hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
強化型セラッミックスの開発とその生体親和性について

生体活性型のhydroxyapatite(HAP)にdiopside(CaO・MgO・2SiO_2)を粒状で混合焼成させるとウイスカーが析出し、粒状結晶が針状結晶に変化して物理的強度の増した焼結体すなわち強化型セラミックス(Diopsideウイスカー析出型アパタイト)が得られる。混合焼成した強化型セラミックスの生体親和性について、培養細胞を用いてin vitroにおける細胞親和性について検討し、in vivoでは家兎大腿骨に埋植して組織親和性を観察した。In vitroの実験系においては細胞の選択が適切であることが重要であり、そのため3種類の骨系細胞を比較検討し最も材料間の差のでやすいマウス骨髄由来のKUSA細胞を実験に使用した。その結果、初期細胞接着率はHAPが高くdiopsideの含有率が増すにしたがって減少する傾向がみられたが大きな差は認めなかった。細胞増殖率では材料間の差が明瞭でHAP+60%diopsideが最も高い増殖率を示した。In vivoの実験系では家兎大腿骨骨髄内に直径2mmの円柱状に加工した材料(HAP、Diopside、HAP+20%diopside、HAP+60%diopside、を埋植した。標本作成は、polyester樹脂(Rigolac)に包埋し、重合、硬化させたブロックからEXAKT Cutting Grinding Systemにより厚さ約2030μmの非脱灰研磨標本を作成した。染色にはtoluidine biueを用い、埋植4週後の標本の新生骨形成量および新生骨と人工材料の結合状態について比較検討した。その結果、diopsideでは新生骨がみられるもののわずかで、材料と新生骨との密着性にも欠けていた。またHAP+20%diopsideでは新生骨との密着性は部分的には良好であったがやや不安定さを呈していた。HAPおよびHAP+60%diopsideでは新生骨との密着性も良く基底部も広く安定した像を示していたが、新生骨の形成量を比較すると、HAP+60%diopsideが最も多かった。異常の結果よりHAP+60%diopsideが最も生体親和性に優れ、強度もHAPの約2.5倍で十分臨床応用も可能であることが示唆された。。。生体活性型のアパタイト(hydroxyapatite)にdiopside(CaO・MgO・2SiO_2)を粒状で混合焼成させるとウイスカーが析出し、粒状結晶が針状結晶に変化して物理的強度の増した焼結体すなわち強化型セラミックスが得られる。強度的にはdiopsideの含有率が20%以上であれば人工歯根としての使用も可能である。ただし混合焼成した強化型セラミックスの生体親和性は不明であるため、培養細胞を用いてin vitroにおける親和性について検討した。培養細胞を用いるin vitroの実験では用いる細胞によって結果が異なることが予測され、特に本実験のように安全性をクリアーした各種インプラント材料間の微妙な差異を明確にするために、マウス骨髄由来骨芽様細胞KUSA、マウス頭蓋冠由来骨芽様細胞C20およびC26、マウス結合組織由来線維芽細胞L929の計4種類の細胞を用いた。

使用材料は、アパタイト、diopside、alpha-TCP、beta-TCPと強化型セラミックスとしてアパタイト+diopside(5%、20%、60%)を用い、比較対照としてチタン、ポリスチレンを使用した。各材料のそれぞれの培養細胞における初期細胞接着率、細胞増殖率、ALP活性、DNA量について比較検討した結果、用いた4種類の細胞のうちマウス骨髄由来の骨原性細胞株KUSAが各インプラント材料間の差異を最も良く反映することが解った。初期細胞接着率はKUSA細胞ではHAPが高く、diopsideの含有量が増すにしたがって減少傾向がみられ、ALP活性、DNA量は共にdiopsideの含有量にしたがって増加していた。細胞増殖率ではKUSA細胞で材料間の差が明瞭で、96時間培養後にはdiopside60%含有の強化型セラミックスが最も高い増殖率を示したが、経時的なALP活性、DNA量では材料間に有意の差は認めなかった。また細胞増殖に影響を与えるような溶出イオン、pHの変化は認めなかった。生体活性型のhydroxyapatite(HAP)にdiopside(CaO・MgO・2SiO_2)を粒状で混合焼成させるとウィスカ-が析出し、粒状結晶が針状結晶に変化して物理的強度の増した焼結体すなわち強化型セラミックス(Diopsideウィスカ-析出型アパタイト)が得られる。ただし混合焼成した強化型セラミックスの生体親和性は不明であるため、平成5年度に培養細胞を用いてin vitroにおける細胞親和性について検討した。その結果in vitroではHAP^+60%diopsideが最も細胞親和性に優れていることがわかった。本年度はin vivoにおける生体適合性について実験をおこなった。家兎大腿骨に、骨膜を剥離した状態で直径2.9mmの穴を作製し、骨髄内に直径2mmの円柱状に加工した材料(HAP、HAP^+20%diopside、HAP^+60%diopside、Diopside)を埋植した。埋植後4週、8週後に周囲組織を含めて摘出し、ホルマリン固定後の大腿骨を水道水で4時間洗浄後、埋植部を過不足なく切断し、ethanol上昇系列にて脱水、stylene monomerを経てpolyester樹脂(Rigolac)に包埋し、重合、硬化させた。このRigolacブロックからEXAKT Cutting Grinding Systemにより厚さ約2030μmの非脱灰研磨標本を作成した。染色にはtoluidine blueを用い、組織学的に、新生骨形成量および新生骨と人口材料の結合状態について比較検討した。その結果、diopsideでは新生骨がみられるもののわずかで、材料と新生骨との密着性にも欠けていた。またHAP^+20%diopsideでは新生骨との密着性は部分的には良好であったがやや不安定さを呈していた。HAPおよびHAP^+60%diopsideでは新生骨との密着性も良く基底部も広くて安定した像を示していたが、新生骨の形成量を比較すると、HPA^+60%diopsideが最も多かった。以上の結果よりin vivoにおいてもHAP^+60%diopsideが最も生体適合性に優れている結果が得られた。
日本とロシアにおける工業化の比較経済史

