hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
生体イメージングを用いた栄養シグナルの遺伝子発現制御メカニズムの解析

申請者は肝臓での脂質合成系調節に極めて重要なSREBP-1cの生体での発現調節機構を詳しく解析するため、独自にin vivo Ad-luc法という画期的なプロモーター解析手法と、転写因子発現ライブラリーTFELを開発し、肝臓でのSREBP-1cの発現調節に、絶食時に誘導されるKLF15が重要であることを見出した。KLF15は糖代謝に関与し、絶食時に発現が亢進することは知られているが、その調節機構は未だ解明されていない。そこで本研究ではKLF15遺伝子発現制御機構の解明を軸に「栄養シグナルの源流」に迫ることとした。平成29年度においては、絶食において誘導されるKLF15の発現調節機構の解析を、in vivo Ad-luc法とTFELを用いて進めた。KLF15遺伝子には、KLF15-1aとKLF15-1cという転写開始点の異なるvariantは報告されている。申請者らの検討により肝臓ではKLF15-1aの発現量が絶食時に高いことを確認しており、KLF15-1aの転写調節解明が重要であると考えられた。KLF15-1a転写開始点から上流のExon1cまでのゲノム領域をKLF15-1aプロモーターとし、そのプロモーター領域をルシフェラーゼレポーター遺伝子につなげたアデノウィルスAd-KLF15-1a-lucは、絶食時の肝臓においてそのレポーター活性が上昇する結果がin vivo Ad-luc法により既に得られていた。そこで本研究開始直後より、KLF15-1aプロモーターを様々に欠損させたAd-lucコンストラクトを作成し、高解像度な重要領域の絞り込みを行った。その結果、絶食時に重要なゲノム領域の絞り込みに成功した。さらにTFELを用いて、その重要な領域に結合する因子の探索を行った。平成29年度における研究計画において、KLF15-1aプロモーターを様々に欠損させたAd-lucコンストラクトを作成し、in vivo Ad-luc法にて絶食において誘導されるKLF15の発現調節機構に重要なゲノム領域の絞り込みを行う予定であった。しかし、in vivo Ad-luc法の実施過程で、対象とする発現調節領域が特殊な性質を持つこととが分かり、領域の選定に予想外の困難が生じた。そのため、in vivo Ad-luc法の条件を再検討し、改めてin vivo Ad-luc法を実施する必要があった。その再実施の結果、当初の研究計画通りに絶食時に重要なゲノム領域の絞り込みに成功し、さらにTFELを用いて、その重要な領域に結合する因子の探索を行うことが出来た。平成29年度での計画より引き続き、絶食におけるKLF15遺伝子の発現調節に重要な領域に結合する因子を探索し、分子レベルから生体レベルでの詳細な解析により、候補因子の正確な評価を行う。探索より得られた候補因子の絶食、摂食時の肝臓における遺伝子発現量を、qPCR法やマイクロアレイ法、RNA-seqにて比較定量する。同時に、それらの核内タンパク量をWestern blotにて確認する。さらに候補因子がそれらの領域内の配列に結合することをEMSA法ならびにマウスの肝臓の核分画を用いたChIP法、細胞でのレポーターアッセイを用いて確認する。候補因子が複数確認できた場合には、それぞれの候補タンパク同士の相互作用を免疫沈降法や、GST pulldown法などを用いて転写因子複合体に関する解析を行う。さらに候補因子の生体内での肝臓における役割を調べるために、ウィルスベクターなどを用いてマウス肝臓での候補因子のノックダウンを行い、生体レベルにて肝臓における候補因子によるKLF15遺伝子発現への影響を調べる。

しかし、in vivo Ad-luc法の実施過程で、対象とする発現調節領域が特殊な性質を持つこととが分かり、領域の選定に予想外の困難が生じた。そのため、in vivo Ad-luc法の条件を再検討し、改めてin vivo Ad-luc法を実施する必要があった。その再実施の結果、当初の研究計画通りに絶食時に重要なゲノム領域の絞り込みに成功し、さらにTFELを用いて、その重要な領域に結合する因子の探索を行うことが出来た。平成29年度での計画より引き続き、絶食におけるKLF15遺伝子の発現調節に重要な領域に結合する因子を探索し、分子レベルから生体レベルでの詳細な解析により、候補因子の正確な評価を行う。探索より得られた候補因子の絶食、摂食時の肝臓における遺伝子発現量を、qPCR法やマイクロアレイ法、RNA-seqにて比較定量する。同時に、それらの核内タンパク量をWestern blotにて確認する。さらに候補因子がそれらの領域内の配列に結合することをEMSA法ならびにマウスの肝臓の核分画を用いたChIP法、細胞でのレポーターアッセイを用いて確認する。候補因子が複数確認できた場合には、それぞれの候補タンパク同士の相互作用を免疫沈降法や、GST pulldown法などを用いて転写因子複合体に関する解析を行う。さらに候補因子の生体内での肝臓における役割を調べるために、ウィルスベクターなどを用いてマウス肝臓での候補因子のノックダウンを行い、生体レベルにて肝臓における候補因子によるKLF15遺伝子発現への影響を調べる。
木部柔細胞類は樹木の水分通導の維持と防御システムにどのように関わっているのか

