共にファミリーを形成しており、G1期からS期移行に重要な役割を果たしていることが知られている。これらは、分化誘導後12時間後に発現上昇が認められ、この発現上昇が脂肪細胞分化特異的である可能性が示唆された。また、この発現上昇はclonal expansionの直前で認められたことから、cyclin Dはclonal expansionの制御を介して、脂肪細胞分化を制御する可能性が考えられた。新規遺伝子としてfad49(fad; factor for adipocyte differentiation)を新たに単離し、この因子も脂肪細胞分化に重要な役割を果たしていることが明らかとした。fad49はスキャフォールド機能を有し、種々のシグナル伝達ネットワークに密接に関与している可能性が強く示唆された。
電子-酸化物イオン混合導電性セラミックスの酸素透過挙動と導電特性

1.La_<1-x>Sr_xCo_<0.2>Fe_<0.8>O_<3-δ>の導電性と結晶構造並びに酸素不定比性との関連を明らかにした。電子と酸化物イオン(O^<2->)の混合導電体であるLa_<1-x>Sr_xCo_<0.2>Fe_<0.8>O_<3-δ>セラミックスの結晶構造解析、並びに酸素量の組成、酸素分圧依存性を評価し、それぞれ同じ雰囲気下での電子導電率に及ぼす影響を詳細に調べた。その結果、La_<1-x>Sr_xCo_<0.2>Fe_<0.8>O_<3-δ>のもつ導電キャリアだけでなく、結晶構造のわずかな変化が電子導電率に影響を与えることを明らかにした。また酸素分圧依存性に関しては、酸素分圧低下に伴って導入される平衡または非平衡の酸素空孔が、電子導電率に影響を与えることを明らかにした。La_<0.6>Sr_<0.4>Co_<0.2>Fe_<0.8>O_<3-δ>セラミックスの燃料電池正極及び酸素透過膜への応用を目指し、そのO^<2->導電性の向上を図るために意図的にSr量を欠損させた試料(La_<0.6>Sr_<0.4-x>Co_<0.2>Fe_<0.8>O_<3-δ>)を作製した。即ちO^<2->の拡散は試料内部の酸素空孔を介して起こるため、故意にSr量を欠損させることで電気的中性を保つために酸素空孔を新たに生成させることを目的とした。Sr欠損型試料は、xが0.025以下でほぼペロブスカイト単相であった。この範囲で酸素不定比性を調べたところ、xの増加に伴って酸素量の低下が見られたことから、期待通り酸素空孔が新たに導入されたと判断した。また電子導電率は依然として100Scm^<-1>以上と高い値であった。よってSr欠損型試料は酸素空孔濃度増加によるイオン導電性の向上が期待でき、また電子導電性も高いので、燃料電池正極や酸素透過膜材料として有望であることがわかった。1.La_<0.6>Sr_<0.4>Co_<0.2>Fe_<0.8>O_<3-δ>の酸素不定比性、電子導電率の酸素分圧依存性を明らかにした。La_<0.6>Sr_<0.4>Co_<0.2>Fe_<0.8>O_<3-δ>は電子と酸化物イオンの混合導電体であり、酸素透過膜への応用が検討されている材料である。本所究ではこの試料の酸素不定比性と電子導電率の酸素分圧依存性を調べた。

導電率は1273K、種々の酸素分圧(-3.67【less than or equal】log[P(O_2)/atm]【less than or equal】-0.68)で十分アニールした後、その酸素分圧を保ったまま-100Kh^<-1>の冷却過程で測定した。その結果、高温域では酸素分圧低下とともに電子導電率は次第に減少したが、-3.17【less than or equal】log[P(O_2)/atm]では、低温域で各々の導電率はほぼ同じ値を示した。一方-3.67【less thanor equal】log[P(O_2)/atm]<-3.17では、室温まで冷却しても空気中(log[P(O_2)/atm]=-0.68)での導電率の値と一致が見られなかった。これら試料の冷却後の酸素不定比性を評価したところ、室温での導電率に大きな差が見られた-3.67【less thanor equal】log[P(O_2)/atm]【less than or equal】-3.17よりも高い酸素分圧ではほほ定比の酸素量を示したが、低い酸素分圧では高温下で生じた酸素空孔を埋めるための酸素を冷却時に十分に取り込めておらず、これが導電率を減少させていることがわかった。