本研究は,数年以前から,1990年8月ベルギ-のル-ヴァンで開催される国際経済史学会における報告として企画されたものであった。文部省科学研究費補助金による「国際学術研究」とし,まず準備のためのワ-クショップを平成元年10月東京において,平成2年5月レニングラ-ドにおいて,2度開催して相互の研究について討論を重ね,8月のル-ヴァンにおいて報告を行い,今後は各論文をさらに手入れしたうえ,19912年中に出版する予定である。この研究の目的は,19世紀末から20世紀初頭にかけての時期における日本とロシアとは,後れて工業化を開始した国として,多くの点で類似した特徴をもっていた。両国はともに強力な指導者(松方正義やセルゲイ・ウィッテ)のもとに,財政金融政策を推進し,産業の発展を企図したこと,19世紀末にそれぞれが農業改革(ロシアにおける1861年の農奴解放,1906年以後のストルイピン改革,日本における1873年の地租改正)が行われたこと,19世紀末からの急激な鉄道など社会資本の建設,そのうえに進められた工業化の急進展などがその主要な点であって,両国の比較を行うことは,後進国の工業化を論ずるうえで,極めて興味深いものである。この研究は,そのために,まず工業化の前提としての,人口と農業の問題について日本とロシアの両国についての検討が行われた(日本については速水,斎藤,レシチェンコ,ロシアについてはゴリュ-シキン)。次いで,両国の工業化の初期の状況について,農業改革と農村工業の問題が分析された(日本についてはミハイロヴァ,ロシアについて鈴木,小島)。本格的な工業化過程と,それにともなう農業の変容がこれにつづいて論じられた(日本については中村,ロシアについてはコヴァルチェンコ,フルセンコ,ヴィノグラドフ,コレ-リン)。両国の経験は,もちろん一様ではない。広大なロシアにおいては,まず国内市場を一つに結ぶためにも,処女地であったシべリアを開拓するためにも,まず鉄道網が必要とされ,そのために大量の外国資本を導入することを恐れなかった。それとともに,東方への移民が活発に進められた。日本では同様に鉄道網の建設と,未墾の北海道の開拓を進めたが,外資の導入を警戒し,自国内の資本でこの事業を行おうとしたが,外資なくしては日露戦争を戦うことはできなかった。この点については,アナ-ニチ論文がその比較を行って,興味深い成果を収めている。日本は外資導入を好まなかったが,戦争のためにはやむを得ず,外資をいれ,けっきょくはロシアと類似の道を辿ることになった。相違点の最大のものは,ミ-ル共同体による規制が厳しく,農奴制が強固に存続していたロシアの農業と,家族の小農制が一般化していた日本との差であろう。ロシアの農奴解放は,高額の支払いを農民に強制したために,その成果はなお問題を残し,ストルイピン改革を必要とするに至った。日本の場合,地租改正によって,農業の近代化は一応完了し,高率の地代のために小作農が苦しむというような事実はあったにせよ,ロシアのような問題は起こらずにすんだのであった。以上のように,共同研究では,一見大きく異なる帝政ロシアと明治の日本とが,後発工業国としての特質の点では多くの共通の体質をもっていたことを明らかにした。農業問題その他の点で決定的な相違を秘めていたのは事実であるが,いずれかといえば,その共通性がクロ-ズ・アップされたことがこの研究の最大の特色であった。今後に残された課題としては,むしろ1719世紀前半の両国の社会経済構造の比較を行い,そこから近代に引き継がれたものと,消滅したものとを対比することによって,工業化時代の両国のありかたを照明することなどがあげられよう。

本格的な工業化過程と,それにともなう農業の変容がこれにつづいて論じられた(日本については中村,ロシアについてはコヴァルチェンコ,フルセンコ,ヴィノグラドフ,コレ-リン)。両国の経験は,もちろん一様ではない。広大なロシアにおいては,まず国内市場を一つに結ぶためにも,処女地であったシべリアを開拓するためにも,まず鉄道網が必要とされ,そのために大量の外国資本を導入することを恐れなかった。それとともに,東方への移民が活発に進められた。日本では同様に鉄道網の建設と,未墾の北海道の開拓を進めたが,外資の導入を警戒し,自国内の資本でこの事業を行おうとしたが,外資なくしては日露戦争を戦うことはできなかった。この点については,アナ-ニチ論文がその比較を行って,興味深い成果を収めている。日本は外資導入を好まなかったが,戦争のためにはやむを得ず,外資をいれ,けっきょくはロシアと類似の道を辿ることになった。相違点の最大のものは,ミ-ル共同体による規制が厳しく,農奴制が強固に存続していたロシアの農業と,家族の小農制が一般化していた日本との差であろう。ロシアの農奴解放は,高額の支払いを農民に強制したために,その成果はなお問題を残し,ストルイピン改革を必要とするに至った。日本の場合,地租改正によって,農業の近代化は一応完了し,高率の地代のために小作農が苦しむというような事実はあったにせよ,ロシアのような問題は起こらずにすんだのであった。以上のように,共同研究では,一見大きく異なる帝政ロシアと明治の日本とが,後発工業国としての特質の点では多くの共通の体質をもっていたことを明らかにした。農業問題その他の点で決定的な相違を秘めていたのは事実であるが,いずれかといえば,その共通性がクロ-ズ・アップされたことがこの研究の最大の特色であった。今後に残された課題としては,むしろ1719世紀前半の両国の社会経済構造の比較を行い,そこから近代に引き継がれたものと,消滅したものとを対比することによって,工業化時代の両国のありかたを照明することなどがあげられよう。
副腎皮質刺激ホルモン放出因子受容体構造の解析と一次構造の決定