課題1.水ストレス時の細胞内現象と樹液流回復への関与A)木部のエンボリズムによる排水および水流回復時の柔細胞の挙動:クスノキ老大木(樹齢100年以上,樹高25m)の樹幹上部では下部よりも道管直径が小さく,道管分布密度が高かった.上部には大径道管がほとんど存在せず、単位面積当たりの水分通導度が低くかったことから、通水停止によるダメージを低減するような適応的な垂直的変化あることが分かった.つる性で大径道管を持つフジは、多数の軸方向柔細胞と小径道管群が層階状に配列しており、排水後の道管の通水再開に寄与していることを発見した。一方サルナシでは軸方向柔細胞は少数で、道管が排水した後の通水回復はほとんど認められなかった。フジは乾燥環境下でも通導が維持されて生育できるが、サルナシは水ストレス下で通導機能を失い易く水辺に分布すると推測された。B)樹木の高所における通導の持続性と柔細胞の役割:マレーシアのパソ森林保護区に生育するフタバガキ科高木種で、樹高40mのDipterocarpus sublamellatusおよび樹高30mのPtychopyxis caput-medusaにおいて、葉柄の皮層組織の構成糖分析をおこなった。皮層組織が特に分厚いD.sublamellatusでは中性糖以外のペクチン系多糖などが90%を占めており、この分厚い皮層の柔細胞が特異な水分保持の役割を果たしていることが考えられた。課題2.木部柔細胞の二次代謝活性変化と通導阻害の関係B)二次代謝物質の分泌が水分通導停止にどう繋がるのか:スギ成木における水とミネラル類の移動について、Cryo-SEM/EDXおよびSPring8の放射光X線分析を用いた可視化に取り組んだ。凍結試料を用いた実験の手法を開発注であり、SPring8での実験は次年度も継続して実施する。通導と柔細胞の役割に関する研究に用いる分光分析装置(可視・近赤外複合機)は平成29年度の研究に必要としていたが、その開発が遅れて販売時期が平成30年度5月となったため、機械購入費の繰越を行った。その項目以外の研究は計画通りに実施し、概ね順調に進展している。柔細胞類の通水サポート、細胞内の水分保持機能、二次代謝物質の生成や移動について、さらに詳細に計測する。課題1.水ストレス時の細胞内現象と樹液流回復への関与1-A.木部のエンボリズムによる排水および水流回復時の柔細胞の挙動:つる性木本植物の木部は大径の道管が横断面の大部分を占め、長さ数十mの先端まで大量の水を輸送するのに有利である。サルナシの生息分布が水辺に限定されるのは、大径道管の排水(エンボリズム)リスクを低減するためと推測された。フジは公園などの乾燥した場所で生育可能であることから、効率的な通水回復機構を持つと推定した。サルナシには軸方向柔細胞類や周囲仮道管が少ないが、フジには小径道管が多数存在することがわかり、その乾燥耐性に関しては小道管が寄与している可能性がある。1-B樹木の高所における通導の持続性と柔細胞の役割:針葉樹では、重力による静水圧によって高さとともに梢端部への水分輸送が困難になる。木部柔細胞はエンボリズムが発生した木部において水分通導の回復に関わり、柔細胞数や分布様式は、高さにより変化する可能性がある。高知県の市ノ又において、樹高30m老齢ヒノキ3本から高さ別に5か所の木部組織を採取した。これらの木部切片を観察し、木部柔細胞の垂直的な形態変化を明らかにする予定である。課題2.木部柔細胞の二次代謝活性変化と通導阻害の関係2-A.柔細胞の代謝変化および心材形成(加齢、傷害・感染による):イチジク株枯病菌を接種したイチジク苗の木部においては、付傷後1週間程度以降に、放射柔細胞の内容物に黄色の着色が認められ始め、防御反応による二次代謝の活性化が検出された。軸方向柔細胞については、顕著な変化が認めにくかった。初年度であるため、試験地設定および試料採取、計測技術の改善などにかなりの時間を要した。しかし、次年度の実験試料の準備も含めて実施できたので、おおむね順調に進展していると判断した。

B)樹木の高所における通導の持続性と柔細胞の役割:マレーシアのパソ森林保護区に生育するフタバガキ科高木種で、樹高40mのDipterocarpus sublamellatusおよび樹高30mのPtychopyxis caput-medusaにおいて、葉柄の皮層組織の構成糖分析をおこなった。皮層組織が特に分厚いD.sublamellatusでは中性糖以外のペクチン系多糖などが90%を占めており、この分厚い皮層の柔細胞が特異な水分保持の役割を果たしていることが考えられた。課題2.木部柔細胞の二次代謝活性変化と通導阻害の関係B)二次代謝物質の分泌が水分通導停止にどう繋がるのか:スギ成木における水とミネラル類の移動について、Cryo-SEM/EDXおよびSPring8の放射光X線分析を用いた可視化に取り組んだ。凍結試料を用いた実験の手法を開発注であり、SPring8での実験は次年度も継続して実施する。通導と柔細胞の役割に関する研究に用いる分光分析装置(可視・近赤外複合機)は平成29年度の研究に必要としていたが、その開発が遅れて販売時期が平成30年度5月となったため、機械購入費の繰越を行った。その項目以外の研究は計画通りに実施し、概ね順調に進展している。今後の研究の推進に問題点はない。昨年まで研究協力者であった東若菜が学術振興会特別研究員PD採用されたので、研究分担者として本研究に参画することになった。当初の計画通りに分担して推進する予定である。柔細胞類の通水サポート、細胞内の水分保持機能、二次代謝物質の生成や移動について、さらに詳細に計測する。
腹腔鏡下ドナー肝切除術の開発-生体肝移植のさらなる普及を目指して

われわれは、生体肝移植と腹腔鏡下肝切除術の両者を行っている施設として、生体肝移植のさらなる普及を目指して、腹腔鏡下ドナー肝外側区域切除術を開発することを目的として本研究を行った。まず、生体肝移植のドナー肝切除として腹腔鏡下外側区域切除術を安全に行うため、ブタを用いた前臨床実験を十分行った。前臨床実験により、手術手技の確立をはかり、ブタ部分肝移植実験でグラフト肝の質の低下がないことを確認した。つぎに、これらの動物実験の結果を踏まえ、大学医学部の倫理委員会に臨床での腹腔鏡下ドナー肝外側区域切除術を申請し承認を得た。胆道閉鎖症の患児に対して生体肝移植を予定していた、ドナー肝切除が外側区域切除になる母親に対して、ドナー本人から本術式による肝切除を施行するためのインフォームド・コンセントを得た。これらの経緯を経て、腹腔鏡補助下ドナー肝外側区域切除を試行した。手術は安全性を優先し、上腹部正中に7cmの切開創をおくことで、すべての血管処理は直視下に行った。最初に、腹腔鏡下に外側区域を授動し、肝門部を行った。肝実質切離の開始時に腹壁つり上げ法に変更し、上腹部正中を開創した。直視下に門脈左枝と左肝動脈を剥離し、肝実質切離を行い左肝静脈根部を露出した。手術時間は8時間30分で、出血量は70mlであった。術中経過は良好で、グラフトの質も良好で患児の経過も順調であった。本研究により安全な腹腔鏡下ドナー肝切除を開発した。生体肝移植ドナー手術を腹腔鏡下に行なう目的で、切除区域から見た手術リスクの評価法を開発した。血中サイトカイン濃度の推移が、切除区域別に異なることが本年度の研究で明らかになった。【目的】切除区域から見て肝移植ドナーの各種サイトカイン/血液データの変動を比較検討し、右葉グラフトのリスクを評価した.【対象・方法】平成13年10月平成14年10月に肝移植ドナー手術を施行した18例について切除区域別に術前・術中・術後の血中の各種サイトカイン(HGF, IL-1ra, IL-6)変動を比較検討した.また,平成7年4月平成14年10月に肝移植ドナー手術を施行した59例を対象とし,切除区域別に術前・術後の各種血液データも比較検討した.【結果】術後,HGFは右葉切除例と左葉(MHV+)+尾状葉切除例でピークの遅れと右葉切除例でのIL-1raの高値が認められた.右葉切除例はTBの高値が術後7日目まで遷延した.逆に,CRPは右葉切除例が他区域切除例に対し低値となった.また,右葉切除例はPLT・PTで低値をとり.外側区域切除例はGOT・GPTで高値をとった.【結論】切除肝容量が大きいと,HGF値のピークの遅延,術後IL-1ra・TBの上昇,CRPの低値が認められた.少ない残肝容量がビリルビン代謝の遅延と急性相蛋白合成の低下をもたらした可能性が示唆された.右葉グラフトは臨床的には問題はないが,潜在的(subclinical)なリスクをドナーに及ぼす可能性があることが示された.われわれは、生体肝移植と腹腔鏡下肝切除術の両者を行っている施設として、生体肝移植のさらなる普及を目指して、腹腔鏡下ドナー肝外側区域切除術を開発することを目的として本研究を行った。