この材料を酸素透過膜として用いるためには試料の両側に酸素分圧の異なる気体が接することになり、試料内で電子導電率は大きく変化することがわかった。2.次年度の方針高及び低酸素分圧間に置いた試料内部に生ずる酸素ポテンシャル分布を求める。それによって先に求めた導電率の酸素分圧依存のデータより、試料内部の導電率の変化といった、膜内部の状況を明らかにし、酸素透過能の更なる向上を図るための指針を得る。電子と酸化物イオン(O^<2->)の混合導電体であるLa_<0.6>Sr_<0.4>Co_<0.2>Fe_<0.8>O_<3-δ>セラミックスの酸素透過膜への応用を目指し、そのO^<2->導電性の向上を図るために意図的にSr量を欠損させた試料(La_<0.6>Sr_<0.4-x>Co_<0.2>Fe_<0.8>O_<3-δ>)を作製した。即ちO^<2->の拡散は試料内部の酸素空孔を介して起こるため、故意にSr量を欠損させることで電気的中性を保つために酸素空孔を新たに生成させることを目的とした。Sr欠損型試料は、xが0.025以下でほぼペロブスカイト単相であった。この範囲で酸素不定比性を調べたところ、xの増加に伴って酸素量の低下が見られたことから、期待通り酸素空孔が新たに導入されたと判断した。また電子導電率はxの増加とともに低下したが、これは酸素空孔量の増加によりp型電子導電キャリア濃度が減少したためであると考えられる。しかし導電率は依然として100Scm^<-1>以上と高い値であった。よってSr欠損型試料は酸素空孔濃度増加によるイオン導電性の向上が期待でき、また電子導電性も高いので、酸素透過膜材料として有望であることがわかった。試料の酸素透過流束を高及び低酸素分圧間に置いた試料内部を透過する酸素量を、購入したガスクロマトグラフィーで評価することにより求めた。その結果、Sr欠損量xが0.025の試料で、従来の定比型試料に比べて約1.5倍の酸素透過量が得られた。つまりSr欠損型の新規な試料を用いることで、酸素空孔量の意図的な増加によるイオン導電率の向上と、それによる酸素透過能の向上を図ることができた。
レニウム錯体の配位子置換反応

1.ジクロロエトキシオキソビス(トリフェニルホスフィン)レニウム(V)[ReOCl_2(OEt)(PPh_3)_2]の塩基加水分解反応機構[ReOCl_2(OEt)(PPh_3)_2]は、レニウム(IV)および(V)錯体の合成の出発物質として利用されているように、レニウム錯体の中では比較的不安定で置換活性に分類される錯体である。したがってその塩基加水分解反応機構の解明は、放射性レニウム標識化合物の迅速合成ルートの確立に寄与できるものと考えられる。塩基加水分解反応は、[ReOCl_2(OEt)(PPh_3)_2]を溶かしたクロロホルム溶液を所定濃度の水酸化ナトリウム水溶液と振り混ぜることによって行わせた。その加水分解反応の様子を有機相の紫外部における吸光度測定により追求した。錯体の吸収極大である273mmの吸収は時間とともに減少し、かわりに262mm吸光度が増加した。解析の結果、この塩基加水分解反応速度Rは、R=κ[OH^-][ReOCl_2(OEt)(PPh_3)_2]のように表され、25°Cにおいてκ=1.03×10^<-4>M^<-1>s^<-1>と求められた。2.マルチトレーサー中のレニウム、テクネチウムおよび生体微量元素の体内への吸収および代謝レニウム錯体の薬剤としての応用を念頭に置き、レニウムあるいは同族元素で化学的に類似しているテクネチウムを含むマルチトレーサー溶液を用いて、それらの生体への吸収と代謝に関する基礎的動物試験を行った。トレーサー溶液中の放射性レニウムは、生体への吸収率はほぼ100%と高いものであったが、その代謝速度は著しく速く、生体内での配位子置換反応を検討するには困難なものであった。レニウムと比較して化学修飾を受けやすいテクネチウムを含むマルチトレーサー溶液を亜鉛欠乏マウスに経口投与したところ、その吸収率はレニウムより低く、また、正常なマウスと比べて取り込み率は低下していた。1.