副腎皮質刺激ホルモン放出因子corticotropin-releasing hormone(CRH)は、視床下部以外に大脳皮質、自律神経系、消化管、胎盤等で広く合成され、血中を介して下垂体-副腎皮質系機能を調節するホルモン、あるいは血液を必ずしも介さずその分泌局所で周囲細胞の機能を調節し、持って生体が広範なストレスに適応するためのキーファクターとして作用するものと考えられている。本研究はこの広範な作用を担うCRHに対応すべきCRH受容体の構造解析とその一次構造の決定を最終目標とした。先ず本研究を始めるに当たり、CRH受容体を明らかに発現していることで知られるほとんど唯一のcell lineであるマウス下垂体細胞株AtT20上の各種受容体の検出法につき、予備的検討を加えた。すなわちこれまでAIT20細胞は多種のニューロペプチド、ホルモン等の影響を受け副腎皮質刺激ホルモン(ACTH)あるいはエンドルフィンなどの合成・分泌が調節されることが既に明らかになっているが、最近、我々を含むいくつかのグループによりサイトカインの中にもAtT20細胞機能に直接影響を及ぼすものがあることが見い出されている。従って今回本研究につながる一つのステップとして未だ明かにされていないAtT20細胞上のサイトカイン受容体の検出を試みた。先ず^<125>Iで標識したインターロイキン1(IL1)を用い、AtT20細胞との結合実験から細胞当たり約48O個のILI結合部位を検出し、その性格からこの結合部位はKd約93pMのaffinityを持つILI受容体と考えられた、次いで、同じく我々がAtT20細胞を含む下垂体に直接作用を有することを見い出した腫瘍壊死因子α(TNFα)の受容体についても同様の方法で検討を加え、その存在を明かにした。それと共にTNFα受容体の前駆体をコードする遺伝子のAtT20細胞内における発現を始めて明かにすることができた。これらの実験の遂行と平行して我々の手で新しく作成した1-bioltn-CRHを用い、そのAtT20細胞上の結合部位を検討したが上記サイトカインの受容体検出に用いた方法論は細部の実験条件の諸検討にも関わらずCRH受容体を検出し得るには至らなかった。今後これまで報告されているCRH受容体の性格(G蛋白結合型受容体との共通性)を手がかりにするなど今回の検討とは異なったアプローチが試みられるべきものと考えられる。副腎皮質刺激ホルモン放出因子corticotropin releasing hormone(CRH)は、視床下部ー脳下垂体ー副腎系以外に中枢神経系、自律神経系、消化管、胎盤等に広く分布し、生体が広範なストレスに適応するためのキ-ファクタ-と考えられている。本研究はこの広範な分布・作用に対応するべきCRH受容体の生化学的性状を明らかにすることを目標とする。そのためにはまず、標識体による細胞膜上受容体の至適検出条件を決定することがその後の研究に決定的に重要であるためCRH受容体陽性細胞の検出システムの確立を目指した。