前臨床実験により、手術手技の確立をはかり、ブタ部分肝移植実験でグラフト肝の質の低下がないことを確認した。つぎに、これらの動物実験の結果を踏まえ、大学医学部の倫理委員会に臨床での腹腔鏡下ドナー肝外側区域切除術を申請し承認を得た。胆道閉鎖症の患児に対して生体肝移植を予定していた、ドナー肝切除が外側区域切除になる母親に対して、ドナー本人から本術式による肝切除を施行するためのインフォームド・コンセントを得た。これらの経緯を経て、腹腔鏡補助下ドナー肝外側区域切除を試行した。手術は安全性を優先し、上腹部正中に7cmの切開創をおくことで、すべての血管処理は直視下に行った。最初に、腹腔鏡下に外側区域を授動し、肝門部を行った。肝実質切離の開始時に腹壁つり上げ法に変更し、上腹部正中を開創した。直視下に門脈左枝と左肝動脈を剥離し、肝実質切離を行い左肝静脈根部を露出した。手術時間は8時間30分で、出血量は70mlであった。術中経過は良好で、グラフトの質も良好で患児の経過も順調であった。本研究により安全な腹腔鏡下ドナー肝切除を開発した。
微量変異原評価を可能とする全ゲノム解読に基づく網羅的自然発生突然変異検出系の開発

自然変異を蓄積した完全遠縁交配8家系において、マウスゲノムの総ユニーク配列1,302,148,477bp上に発見した455個の新規SNV変異から自然変異率5.5X10-9/bp/世代を得た。受精時、どの接合子60億塩基対にも平均33個の新たなSNVが生じている計算になる。ヒトと同様に精子由来の変異が卵由来より2倍あるとすれば、精子から22個、卵から11個もたらされる計算となる。さらに、Amplicon-seqでトレースできた214SNVのうち56個(26.2%=56/214)が、変異アリル頻度(MAF)30%未満であった。Amplicon-seqリード数の平均値39,736および中央値25817より、ヘテロ接合体のMAFの期待値50%からは有意に減る方向へのみ変異アリル頻度が偏っていることを確認した。受精後2細胞胚期に変異が固定すればMAF25%、4細胞胚期に固定すれば12.5%と半減していくことから、発生初期32細胞胚期までに生殖細胞系列変異の26.2%が固定したという昨年度の仮説を裏付けた。また、雌性および雄性生殖細胞の初期発生時の分化および分裂数の違いを加味し、卵では平均30回、精子では平均70回の細胞分裂後に受精し世代交代が進むとすると、雌雄何れの生殖細胞系列においても32細胞胚期までは2.8X10-10/bp/細胞分裂、32細胞胚期以降は9.2X10-11/bp/細胞分裂と、胚発生初期は以降よりも3倍変異率が高いことを(2017年度報告を是正するとともに)世界ではじめて明らかにした。マウス近交系の兄妹交配を用いた変異蓄積も予定通り進み、各世代から解析のための採材を行なった。初期発生において変異率が高くなるメカニズム解明のために、マウス未受精卵の網羅的トランスクリプトーム解析が、先進ゲノム支援課題として採択され進んだ。情報解析のためサーバ室を新たに構築整備した。2018年度は、これまでまったく知られていなかったほ乳類ゲノムに生じる突然変異について「塩基対当たり細胞分裂当たり(=DNA複製当たり)」の変異率を世界で初めて得たのがもっとも大きな成果となりさらに前倒しで研究が進んだ。次世代シーケンシングの利用により、ヒトやマウスなどでも「塩基対当たり世代当たり」の自然突然変異率の推定は進んでいるものの、「細胞分裂当たり」の突然変異率推定は放射線や化学変異原など頻度が高い状態でも推定することが困難であった。また、培養細胞系ですらなかなか推定ができなかった。本研究から、雌雄生殖細胞分化の起こっていない32細胞胚期以前では、平均2.8X10-10/bp/細胞分裂、また、32細胞胚期以降の雌雄分化が生じ成体まで平均9.2X10-11/bp/細胞分裂という自然変異率がはじめて得られた。ヒトなどですでに報告されている卵由来と精子由来の変異数の違いは、卵が胎児期の減数分裂期で分裂が休止状態となるのに対し、精子では生涯細胞分裂が続いていくことの違いで説明できることも明らかとした。また、胚発生のごく初期に変異率が高いことによって、産仔数が極めて少ないほ乳裏や鳥類でも遺伝的多様性を高く保ちうる効果的な選択淘汰と適者生存が可能となる、という2017年度に提唱した作業仮説の検証にあたり、まず2018年度は、マウス未受精卵に「異なるDNA複製修復組換えなど関連酵素群のセット」が受精前に用意されていて細胞分裂ごとに半減し、順次、成体におけるセットに置き換わる、という仮説検証を開始した。そのために未受精卵約2000個を採取し、網羅的トランスクリプトーム解析が順調に進んだ。さまざまな遺伝的背景によって自然変異の起因や生成が異なるかどうか検証するためのマウス近交系を用いた兄妹交配も順調に進み採材を予定どおり実施しサンプルを凍結保存した。情報解析用のサーバ室整備も進んだ。予定より進んでいるので前倒しして変異解析を進めて行く。まず、2019年度からいよいよ遺伝的背景の異なる条件下での自然発生変異の違いの有無の実験検証に入る。そのために、兄妹交配から得たサンプルのゲノムDNAを抽出し全ゲノムシーケンシングを行なう。また、32細胞胚期までの高頻度自然突然変異率の起因を明らかにするため、2018年度には先進ゲノム支援課題としても採択され、マウス未受精卵トランスクリプトーム解析が進んだので、2019年度は情報解析を進める。とくに、DNA複製修復組換えなど遺伝子群に着目して未受精卵固有の発現遺伝子や量の違いなどの情報解析を行なう。小さなindel変異検出は進んでいるので、2019年度は、500bp以上のいわゆる構造変異structural variationの検出のための情報解析にも着手する。2018年度には新たにサーバ室を構築整備し、一連の情報解析に必要なリナックスサーバおよび基本となる情報解析パイプラインも拡充したので、チューニングを行いバイオインフォーマティクス解析にも本格的に取りかかる。さらに、自然に生じる変異を高速高精度に検出できることを実証したので、微量変異原におけるLNTモデル検証などを、実際に進めるための共同研究など2019年度から本格的に検討する。2017年度の成果を踏まえて、2018年度は国内学会や会議での招待講演依頼も多く引き受けた。