オキソジクロロ(エトキシ)ビス(トリフェニルホスフィン)レニウム(V)[ReOCl_2(OEt)(PPh_3)_2]の塩基加水分解反応機構オキソジクロロ(エトキシ)ビス(トリフェニルホスフィン)レニウム(V)はレニウム(V)錯体の合成の出発物質として利用されており,レニウム錯体の中では比較的置換活性に分類される錯体である。したがってその塩基加水分解反応機構の解明は,レニウム錯体の置換活性度を考察する上で非常に重要である。塩基加水分解反応は,[ReOCl_2(OEt)(PPh_3)_2]を溶かしたクロロホルム溶液を所定濃度の水酸化ナトリウム水溶液と振り混ぜることによって,錯体を塩基加水分解させた。その様子を有機相の紫外部における吸光度測定により追及した。錯体の吸収極大である273nmの吸収は時間と共に減少し,代わりに262nmの吸光度が増加した。吸光度の変化を解析することにより、[ReOCl_2(OEt)(PPh_3)_2]の塩基加水分解反応速度Rは,R=k[OH^-][ReOCl_2(OEt)(PPh_3)_2]のように表され,25°Cにおいてk=1.03×10^<-4>M^<-1>s^<-1>と求められた。

2.マルチトレーサー法による亜鉛欠乏マウス体内における無担体レニウムの挙動マルチトレーサー法は,微量元素の体内における挙動を調べるのに優れた方法である。亜鉛欠乏マウス体内における無担体レニウムの挙動を同時に生成するマルチトレーサーの挙動と共に調べるために,先ず放射性レニウムの生成条件およびマルチトレーサー溶液の調製方法について検討した。また予備検討として,8週齢の雄マウスを3週間亜鉛欠乏状態にした後,マルチトレーサー生理食塩水溶液を腹腔内へ投与し,腎臓、肝臓などの臓器および組織へのマルチトレーサーの取り込み率を,対照マウスのそれと比較した。マルチトレーサー法は、生物体内における複数の微量元素の挙動を同時に調べるのに優れた方法である。亜鉛欠乏マウス体内における無担体レニウムの挙動を同時に生成するマルチトレーサーの挙動とともに調べるために、金をターゲットとして高エネルギーに加速した荷電粒子を照射したときの放射性レニウムの生成条件およびマルチトレーサー溶液の調製方法について検討した。さらに、生成した放射性レニウムやその他の放射性核種の生体への吸収と体内分布について検討した。しかしながら、単純な化学操作にてターゲットから分離した状態でのマルチトレーサー溶液中の放射性レニウムは、生体への吸収率はほぼ100%と高いものではあったが、その代謝速度は著しく速く、薬理効果を念頭においた生体内における配位子置換反応を検討するためには、さらなる予備試験が必要であるとの結論を得た。そこで、レニウムとは同族元素で、化学的に類似してはいるが、レニウムと比較して化学修飾を受けやすいテクネチウムを用いて基礎的試験を行うこととした。高エネルギーに加速した荷電粒子を照射した銀ターゲットからマルチトレーサー溶液を調製したところ、十分に挙動の追跡が可能な量のテクネチウムを含むマルチトレーサー溶液を得ることができた。これを金属性疾患のモデル動物として作成した亜鉛欠乏マウスに経口投与した。その結果、多くの元素については対照として用いた正常なマウスと体内挙動には有意な差を認めることはできなかったが、一部の元素については亜鉛欠乏マウスの主な臓器・組織における取り込み率が著しく上昇していた。テクネチウムについては、その吸収率はレニウムより著しく低く、また、症例数が少ないため断定することは難しいが亜鉛欠乏状態では取り込み率が低下することから、腸管における作用の受け方がレニウムとは異なる可能性が認められた。本年は、レニウム錯体の薬剤としての応用を念頭に置き、昨年に引き続き、レニウムと同族元素で化学的に類似してはいるが、レニウムと比較して化学修飾を受けやすいテクネチウムを用いて、生体への吸収とその吸収過程における化学修飾に関する基礎的動物試験を行った。高エネルギーに加速した荷電粒子を照射した銀ターゲットからテクネチウムを含むマルチトレーサー生理食塩水溶液および塩酸酸性溶液(pH 3)の2種類の溶液を調製した。これらを、3週齢から3週間にわたって亜鉛欠乏餌を用いて飼育したマウスおよびその対照となるマウス、また、8週齢から3週間または6週間亜鉛欠乏餌を用いて飼育したマウスおよびその対照となるマウスに、それぞれ、腹腔内および経口投与を行った。各投与から一定時間経過毎に、主な臓器を摘出し、種々の元素の取り込み量を調べた。その結果、3週齢から亜鉛を欠乏させたマウスに経口投与を行った場合には、テクネチウムの取り込みが大きく上昇していた。これは、腸管からのテクネチウムの吸収量が増加したことを意味しているが、この傾向は、亜鉛、コバルトおよびマンガンについても認められた。