これまでの検討により、個相法によるCRH合成の過程で、受容体結合能に関与しないとされるN端セリン残基にのみビオチン分子を予め導入しHPLCで精製して得た1ーbiotinーCRH(CRH標識体)は、マウスACTH産生下垂体細胞株AtT20細胞よりのACTH分泌刺激能を指標にした検討により非標識CRHとほぼ同等の生物活性・受容体結合能を有することを確認した。この標識CRHをAtT20細胞と培養後、phycoeryhrinを結合したアビジンと反応させFACSー440を利用して標識、非標識細胞の分離を試みたが、これまでのところ陽性細胞を検出しうる条件を設定し得ていない。原因として標識物の特異活性(specific activity)が充分でないこと、あるいは蛍光検出装置の感度が充分でないこと等が考えられる。それぞれにつき、さらに検討を進めている。AtT20細胞のCRH受容体の絶対数が少なすぎることも検出できていない要因と考えられるため、本年度は遺伝子組替え技術を用いて人工的に受容体数を多量に発現させた細胞を用いることも検討している。副腎皮質刺激ホルモン放出因子corticotropin-releasing hormone(CRH)は、視床下部以外に大脳皮質、自律神経系、消化管、胎盤等で広く合成され、血中を介して下垂体-副腎皮質系機能を調節するホルモン、あるいは血液を必ずしも介さずその分泌局所で周囲細胞の機能を調節し、持って生体が広範なストレスに適応するためのキーファクターとして作用するものと考えられている。本研究はこの広範な作用を担うCRHに対応すベきCRH受容体を明らかに発現していることで知られるほとんど唯一のcell lineであるマウス下垂体細胞株AtT20上の各種受容体の検出法につき、予備的検討を加えた。すなわちこれまでAtT20細胞は多種のニューロペプチド、ホルモン等の影響を受け副腎皮質刺激ホルモン(ACTH)あるいはエンドルフィンなどの合成・分泌が調節されることが既に明らかになっているが、最近、我々を含むいくつかのグループによりサイトカインの中にもAtT20細胞機能に直接影響を及ぼすものがあることが見い出されている。従って今回本研究につながる一つのステップとして未だ明かにされていないAtT20細胞上のサイトカイン受容体の検出を試みた。先ず^<125>Iで標識したインターロイキン1(IL1)を用い、AtT20細胞との結合実験から細胞当たり約480個のIL1結合部位を検出し、その性格からこの結合部位はKd約93pMのaffinityを持つIL1受容体と考えられた。次いで、同じく我々がAtT20細胞を含む下垂体に直接作用を有することを見い出した腫瘍壊死因子α(TNFα)の受容体についても同様の方法で検討を加え、その存在を明かにした。それと共にTNFα受容体の前駆体をコードする遺伝子のAtT細胞内における発現を始めて明かにすることができた。これらの実験の遂行と平行して我々の手で新しく作成した1-biotin-CRHを用い、そのAtT20細胞上の結合部位を検討したが上記サイトカインの受容体検出に用いた方法論は細部の実験条件の諸検討にも関わらずCRH受容体を検出し得るには至らなかった。今後これまで報告されているCRH受容体の性格(G蛋白結合型受容体との共通性)を手がかりにするなど今回の検討とは異なったアプローチが試みられるベきものと考えられる。
高分子薬物の腸管吸収における粘膜透過性とその改善

ポリペプチド等の高分子物質の腸管吸収性を改善するために,促進剤による細胞間隙経路の透過性増大作用とその機構,さらに吸収部位としてのパイエル板の有用性を検討した.In Vitroチャンバー法により求めたラット空腸,結腸の細胞間隙経路の特徴から,FITC-デキストラン(分子量4000,FD4K)程度の高分子物質は自由拡散可能であることが見出された.吸収促進剤カプリン酸(C10)は,インピーダンス解析から細胞間隙部の抵抗を低下及び膜キャパシタンスを増大させ,このとき,FD4Kの透過性を上昇させていることから,C10は細胞間隙経路に有効に作用し,またこの作用は可逆的であることが示された.C10の作用はカルモジュリン阻害剤W7存在下で抑制されるところから,C10作用にカルモジュリン依存性のアクトミオシン(AM)収縮機構が関与していることが示唆された.また他の促進剤アシルカルニチンの作用はW7による抑制はなく,C10との作用機構の差が見出された.上記の作用及びその機構は,ヒト結腸癌由来のCaco-2培養細胞においても確認された.この培養細胞において,グルコースによるC10作用の抑制が見出された.またC10により細胞内Ca^+レベルが上昇し,W7によりその増大が抑制されることから,細胞内Ca^+レベルの上昇が上記のAM収縮に関係すると考察された.パイエル板(PP)におけるBSA及びレクチンの一種コンカナバリンA(ConA)の透過性はPPの方が通常上皮よりも大であり,特にConAはM細胞表面のマンノース認識部位を経由した吸着性エンドサイトーシスにより,膜透過することが示唆された.さらにBSAをConAとConjugateさせたときに透過が上昇することも確認している.また,BSAを含有するマイクロスフェアーの調製も可能となり,現在PP指向性製剤の開発を進行中である.以上,本研究では細胞間隙経路に対するC10の作用及びPPの有効利用を通して,高分子物質の吸収改善に有用な知見が得られた.ポリペプチド等の高分子物質の腸管吸収性を改善するために,促進剤による細胞間隙経路の透過性増大作用とその機構,さらに吸収部位としてのパイエル板の有用性を検討した.In Vitroチャンバー法により求めたラット空腸,結腸の細胞間隙経路の特徴から,FITC-デキストラン(分子量4000,FD4K)程度の高分子物質は自由拡散可能であることが見出された.吸収促進剤カプリン酸(C10)は,インピーダンス解析から細胞間隙部の抵抗を低下及び膜キャパシタンスを増大させ,このとき,FD4Kの透過性を上昇させていることから,C10は細胞間隙経路に有効に作用し,またこの作用は可逆的であることが示された.C10の作用はカルモジュリン阻害剤W7存在下で抑制されるところから,C10作用にカルモジュリン依存性のアクトミオシン(AM)収縮機構が関与していることが示唆された.また他の促進剤アシルカルニチンの作用はW7による抑制はなく,C10との作用機構の差が見出された.上記の作用及びその機構は,ヒト結腸癌由来のCaco-2培養細胞においても確認された.この培養細胞において,グルコースによるC10作用の抑制が見出された.またC10により細胞内Ca^+レベルが上昇し,W7によりその増大が抑制されることから,細胞内Ca^+レベルの上昇が上記のAM収縮に関係すると考察された.パイエル板(PP)におけるBSA及びレクチンの一種コンカナバリンA(ConA)の透過性はPPの方が通常上皮よりも大であり,特にConAはM細胞表面のマンノース認識部位を経由した吸着性エンドサイトーシスにより,膜透過することが示唆された.さらにBSAをConAとConjugateさせたときに透過が上昇することも確認している.また,BSAを含有するマイクロスフェアーの調製も可能となり,現在PP指向性製剤の開発を進行中である.以上,本研究では細胞間隙経路に対するC10の作用及びPPの有効利用を通して,高分子物質の吸収改善に有用な知見が得られた.細胞間隙経路の性質として,ラット結腸及び空腸における水溶性非電解質の透過クリアランス(Pm)の自由拡散係数(D)に対する関係は両部位とも分子半径12ー15^^°のイヌリンまでは直線関係にあり,この経路を自由拡散できることが既に得られていた。今回イヌリンより高分子量のFITC標識のデキストラン(FD20K,70K)のPmは前述した直線からの予測値より低い値となり,拡散が有意に制限されていることが示された。吸収促進剤の代表として,カプリン酸Na(C10)をラット結腸に作用させると上述したイヌリンまでのPm対Dの関係は直線性を維持しながら,その傾きを増大させたが,FD20K,70KのPmは増大するものの直線からは下へはずれ,細胞間隙経路はC10により拡大されるが,イヌリンより大きな分子の透過性は依然として制限された。C10以外に胆汁酸塩のタウロデオキシコ-ル酸Na(STDC)存在下でインピ-ダンス解析を行なったところ,細胞間接合部の電気抵抗Rjの低下及び膜キャパシタンスC_Mの増大から,STDCもC10と同様に細胞間隙を拡大していることが示された。しかし,C10が0.1%以上の濃度で有意な変化を与えるのに対し,STDCは0.25%以上で有効であるところから,促進作用はC10の方が大であった。