2018年度に世界ではじめてえられた「ほ乳類の個体内に自然に生じる変異の塩基対当たり細胞分裂あたりの変異率」など、すでにいくつかさらに大きな成果が得られたので、2019年度からは国際会議での発表および原著論文発表も行い、情報公開をさらに推し進めていく。完全遠縁交配法を用いて自然発生突然変異を蓄積したマウス8家系において、検出した突然変異の起源となる個体のトレースをアンプリコンseq法で実施したところ、すでに200を越える変異について起源となる個体を同定した。すべてメンデル遺伝していたうえ、新しい発見として、変異起源が同定された個体の1/4強において、変異アレルが有意に50%より少なく、大まかに25%前後から1%前後まで再現性よくモザイク変異として検出された。このことは、全体の1/4の変異は、受精後2細胞期以降32細胞期以前に生殖細胞系列変異に生じていることを示す。もし、受精後、すべての体細胞分裂あたりの突然全変異率が一定であれば、32細胞期以前に次世代に遺伝する変異が生じる確率は32/全成体体細胞数より少ないはずであり、実験的には検出できないはずである。すなわち、何らかの未知のメカニズムによって32細胞期までの自然発生突然変異率が、それ以降の突然変異率よりも少なくとも10億倍平均的に高いことを今年度は明らかにした。現在、一塩基変異(SNV)に加え、小さなindelについても2017年度は同様の解析を進めたところ、やはり、受精後発生の極初期に極めて高く次世代に遺伝するindel変異も生じていることが示唆された。以上は世界標準として使用されてきたC57BL/6Jの亜系統C57Bl/6JJclを用いた結果であるが、さまざまな遺伝的背景における自然発生突然変異の違いを検証するために進めている兄妹交配における解析においては、発がん性が極めて低いなど標準系統とは大きく異なった形質を示す日本産野生マウス由来のMSM/Ms系統の解析がまず進み、自然発生突然変異率が標準系統に比べ20%ほど低く、発がん率の低さの1要因ではあるもののすべては説明できないことが新たにわかった。変異スペクトルには大きな差は認められなかった。マウスでは、次世代に伝わる自然発生突然変異が、受精後から32細胞期以前までに、それ以降の変異率と比べ10億倍以上高い頻度で生じていることを今年度解明した。これは、ほ乳類の発生過程において、突然変異率が細胞分裂あたり(=DNA複製あたり)一定ではなく、発生のごく初期に極めて高頻度で生じていることを示す世界ではじめての発見である。発生の極初期に突然変異が生じれば有害な変異は着床期前後には淘汰されほぼ中立に近い変異を効率よく残すことが可能となる。ほ乳類、鳥類、は虫類などは他の生物種に比べ、雌雄ペアあたりの産子数が激減しているにも拘らず、この偏った変異生成機構により、遺伝的多様性を多産生物種と同等に保つ機構となりうるとともに、有性生殖が無性生殖に比べ有利となるひとつの機構ともなる。このように今年度の新発見は、単に自然発生の起源について新発見が得られたに留まらず、とくに、少産仔生物種において、社会的な遺伝的荷重を伴わず遺伝的多様性を高く保つ分子機構および有性生殖の進化学的利点を新しく示した。さらに今年度の成果は、生物個体に生じる突然変異と、培養細胞系に生じる突然変異は本質的に大きく異なることを強く示唆する。すなわち、生殖医療、幹細胞/iPS細胞などの再生医療を実施するにあたって、体細胞突然変異がいつどのように生じるか、さらに詳細に検証する必要性を示す。
ダスト降下に伴う海洋表層生物群集の応答と気候へのフィードバック

本研究は、DMSなどの生物起源ガスを計測するグループに海域の生物学的な情報を提供し、その変動機構を推測する一助となった。また、台風通過を再現する培養実験により、台風通過時には大型植物プランクトンである珪藻が卓越し海域の炭素循環や食物網構造を変えることを明らかにした。クロロフィルセンサー付きアルゴフロートは、台風には遭遇しなかったが幾つかのアノマリーを観測している。知見の少なかった亜熱帯の動物プランクトンに関しては、極域で特徴的にみられる、季節的な鉛直移動が亜熱帯種においても多く観察され、台風など時空間的に予測できない高い生産が、亜熱帯の生物生産を支えている可能性を示唆した。本研究ではダスト分布、水色画像をもとに有効な観測点を設定して、鉄、窒素固定生物の空間分布を把握し、ダスト降下に伴う窒素固定生物のブルーム(大増殖)の時間変化を追うことによって食物網構造、物質循環の変化を解明する。これらが明らかなれば、地球規模での窒素循環の解明と今後の予測、氷期-間氷期における二酸化炭素変動、窒素循環進化の理解を飛躍的に進む。さらに栄養塩供給の少ない亜熱帯海域では、台風の通過が栄養源の供給を行っていると考えられるが、この評価に関する観測や実験は全く行われてこなかった。亜熱帯域での白鳳丸航海では、調温水槽を用いて、台風通過をシミュレーションする培養実験を行い、現場では観測できない生物群集の応答を明らかにし、モデル課題、衛星課題らと共同し、台風通過が亜熱帯生物群集に及ぼす影響とそのフィードバックを解明する。さらにダストや台風通過に伴う生態系変動を研究する対象として大型カイアシ類Neocalanus gracilisとEucalanus californicusを絞り込み、当プロジェクト関連航海の試料に加え過去の航海の試料を解析し、その地理分布とおおよその生活史解明を試みる。また、期間中に実施される研究航海においては、植物、動物の生物群集組成を明らかにし、生物起源気体を研究対象とした課題へ情報提供し、生物組成が気体発生に及ぼす影響とその気候へのフィードバックを明らかにする。当該年度には自由落下式水中分光高度計を購入し、平成19年2月に行われた、淡青丸試験航海に乗船し機器の作動および船舶における観測作業手順を確認した。右舷側ガントリーの滑車にケーブルを通す方法で順調に投入回収が行われることが確認され、シグナルも良好であった。さらに、データから光深度を求めるソフトウェアーを開発した。また、亜熱帯海域で、ダスト降下や台風通過のシミレーション培養を行うための調温水槽が、亜寒帯で使用してきたものでは容量が不足していることが判明したため、大容量の塩害地野外用コンプレッサーと、ポンプを組み合わせたシステムを設計した。また、平成19年に予定されていた本プロジェクト関連航海KT-07-7次航海に向けて、表面モニタリング装置に装備されている光学式硝酸センサーの整備を行った。当該年度に購入を予定していたクロロフィルセンサー付きアルゴフロートは、クロロフィルセンサーの欠陥により、購入ができず、平成19年度に予算の繰り越し措置を行った。19年度になってもセンサーの不具合が、なかなか解消されなかったが、ようやく11月に購入・納品に至り、その後、機器の設定に約2カ月を要した。AO3-10課題の東海大学虎谷準教授と協力し、過去10年間の台風の進路と水色衛星画像の探索を行い、台風の進行速度が低下する変曲点付近で台風通過によると考えられるクロロフィルの増加が認められることが判明し、投入地点としては、北緯20度、東経134度付近が、最も可能性の高い海域として絞り込まれた。H19年度は、淡青丸KT07-06次航海において、三陸沖海域で発生する春季植物フランクトンブルームとそれに伴う生物起源気体の発生に関して、大気・エアロゾルグループと共同調査を行った。当グループは、連続モニタリングによるブルーム情報の取得と、植物プランクトン組成に関する情報を提供した。ハロカーボン類CH_2ClIが高濃度で分布した海域は、栄養塩濃度が低くピコプランクトンが優占する非ブルーム海域であることを明らかにした。白鳳丸KH07-2次航海においては前年度に開発した調温水槽を用いて、台風通過をシミュレーションする培養実験を行った。湧昇を再現する、亜表層水を強光下で培養する区画および混合を再現する亜表層水と表層水を混ぜた培養区画を設定し、20°Nおよび15°Nの2点で約1週間の変化を追った。水温は表面水温から3度低く設定し、光量は表面光量の30%とした。その結果、全ての区画で、24時間以内にクロロフィル現存量および光合成系II量子効率が著しいく低下し強光損傷が認められた。その後、次第に量子効率、現存量とも回復し、4日以降は初期値より高くなった。