環境調和型新技術開発を目的とするコンクリートのナノレベル流動性制御方法

本年度は、廃棄物や廃コンクリートから発生する微粉末の代替として、フライアッシュを用いて流動性制御方法について検討した。また、実際に廃コンクリートから再生骨材を製造し、微粉末の発生量について検討した。現在までに得られている結果は以下の通りである。(1)フライアッシュ粒子の充填構造が流動性に大きく関係し、充填率から流動性を推定できることを明らかにした。一方、未燃カーボンによって粒子が凝集し、充填率およびペーストの流動性が低下することが確認された。(2)未燃カーボンなどの荷電粒子による効果と、粒子の粒度分布のフラクタル次元から粉体の充填構造を推定することができ、ペーストの流動性の予測が可能になることが判明した。(3)高性能AE減水剤の分散安定性を、粉体粒子の表面に吸着したグラフト共重合体中のグラフト鎖の伸展力の相互作用から検討し、グラフト鎖の間隔がグラフト鎖単体のランダムコイルが占有する面積より大きいとグラフト鎖は伸長せずペーストの流動性は向上しないことが判明した。他方、グラフト鎖間隔がグラフト鎖単体のランダムコイルが占有する面積より小さいとグラフト鎖は伸長し、グラフト鎖による立体反発力が増大しペーストの流動性は改善した。しかし、グラフト鎖の大きさが主鎖より大きすぎると、主鎖が粉体に吸着しづらくなり、その結果単位面積当たりのグラフト鎖数が減少し流動性が低下することがモデルにより明らかにされ、最適な化学構造が存在することが判明した。なお、グラフト鎖間隔がグラフト鎖単体のランダムコイルが占有する面積より小さいとグラフト鎖は幾何学的な制限で伸長するため、無機イオンの影響をあまり受けないことが推論された。(4)アトリッションミルを用いて製造した再生骨材は中品質程度のモルタル分を付着したものを用いてもコンクリート性状は良好であり、再生する微粉末量はかなり低減できることが判明した。本研究は、産業廃棄物や廃コンクリートから発生する微粉末をコンクリート用材料に用いる際の流動性制御方法について検討するものであり、1μm以下のナノサイズ微粒子の凝集分散を制御することにより、粉体の最密充填化が可能な手法を開発しようとするものである。現在までに得られている結果および今後の課題は以下の通りである。(1)粒子の粒度分布が、粒子の充填性状に及ぼす影響について検討し、フラクタル次元と充填率との間に高い相関関係があることを示した。しかし、モデル実験で用いた粒子は10μm以上の粗大粒子であり、ナノレベル粒子までフラクタル次元と充填率の関係が適用できるかについては来年度検討することにした。なお、分散剤などによりナノレベル粒子まで完全に分散でき、かつ粒子の粒度分布のフラクタル次元と粒子の充填率との間に高い相関性が確立されたときには、容易に最適粒度分布を求める簡易な計算ソフトを作成した。(2)微粒子の凝集分散に関して、2粒子間の相互作用エネルギーを計算して検討を行った。この際、微粒子が粗大粒子に付着すると、粗大粒子と微粒子が凝集しづらくなることを明らかにし、ナノサイズ粒子のよる新たな流動性改善機構を提案した。また、粒子に吸着した分散剤ポリマーによる立体反発力の効果について、粒子への吸着力とポリマーの伸展力の相互作用から検討し、吸着力が大きなポリマーほど早く効果が出現するが、架橋効果によってスランプロスを生じる危険性も増大することを明らかにした。(3)廃コンクリートを湿式粉砕ミルで摩砕した時の、微粒子の粒度分布と化学成分について検討を行った。あまり摩際しなければ、微粉部分の化学組成はセメントに由来したものになることが判明し、今後は液相中での無機イオンの溶出を検討する予定である。

(4)アトリッションミルを用いて製造した再生骨材は中品質程度のモルタル分を付着したものを用いてもコンクリート性状は良好であり、再生する微粉末量はかなり低減できることが判明した。