なおC10もSTDCも腸内からwashoutされた後はRj,C_Mともコントロ-ルレベルへ戻ることから,促進作用の可逆性が示された。細胞内経路としてパイエル板(PP)透過性をウサギ空腸部のPP及び通常上皮(JE)の比較から検討した。TyrーArgのジペプチドと分子量67,000の蛋白質FITC標識の牛血清アルブミン(FITCーBSA)の透過性は,ジペプチドではArgがDー体の場合,ppでは酵素分解が少なく,intactなままでの透過に有利であった。FITCーBSAの場合はppでの分解の低さがintactなままでの透過に有利であったが,ppのもつ吸着性エンドサイト-シスを積極的に利用するにはpp中のM細胞膜上に存在する特異的なレクチン結合部位に注目すべきであるとの見解を得た。現在,FITC標識レクチン及びレクチン結合物質の透過性を引続き検討中である。吸収促進作用の結腸と空腸での部位差を検討するために,電位差法により,膜表面の拡散抵抗となる非攪拌水層の厚さを求めたが,結腸の方が大であり,結腸での吸収促進作用の方が大となる要因ではなかった。膜抵抗を比較すると,結腸の方が数倍大であり、形態学的に細胞間隙がTightである結腸の方が,促進剤に対して反応しやすいことが示唆された.他グループから空腸部ではD-グルコースが細胞間隙を開く促進剤的な作用を持つことが報告されている.本研究では膜の生存率維持のためにグルコースがメジウム中に含まれており,そのグルコースにより吸収促進剤(中鎖脂肪酸カプリン酸C10)の作用が抑制されている可能性が考えられる.このグルコースとC10の相互作用については,Caco-2細胞系において引き続き検討中である.パイエル板(PP)中のM細胞の特徴を活かした高分子ペプチドの吸収を検討するために,M細胞に親和性が高いと言われるレクチンの一種(FITC標識コンカナバリン,FITC-ConA)の透過性を求めたところ,昨年度検討したFITC-BSAよりも吸着性エンドサイトーシスによる未変化体のままでの透過量が大であった.そこで,ConAをConjugateしたFITC-BSAを合成し,透過をみたところ,BSAのPP透過性は有意に増大した.今後はConAを含め,M細胞親和性を持つ糖蛋白のPP透過性を検討する予定である.ヒト結腸癌由来の培養細胞Caco-2は形態学的に小腸の性質も持っており,グルコース存在,非存在下での透過性の比較に最適の実験系である.この系において,グルコース存在下でC10,EDTAのもつFITCデキストラン4000の細胞間隙透過性増大作用が有意に抑制された.この結果から,グルコースのNa共輸送系の関与,促進剤の作用機構にEDTAのようなキレート作用及びC10,グルコースのアクトミオシン収縮の活性化作用が関係していることが予想された.現在詳細な検討を次年度に向けて続行中である.吸収促進剤カプリン酸(C10)の結腸に対する作用機構として、細胞間接合部付近のカルモジュリン依存性のアクトミオシン(AM)収縮機構に注目した。In Vitroチャンバー法により、カルモジュリン阻害剤W7の存在下、高分子物質FITCデキストラン4000(FD4K)の透過に対するC10の増大作用及び膜抵抗の低下作用は有意に抑制された。従って、C10作用にカルモジュリン依存性のAM収縮が関係していることが明らかとなった。アシルカルニチン(アシル基炭素数10-16)の作用を検討したが、W7による抑制はなく、C10との作用機構の差が見出された。ヒト結腸癌
ハイブリッド型アパタイト・コラーゲン複合体の生体力学特性と生体親和性