初期条件では10μm以下のナノ、ピコ植物プランクトンが優先したが、培養後に増加したのはHPLC分析および顕微鏡観察により珪藻を主体とする大型植物プランクトンであることが明らかにした。すなわち台風通過は沈降や高次捕食者につながると考えられる新生産が起こることが初めて明らかにされ、亜熱帯の生物生産・物質循環の概念を大きく変える可能性が示唆された。台風通過時の物理環境と植物の増殖を捉えるためのクロロフィルセンサー付きアルゴフロートは2008年2月に予定海域に投入され、順調にシグナルを受信中である。平成19年度に行った台風通過生態系応答模擬実験は2点のみの結果であったので、KHO8-2次白鳳丸航海において、昨年度と同様の実験を、計4点で行った。結果は昨年度の結果を支持するものであり、すべての湧昇や混合を模擬する実験区画で、20μm以上の大型の藻類が増殖し、HPLCによる色素分析で珪藻類および黄金色藻類が増加したことが明らかとなった。さらに、窒素固定に関与する遺伝子の発現を調査した結果、台風通過は窒素固定速度を増加させる可能性は低いことが示された。この結果、貧栄養で大型藻類が優占することが周年ない亜熱帯外洋においても、台風の通過による湧昇や混合によって栄養塩が添加されると、大型藻類が増殖することが確かめられた。また、同航海では、亜熱帯性カイアシ類Neocalanus gracilisに関して、脂質分析用の試料の採集、および食性解析実験を行い、現在分析中である。これらのデータから、Neocalanus gracilisは、貧栄養海域の化環境に適応して、脂肪蓄積能を有し産卵にこれら蓄積栄養を使うこと、さらには、若干深い水深で産卵し、成長に伴う鉛直移動を行うことが推測され、これらの生態学的特徴が、同属の、北方への進化的進出に有利に働いたと考えられた。現在は、台風およびカイアシ類に関する論文を取りまとめ中である。さらに、既存試料を用いて、亜熱帯性カイアシ類、Eucalanus californicusに関しても、地理分布、生活史を解析中である。また、投入したクロロフィルセンサー付きアルゴフロートは順調に作動しているが、残念ながら、台風はその近傍をまだ通過していない。平成20年夏季の西部北太平洋域において採取した植物プランクトンおよび窒素固定生物の群集組成をより詳細に解析した.その結果,亜寒帯循環域において相対的に高い基礎生産力および高い光合成水柱光利用効率を支えていた植物プランクトンが主にOdontella属及びFragilariopsis属の珪藻種であったことが今年度購入した走査型電子顕微鏡により明らかとなった.今まで西部北太平洋亜寒帯循環域の植物プランクトンによる基礎生産力および光合成水中光利用効率は年間を通して低いと考えられてきたが,本研究によりそれら値は時空間的に大きく変動することが示唆された.また,台風通過後の亜熱帯海域の植物プランクトン群集を評価する模擬培養実験の試料において,有殻黄金藻種は希であったことが判明した.この結果について,現在,投稿論文を作成中である.さらに,定量PCR法及び変成剤濃度勾配ゲル電気泳動(DGGE)法により,熱帯および亜熱帯域における窒素固定生物は顕著な空間的棲み分けをしていたことが解明された.その要因として,水温および海水中のリン酸塩濃度の違いが寄与していたことが本研究によって明らかとなった.
分裂酵母の窒素源シグナリング因子を介した細胞間コミュニケーションの解明