生体が複雑な高機能性を有するハイブリッド型構造になっていることは材料学的に見て非常に興味深い。我々はこのような生体特性に出来る限り近いバイオミメティック生体材料の開発を目指して研究を開始した。本研究の特色は、強度の高いアパタイトをコアーとして表層に、より生体アパタイトに近い炭酸アパタイトをコーティングしたハイブリッド型アパタイトを合成することにある。また、アパタイトとコラーゲンとにより複合体を作成し、これら複合体をさらに複合化することにより緻密骨と海綿骨のようなハイブリッド構造にすることも、本研究の独創的なところである。また、本研究の中心となるであろう不均質系アパタイトの合成テクニックは、我々独自の創案によるものである。最終年度に当り、目標通り海綿骨用素材として炭酸アパタイトを、また、緻密骨用としてハイブリッド型アパタイトをコラーゲンと混合することにより複合体ペレットを作成することができた。さらに、海綿骨用複合体の表層部に緻密骨用複合体をラミネートし、母体コラーゲンは線維状コラーゲンで強化することも試みた。試作試料に対し、備品のロードセルと、すでに開発した波形データ処理システムを用いて、一般的な静的材料試験を行うと共に、生体動力学的特性を検討し骨と比較したところ、動力学的特性は骨に似ていたが、機械的強度はかなり低かった。UV照射によるコラーゲンの不溶化に関しては、試料厚みが増えると内層深部への不溶化は不十分となった。今後は、この強度改善に努めたいと考えている。なお、ラット、家兎を用いた動物実験による結果では、生体親和性は良好であった。我々はこのような生体特性に出来る限り近いバイオミメテック生体材料の開発を目指している。既存の合成装置を用い、すでに確立しているアパタイトの合成方法により、海綿骨用として結晶性と化学組成が骨アパタイトに類似した炭酸アパタイトを合成し、X線回折、あるいは備品のイオンメーターを用いて化学分析により同定した。また、既に研究を進めている不均質系アパタイトの合成法を利用し、緻密骨用として強度の高いアパタイトをコアーとし、表層を炭酸アパタイトで覆った2層構造を有するアパタイトを合成することができた。目下、ハイブリッド型アパタイトの生成の有無についてSEM・TEM観察を行うと共に、結晶表面の元素分析によりその是非を確認しつつある。ハイブリッド型アパタイトの合成は、ほぼ計画通り行うことが出来たが、厳密な意味でのハイドロキシアパタイト-炭酸アパタイト2層構造の検証は容易ではなかった。というのも、エネルギー分散型表面分析では、以前のようなMg,Fと異なりCは適当な指標にはなり得なかった。来年度は、HR-TEMを用い結晶の形状や断面の電子線照射によるダメ-ジの違い等を検討することにより、2層構造の厳密な分析を行い、複合体への応用の礎にしたい。

また、本研究の中心となるであろう不均質系アパタイトの合成テクニックは、我々独自の創案によるものである。最終年度に当り、目標通り海綿骨用素材としては炭酸アパタイトを、また、緻密骨用としてハイブリッド型アパタイトをコラーゲンと混合することにより複合体ペレットを作成することができた。さらに、海綿骨用複合体の表層部に緻密骨用複合体をラミネートし、母体コラーゲンは線維状コラーゲンで強化することも試みた。試作試料に対し、備品のロードセルと、すでに開発した波形データ処理システムを用いて、一般的な静的材料試験を行うと共に、生体動力学的特性を検討し骨と比較したところ、動力学的特性は骨に似ていたが、機械的強度はかなり低かった。UV照射によるコラーゲンの不溶化に関しては、試料厚みが増えると内層深部への不溶化は不十分となった。今後は、この強度改善に努めたいと考えている。なお、ラット、家兎を用いた動物実験による結果では、生体親和性は良好であった。
置換基の立体電子的効果のみに基ずく高効率的遠隔不斉誘導

本研究課題の当該年度の研究実績の概要は以下のとおりである。(1)γ-フェニルチオ-α-エノンRCH(SPh)CH=CHCORを還元したところ,反応はγ位のフェニルチオ基の立体電子的効果により高立体選択的に進行し、syn-アリルアルコールRCH(SPh)CH=CH(OH)Rがほぼ単一の生成物として得られた。さらに基質としてε-フェニルチオ-α,γ-ジエノン体RCH(SPh)CH=CH-CH=CHCORを用いて同様に還元したところ,この場合にも異性体比8対2程の選択性で反応が進行することが判明した。すなわちフェニルチオ基の立体電子的効果は、二つのオレフィン性結合を通じても認められることを明らかにした。(2)置換基の立体電子的効果による制御の限界と一般性を究めるために以下の研究を行なった。(a)γ-アルコキシ-α-エノン体RCH(OR)CH=CHCORの還元:(1)のフェニルチオ基のかわりにアルコキシ基をもつ基質を合成し、3の還元反応の選択性を検討した。アルコキシ基としてはベンジルオキシ,t-ブチルジメチルシロキシおよび水酸基を用いた。還元剤としてはLislH_4,DIBAL,L-Selectrideを用いた。反応はいずれの場合にも対応するアリルアルコールRCH(OR)CH=CHCH(OH)Rを収率よく与えたが,ジアステレオ選択性はフェニルチオ基の場合ほど高くなく,アルコキシ基は立体電子的効果をほとんど示さないことが判明した。(b)γ-アルキル-α-エノンRCH(CR_3)CH=CHCORの還元:本基質を用いた場合,一つの例すなわちt-BuCH(CH_2Ph)CH=CHCO-t-Buを除いて,選択性はほとんど観測されなかった。アルキル基は本反応の遠隔不斉誘導にほとんど影響しないことが明らかになった。以上のように本年度の研究計画に記載の研究は十分に達成された。
逆行性脳潅流時の脳微小循環-生体脳微小循環観察法による研究-

本研究は逆行性脳潅流時の脳微小循環を生体観察し、臓器循環の立場から逆行性脳潅流法の意義を評価する事を目的とし遂行、以下のような研究成果を得た。1 Wistar系ラットを用いて落射型蛍光顕微鏡下にClosed Cranial Windowを通して、種々の条件下での逆行性潅流時の脳循環を観察したところ、大動脈遮断前、逆行性潅流時における脳微小循環の変化を観察したところ、arteriole,venuleでの血管形態および血流速度は大動脈遮断前では生理的範囲にあったが、逆行性潅流を行うにつれて形態的にarterioleの細小化、venuleの膨化が認められ、血流速度は遅いものの静脈側から動脈側へ逆行性潅流が認められた。2逆行性潅流量、潅流圧、頭蓋内圧(脳脊髄液圧)を随時調節する事により最適な脳微小循環を得るための条件を検討した。以下の如き結果が得られた。(1)逆行性潅流量は実験当初は逆行性潅流における重要な変数と想定していたが、脳表微小循環の変化を観察していると逆行性潅流量よりも逆行性潅流圧が変動する事が脳表循環の良否に関連する事が観察された。逆行性潅流圧としては20-30mmHgでの条件下で良好な逆行性潅流が観察された。(2)頭蓋内圧が異常に高い条件や異常に低い条件では脳表微小循環の悪化が観察された。頭蓋内圧としては通常のラットにおける生理的頭蓋内圧よりも若千低い1-3cmH20程度で脳表微小循環が保たれた。本実験系ではcontrast mediumとしてFITC albumin赤血球懸濁液をもちいたため、正確な潅流血流速度は計測できなかった。現在FITC赤血球液による血流速度の測定に着手しており、さらに逆行性脳潅流法の基礎的研究に寄与すべく研究を継続していく方針である。
自律上空環境計測機の開発

独自の機体構造により垂直上昇・下降を行なう自動環境計測機を開発することを目的とした。各種センサによりプロペラの反力で機体が自転したままでも自律的に航行できる飛行体を提案し、飛行原理の検証、飛行体の姿勢制御方法、飛行の自律化について研究を行った。まず、小型試作機を使って機体の姿勢制御について調べて機体の安定化を図り、その後GPSと高精度気圧センサを用いて位置制御と高度制御の自律化が可能となった。更に飛行の高度化について検討し、二重反転モータの利用により、上昇力の増加に加えてフェイルセーフ機能を与えることができた。近年の環境問題や環境意識の高まりから,地域環境に対する様々な環境物質定量化,環境計測手法が望まれている.特に最近はPM2.5の飛来など環境計測の直接的なニーズが高まっている.本研究では,独自の機体構造を用いた自動環境計測機を開発することを目的としている.昨年度の研究で飛行体の姿勢制御の理論とその方法について明らかにした.本年度は飛行体の自律化と高高度飛行について取り組んだ.まず飛行体の自律飛行について,水平面内の位置制御についてはGPSを用いて行うことが可能となった.しかし,高さ方向の位置制御については,GPSの高度計測の精度が十分でなく値も不安定であるために,GPSのみを用いた高度の自律制御が困難であった.そこで高精度の気圧センサを高度制御に用いることとし,飛行体の改良を施した結果,飛行体の高度制御が可能であることを確かめた.しかし,まだ完全自律には至っておらず,現在は安定した自律のために飛行制御パラメータの最適化を行いるところである.高高度飛行のために上昇力を上げるためには,モータ・プロペラの大型化とモータの多重化(二重反転モータの利用)が考えられる.本年度は二重反転モータの利用による上昇力の増加を狙った機体製作を行った.二重反転モータを利用すればプロペラの反力を相互に打ち消すことができるため機体の自転制御は不要となる.しかし,機体の二重反転型のヘリコプターに機体の自転制御を組み込むことで,機体を回転させながらの飛行制御が可能となり,移動しながらの全方向のカメラ観測等が実現できる.通常の二重反転型ヘリコプターはモータの一方に不具合を生じた時に制御不能に陥ってしまうが,機体の自転制御によりこのような時でも帰還可能となるフェイルセーフ機能を与えることができる.この二重反転型のフェイルセーフ機能については平成25年の熊本県産学官技術交流会にて報告した.近年の環境問題や環境意識の高まりから、地域環境に対する様々な環境物質定量化、環境計測手法が望まれている。特に最近はPM2.5の飛来など環境計測の直接的なニーズが高まっている。本研究では、独自の機体構造により垂直上昇・下降を行なう自動環境計測機を開発することを目的とした。既存の回転翼機はプロペラの反力を打ち消して操縦性を確保していたが、GPSほかセンサによりプロペラの反力で自転したままでも自律的に航行できる飛行体を提案し、飛行原理の検証、飛行体の姿勢制御方法、飛行の自律化について研究を行った。まず、小型試作機を使って機体の姿勢制御について調べた。重心位置と歳差運動の関係や、横方向移動のための制御と機体の安定化について調べ、機体の安定化を行った。その後、微風下でのGPSによる位置制御が可能となった。高さ方向の位置制御については、GPSのみによる高度の自律制御が困難であったため、高精度の気圧センサを高度制御に併用した。その結果、高度制御の自律化が可能となった。次に、飛行高度の高度化について検討を行った。上昇力を上げるためには、モータ・プロペラの大型化とモータの多重化(二重反転モータの利用)が考えられる。まず、二重反転モータの利用による上昇力の増加を狙った機体製作を行った。二重反転モータを利用すればプロペラの反力を相互に打ち消すことができるため機体の自転制御は不要となる。しかし、機体の二重反転型のヘリコプターに機体の自転制御を組み込むことで、機体を回転させながらの飛行制御が可能となり、もしモータの一方に不具合を生じた時でも帰還可能となるフェイルセーフ機能を与えることができる。この二重反転型のフェイルセーフ機能についても実機で動作検証を行った。以上の成果は国内関連学会で報告し、国際会議での論文発表の予定である。近年の環境問題や環境意識の高まりから,地域環境に対する様々な環境物質定量化,環境計測手法が望まれている.本研究では,独自の機体構造を用いた垂直上昇・下降機により,地上から3000m程度の自動環境計測機を開発することを目的としている.本年度は、GPSほかセンサによりプロペラの反力で自転したままの航行制御できる飛行体の自律化に取り組んだ。まず、本体、制御機構、制御基板、動作プログラムなど各要素を開発し、一部無線操縦による個々の動作検証までができた。しかし、機体の安定性に問題が残り、年度内に完全な自律飛行には至らなかったため、計画が遅れるが原因追求を行った。