高濃度アンモニアおよび十分量のロイシンを含む培地において、窒素源シグナリング因子(NSF)を含む野生株培養液上清を添加しても適応生育が見られない分裂酵母の遺伝子破壊株(leu1-32 xxxΔ)をスクリーニングしたところ、12株のヒット株を得た。NSFの結合パートナーを同定するためのプローブ分子の合成を段階的に試行した。まず脂肪鎖先端にアルキンを導入したプローブを合成し、オリジナルのNSFより30倍ほど活性は低いものの、適応生育活性を保持していることを確認した。さらに以下の誘導体を合成し、それぞれの適応生育活性を試験した;(1)γ位にジアジリンを持つ光親和性標識プローブ(活性:NSFより10倍低い)、(2)OH基をメチルカーバメートに置換したプローブ(活性:NSFと同等)、(3)OH基をプロパンアミドに置換したプローブ(活性:70倍低い)、(4)OH基をメトキシに置換したプローブ(活性:1,000倍低い)、(5)カルボキシ基をメチルアセトアミドやジメチルアセトアミドに置換したプローブ(活性なし)。細胞間コミュニケーションの媒介手段として細胞外小胞の関与の有無を調べるため、出芽酵母からの細胞外小胞の単離に関する論文(PLoS ONE, 2010, 5, e11113)を参照して分裂酵母野生株上清の超遠心分画を行い、沈殿物の単離を複数回試行しているが、明確な沈渣は検出できていない。適応生育の記憶維持に関与する因子を同定するために、NSF存在下で適応生育したeca39Δ株、継代培養しても適応生育の記憶が保持されているeca39Δ株およびヒストンアセチル化酵素Gcn5の欠失変異株(gnc5Δ株)を用いてマイクロアレイ解析を行ったところ、適応生育の記憶が保持されているeca39Δ株とgnc5Δ株の遺伝子発現プロファイルに類似点が見出された。窒素源シグナリング因子(NSF)の受容体および下流因子(標的分子)を同定するため、遺伝子破壊株ライブラリーからのスクリーニングを実行し、候補破壊株が得られている。物理的相互作用を検出するためのプローブ作製は、適応生育活性を確認しながら、段階的に順調に進んでいる。前年度に引き続き、遺伝子破壊株ライブラリーを用いた遺伝的相互作用検出からのアプローチとアルキンおよびジアジリンを同時に導入したプローブを用いた物理的相互作用検出からのアプローチにより、窒素源シグナリング因子の受容体および下流因子(標的分子)の同定を試みる。プローブ分子の合成については、ジアジリンの導入位置の検討、メチルカーバメート体を参考にしてアルキン導入を検討する。また、遺伝子破壊株ライブラリーを用いて、窒素源シグナリング因子産生に関わる因子を探索・同定する。適応生育の記憶維持にプリオン候補遺伝子が関与するかどうかを、その過剰発現株や遺伝子破壊株を用いて検討する。新規の適応生育誘導因子同定については、eca39Δ株の適応生育活性を指標とした分画を実施して単離・同定を試みる。

プローブ分子の合成については、ジアジリンの導入位置の検討、メチルカーバメート体を参考にしてアルキン導入を検討する。また、遺伝子破壊株ライブラリーを用いて、窒素源シグナリング因子産生に関わる因子を探索・同定する。適応生育の記憶維持にプリオン候補遺伝子が関与するかどうかを、その過剰発現株や遺伝子破壊株を用いて検討する。新規の適応生育誘導因子同定については、eca39Δ株の適応生育活性を指標とした分画を実施して単離・同定を試みる。
進行肺がん患者における抗がん剤治療の止めどきに関する多施設共同研究

生存期間を延ばすための抗がん剤治療の研究は数多あるが、「治療の止めどき」についての研究は皆無である。一定の有効性が示された薬剤が次々と上市される昨今、がん治療医はそれらの薬剤を「使い切る」ために抗がん剤治療を引き延ばす傾向にあるが、その真の有用性は証明されておらず、むしろ必要な緩和ケアへの移行が遅れて患者の生活の質を落としていることが懸念される。特に分子標的治療薬は既存の殺細胞性抗がん剤以上に高額であり、無為な治療が継続されることは医療経済的にも大きな損失である。本研究課題では、抗がん剤治療を適切に中止することは患者の予後に悪影響を及ぼさず、むしろQOL向上に貢献することを仮説としている。平成30年度は、昨年度に引き続き分子標的薬を最終治療として服用中の進行肺がん患者を対象とした観察研究を継続している。本研究は、申請者がこれまで進行肺がん患者を対象に複数の大規模試験を完遂してきた多施設共同研究グループで行われており、症例集積も順調に進んでいる。登録患者が予後不良因子の一定条件を満たした後、死亡するまでの期間についてデータを集積し、諸因子との関連性を解析する。さらに予後不良因子到達後の医療コストも各患者で算出して、抗がん治療継続の経済的影響についても検討する。それらの結果をふまえて、その後の前向き介入研究の基礎データとする。当初の予定どおり「一定条件を満たした後の分子標的治療薬が患者の生存期間の延長に寄与しているか」を検討するための観察研究が昨年度から開始され、本研究に参加している全国の施設から症例登録が行われている。本研究は、申請者がこれまで進行肺がん患者を対象に複数の大規模試験を完遂してきた多施設共同研究グループで実施されており、300例の目標症例集積に努める。進行がん患者の生存期間を延ばすための抗がん剤治療の研究は数多あるが、「治療の止めどき」についての研究は皆無である。平成29年度は、当初の計画どおり「一定条件を満たした後の分子標的治療薬が患者の生存期間の延長に寄与しているか」を検討するための観察研究の実施計画書を作成し、東北大学病院倫理委員会での承認を得て、同研究を開始した。本研究は、申請者がこれまで進行肺がん患者を対象に複数の大規模試験を完遂してきた多施設共同研究グループで実施するため、目標とした300例の症例集積も実現可能性は高い。当初の予定どおり「一定条件を満たした後の分子標的治療薬が患者の生存期間の延長に寄与しているか」を検討するための観察研究の実施計画書を研究協力者との十分な議論をふまえて作成し、代表施設である東北大学病院での倫理委員会の承認を経て、研究を開始した。東北大学病院で開始された観察研究を、申請者がこれまで進行

肺がん患者を対象に複数の大規模試験を完遂してきた多施設共同研究グループでも行うよう周知し、300例の目標症例集積に努める。本研究は、申請者がこれまで進行肺がん患者を対象に複数の大規模試験を完遂してきた多施設共同研究グループで実施されており、300例の目標症例集積に努める。平成29年度は当初予定していた出張を取りやめたため旅費の使用が少なかったが、その分は次年度の物品費その他として使用する予定である。平成30年度は当初予定していた出張を取りやめたため旅費の使用が少なかったが、その分は次年度の物品費その他として使用する予定である。
微細管型反応器を用いた反応晶析初期過程の反応機構解析

本研究は、反応晶析による微粒子成長プロセスについて,細管型管型反応器の採用によって無撹拌での迅速な混合を実現するとともに,迅速に反応を停止させる装置を開発することによって、マイクロ秒レベルの反応晶析初期過程を観察する手法を提案することを目的とした。ステンレス製内径0.25mmの装置を作製して反応晶析実験に使用した。原料溶液は定量的にティーユニオン内で正対するように流入させ混合した。反応管の長さを1mm5mの範囲で変えることによりマイクロ秒から秒のオーダーまでの反応時間を実現した。リン酸と硝酸ランタンからのリン酸ランタン合成とシュウ酸ナトリウムと塩化カルシウムからのシュウ酸カルシウム合成を行った。反応温度は0°Cを標準とし、80°Cまでの温度について検討した。反応温度、原料濃度、pH、イオン強度が、粒子サイズ、粒径分布、粒子形状、粒子収率に与える影響を検討した。生成粒子を迅速に母液から分離することによって粒子成長を停止させる遠心力を利用した固液分離サンプリング装置を開発した。これにより,マイクロ秒のステージで反応を停止させて,成長途中のナノ粒子を観察することに成功した。リン酸ランタン粒子合成実験では、とくにpHによるリン酸の電離の影響が顕著であり,リン酸水素イオンの分率と粒子収率が強い相関を示し,成長の前駆体が第一電離物であることが示された。粒子成長過程の観察から,初期に生じた粒径の差が秒オーダーまで保存され,相対的に粒径の違いが小さくなることによって単分散粒子が得られることを明らかにした。シュウ酸カルシウム粒子合成実験では、収率だけでなく,結晶形の観察を行い,条件によって,単斜晶と正方晶の結晶形選択性が変化することを定量的に測定することに成功した。
情報プライバシーに配慮した患者情報の共有と保護のあり方に関する研究

本研究では、2つの研究と電子カルテの模擬画面の試作を行った。1)様々な職種による電子カルテ上の情報項目についての必要の程度、および患者のプライバシー意識を尊重し、電子カルテ上の表示を非表示にすることによって対応した場合において5つの問題が生じることを示した。この結果を基に、次にデータベースソフトを使用し画面の切り替えによって患者情報の見せ方が変えられる電子カルテの模擬画面を作成し、2)複数の医療従事者に実際に操作してもらうことによって、現場の状況に即した意見を得て、情報の必要性やプライバシーへの配慮の必要性に応じて表示・非表示のできる電子カルテ画面の構築法を検討した。本研究の目的は、患者の情報プライバシーに対する認識と医療職種間の情報共有の必要性のバランスがとれた電子カルテ上の患者の個人情報の表示方法を提示することである。平成24年度は、昨年度に完了できなかった調査の続きを実施した。具体的には、調査対象を看護師、医師の他に薬剤師、理学療法士などのメディカルスタッフとし、プライバシーに関わる情報に焦点を当て、それぞれの職種について情報の必要の程度を明らかにすることを目的とした。医師は個別に、それ以外の職種は小グループでのインタビューと、質問紙調査を実施した。その結果、どの職種であっても必要度の高い情報は、治療関連情報の病名、現病歴、患者属性情報の氏名、年齢・生年月日であった。ほぼすべての情報項目で自分自身よりもチーム医療における必要度の方が高得点になっており、多職種協働を考慮すると患者情報の共有範囲が広がりを示していた。また、患者のプライバシー意識に基づくプライバシー保護に対する意向を尊重し、電子カルテの表示を部分的に非表示にした場合に5つの問題が生じることが示された。これらの問題は電子カルテのメリットとして一般的に示されているものが多く、医療職においてプライバシー保護という理由で一旦でも非表示になることに対して、十分な理解が得られなかった。今後は患者のプライバシー保護を情報の種類、職種とその業務内容によってコントロールできる基準の整理が必要である。次に、これまでの調査結果をもとに、実際に画面の切替えによって患者情報の見せ方が変えられる電子カルテの模擬画面を用いた調査を計画した。そのための手続きを開始し、倫理審査委員会の承認を得た。本研究の目的は、患者の情報プライバシーに対する認識と医療従事者間の情報共有の必要性のバランスがとれた患者情報の表示方法を提示することである。平成25年度は、プライバシー保護とチーム医療における情報共有の両立を目指す画面表示の検討に向けて、調査承諾の得られた病院の情報システム部の協力を得て、実際に電子カルテの画面の切替えによって患者情報の見せ方が変えられる電子カルテの模擬画面(パワーポイント版)を作成した。また、調査を始めるにあたり、倫理申請手続きを終え承認を得ていたが、模擬画面の作成において限界があり使用機器を変更する必要性が生じたため、改めて生命倫理審査委員会へ計画変更申請をし、承認を得た。調査は、看護師、医師、臨床検査技師、診療放射線技師、理学・作業療法士などの医療従事者を対象とし、模擬的操作が可能な画面を実際に操作してもらった後に、医師は個別に、それ以外の職種はグループを構成した上でインタビュー調査を実施した。その結果、今回のプライバシーへ配慮した表示方法について、常に患者の近くにいる医師や看護師は情報を広く共有したいため、導入に反対の意見が多かった。その一方で、患者と直接的に関わることの少ない職種についてはもともと必要な情報がある程度限られているため、導入に対してある程度賛成の意見が述べられた。今回、調査を行ったどの職種もプライバシーに配慮した表示方法の必要性について認識していたが、そのためにモザイク処理で隠された情報を表示させるためのクリック操作には難色を示した。現在、結果の詳細な解析中である。この他、medinfo2013およびERMM2014での演題発表を通じて参加者から有用な意見を得ると共に、諸外国の状況、最新の研究成果について情報収集を行った。また、成果の一部を公表するためにNI2014への演題登録を行い、採択された(H26年6月に発表予定)。平成23年度は、電子カルテ上の患者の個人情報項目について、それぞれの職種の職務遂行上の必要性の程度を明らかにするともに、患者のプライバシーへの配慮の観点から、電子カルテ上にどの情報項目をどの範囲で表示すべきと考えているかを明らかにすることを研究目的とした。先行研究の結果を再確認し、個人の情報プライバシー観に対応した画面表示やチーム医療における情報共有のあり方に関する問題を明らかにした。また、まだ示されていない看護師以外の医療従事者についての患者の情報プライバシーと情報共有に関する認識を明らかにするために、半構成的インタビュー調査を計画した。そのための手続きを開始し、生命倫理審査委員会の承認を得た。

具体的な研究計画を示すと、看護師、医師のほか、薬剤師、医療ソーシャルワーカーなどのコメディカルまで研究対象を拡大し、小グループで構成されるインタビューを計画している。全体でおよそ60名から意見を得ることを予定している。調査内容は、基本属性と業務上利用する情報項目ごとの必要度、電子カルテの患者情報を非表示にした場合に生じうる問題などである。調査時間は60分程度である。本年度は看護師21名、診療放射線技師6名の計27名の調査を実施し意見を得たが、倫理審査に時間を要し、年度内に調査を完了することができなかったため、残りは平成24年度に持ち越しになった。今後の調査結果と併せて分析を進めて行く予定である。関連する研究成果については、国内学会での発表を行い、参加者から今後の研究に役立つ有用な意見を得ることができた。インタビュー調査に向けて模擬画面の作成準備を進めていたところ、医療職者が実際によく閲覧している患者情報画面についての情報が得られてないことがわかった。この問題に対処しないまま準備を進めてしまうと、模擬画面の操作方法にリアリティ感がなくなり、目的とする意見が集められなくなってしまう。このため、まず現場の医療職者から情報を集め、それを反映させながら画面の作成を継続することにした。この手続きを加えたことで予定よりもやや遅れて開始することになった。研究協力の可能性と予備的な依頼を進めることはできたが、倫理審査上の遅れがあったため、当初計画していた調査開始時期よりも遅れて開始することになった。平成24年度中に倫理審査の承認までが得られ、当初計画からやや遅れているが、平成25年8月までに調査が完了するように、早急に調査依頼をし、協力の得られた施設での調査を順次進められるように計画している。また、平成25年度に開催されるICN 25th Quadrennial Congressに参加し、研究課題に関する最新情報の収集を行う。さらに、medinfo2013において研究成果の一部を発表するとともに、研究課題に関する発表にて医療情報学および看護情報学の専門家らと意見交換をし、研究課題に資する知見を得ることを予定している。平成23年度中に倫理審査の承認までが得られ、当初計画からやや遅れているが、平成24年8月までに調査が完了するように、早急に調査依頼をし、協力の得られた施設での調査を順次進められるように計画している。さらに、当初計画は看護師に対象を絞っていたが、看護師以外の職種についてもより多くの成果が得られると考え、調査対象を拡大し、本研究を進めることとする。また、平成24年度に開催される11th International Congress on Nursing Informaticsに参加して、この研究課題に関する最新情報を収集し、看護情報学専門家らと意見交換をし、今後の計画に役立てる予定である。インタビュー調査の開始が遅れたため、本年度に計上していた物品費、国内旅費、データ整理の謝金などの予算を平成25年度に使用することを予定している。
構造用セラミックスのき裂進展の動的観察と微構造解析

き裂進展過程を光学顕微で動的に観察するとともにき裂周辺に形成されるプロセスゾーン(PZ)及びプロセスゾーンウェイク(PZW)の微構造を走査型電子顕微鏡(SEM)と透過型電子顕微鏡(TEM)によって追究し,組織学的に解析・検討した.得られた結果は次のとおりである.(1)光学顕微鏡でき裂先端の様相をその場観察しながら,CCDカメラを通して映像をモニター用ディスプレイに映し出すとともにビデオに収録し,デジタルイメージファイルを用いてフロッピィ・ディスクにも記録できるようになりました.その結果,き裂尖端挙動の動的観察だけでなく,画像解析により局所的き裂進展遠度をも求めることが可能となりました.(2)Si/SiC試験片のslow crack growth現象をその場観察し,主き裂の進展挙動を動的に追跡しました.主き裂はき裂先端周辺に生成するマイクロクラックとブリッジングを形成しつつ,マイクロクラックがある大きさに成長すると連結・合体して材料破壊に至ることが明らかになりました.(3)常圧Si_3N_4焼結体についても上述の項(2)の実験を室温で実施し,組織学的に微構造解析を行いました.Si_3N_4柱状粒がき裂進展面と垂直に近く配向する場合には,その柱状粒はき裂進展を一時的に停留させる役目を果たすことが認められました.一時停留したき裂は,柱状粒に引き抜き現象を誘起しながらブリッジングを形成しながら進展することが分かりました.この場合,き裂を挟んで上下に対面する破面には引き抜かれた柱状粒の痕跡が多数観察されました.き裂進展過程を光学顕微で動的に観察するとともにき裂周辺に形成されるプロセスゾーン(PZ)及びプロセスゾーンウェイク(PZW)の微構造を走査型電子顕微鏡(SEM)と透過型電子顕微鏡(TEM)によって追究し,組織学的に解析・検討した.得られた結果は次のとおりである.(1)光学顕微鏡でき裂先端の様相をその場観察しながら,CCDカメラを通して映像をモニター用ディスプレイに映し出すとともにビデオに収録し,デジタルイメージファイルを用いてフロッピィ・ディスクにも記録できるようになりました.その結果,き裂尖端挙動の動的観察だけでなく,画像解析により局所的き裂進展遠度をも求めることが可能となりました.(2)Si/SiC試験片のslow crack growth現象をその場観察し,主き裂の進展挙動を動的に追跡しました.主き裂はき裂先端周辺に生成するマイクロクラックとブリッジングを形成しつつ,マイクロクラックがある大きさに成長すると連結・合体して材料破壊に至ることが明らかになりました.(3)常圧Si_3N_4焼結体についても上述の項(2)の実験を室温で実施し,組織学的に微構造解析を行いました.Si_3N_4柱状粒がき裂進展面と垂直に近く配向する場合には,その柱状粒はき裂進展を一時的に停留させる役目を果たすことが認められました.一時停留したき裂は,柱状粒に引き抜き現象を誘起しながらブリッジングを形成しながら進展することが分かりました.この場合,き裂を挟んで上下に対面する破面には引き抜かれた柱状粒の痕跡が多数観察されました.初年度である平成9年度の主たる実施内容は,現有の小型試験片引き裂き試験装置を光学顕微鏡試料台に取り付け可能なように改造製作し,CCDカメラとコンピュータ画像処理の導入によるき裂進展の動的追跡・評価システムを開発しました.それによって,次の事項が実現可能または明らかとなりました.(1)光学顕微鏡でき裂先端の様相をその場観察しながら,CCDカメラを通して映像をモニター用ディスプレイに映し出すとともにビデオに収録し,デジタルイメージファイルを用いてフロッピィ・ディスクにも記録できるようになりました.その結果,き裂尖端挙動の動的観察だけでなく,画像解析により局所的き裂進展速度をも求めることが可能となりました.(2)Si/SiC試験片のslow crack growth現象をその場観察して動的に追跡しました.ブリッジングの形成と崩壊の過程を連続的に観察記録することにより,本材の破壊は,一本のき裂が最終段階まで連続的に成長して起こる現象ではなく,主き裂がき裂前方領域にマイクロクラックを発生させつつブリッジング形成を繰り返しながら進展する機構によって起こることが明らかとなりました.(3)き裂進展様相をフラクタル次元解析によって評価し,き裂進展速度とフラクタル次元との相関性を検討しました.高いフラクタル次元を示す領域でのき裂進展速度は小さく,低いフラクタル次元を示す領域でのき裂進展速度は大きい関係にあることが分かりました.この件については,破面解析の結果との関連についても目下検討しています.(4)粒内型と粒界型のき裂進展形態は,き裂の進展方向に対する結晶粒の配向に依存することが判明しました.平成10年度に実施した内容に基づき,下記の事項が明らかとなりました.(1)前年度製作の小型試験片用引き裂き試験装置に改良を加え,試験荷重と変位を連続的に検出・記録できるようにしました.その結果,き裂進展抵抗とき裂長さの関係を解析・評価できるようになりました.Si/SiCと常圧Si_3N_4焼結体のき裂進展抵抗曲線を求め,両材の曲線は漸増型の傾向を示すことが分かりました.(2) Si/SiC試験片のslow crack growth現象をその場観察し,主き裂の進展挙動を動的に追跡しました.