その結果、回転する飛行体の傾きに制御を加えると、制御の方向と垂直方向にコリオリ力が働き、機体に歳差運動を起こさせてしまうこと、尾翼の操作だけでは歳差運動を抑制する機構が足りないこと、機体が傾き過ぎると自転できなくなるため制御不能になっていることがわかった。その対策として制御尾翼と垂直に安定化尾翼を追加することで機体を安定させることができ、更に、直行した尾翼に制御と安定化の両方の機能を持たせることで、より確実な制御ができることが分かった。一方、尾翼の制御が1軸の場合の操縦性は自転速度に大きく依存しており、空気抵抗の高度による変化に伴う自転速度の変化も操縦性に大きな影響を及ぼすと推察していたが、尾翼の操縦を1軸追加することで、自転速度の変化にも対応できるようになり、高高度飛行で不具合が生じることもないと考えられる。提案した自転式飛行体の機体の安定性は昨年度の成果で向上したが,高度制御が困難なために完全な自律飛行に至っていない.そのため,高高度飛行および観測試験がまだできていない状態にある.本年度の研究によりGPSと気圧センサを併用することで高度制御が可能なことまではわかったので,次年度には完全な自律飛行が達成できると考えており,観測試験が実施可能になると思われる.一方,高高度飛行のため上昇力増加の手法として二重反転モータを用いた自転式制御の機体を試作した.その結果,浮上機構の冗長化とフェイルセーフ機能について,計画外だが価値ある成果を得ることができた.飛行体の実用化に際しては十分な上昇力と安全性の確保は必要不可欠なので,二重反転モータを用いた機体製作を主軸におくことに方針を変更したことも研究が遅れている理由である.更に飛行効率の向上を目指して自転式飛行制御を用いた新たな機体構造を考案し,当初の予定にはなかったがその試作と評価の実験も行っていたために当初の目標達成が遅れている.この件については現在特許申請の準備中である.提案した自転式飛行体の機体の安定性に問題があり、飛行体の自律飛行ができなかったために、計画通りに研究が進まなかった。計画では、低高度用の機体により自律飛行を確立した後、高高度用の機体の開発を目指す予定であったが、今年度は、安定した機体の製作を行うことに終始してしまい、自律飛行と高高度用の機体の開発は未遂行である。しかし、研究機体が安定しない原因を解明し、機体の制御機構を改良して機体を安定させることができ、更に、直行した尾翼に制御と安定化の両方の機能を持たせることで、より確実な制御ができることが分かり、計画外だが価値のある成果を得られた。二重反転モータを用いた自転式飛行体の自律飛行が出来る見通しがついたので,今年度は早急に完全な自律飛行を達成して高高度飛行を目指す.また,性能比較のために購入したマルチコプターや共同研究者が別に所有する係留気球との性能比較を行い,本研究の提唱する自転式自律飛行体の優位な点を明らかにしていく.更に進行中の特許出願も進めていく.次年度より環境計測分野において実績のある共同研究者を加えて,飛行体による環境計測試験を本格的に開始する.得られた計測結果により実用性について示すことを目標する.最終年度であるので,これまで得られた成果をまとめ,学会,研究会で発表を行なう。
生物多様性に悪影響をおよぼす生物を封じ込めるための強固な遺伝的プログラムの開発

「非天然アミノ酸がないと生きられないようにする遺伝回路」を構築する上で、鍵となる技術である、非天然アミノ酸によって標的遺伝子の発現を厳密にON/OFF制御する翻訳スイッチの成熟化を行った。この翻訳スイッチの厳密化には、非天然アミノ酸非存在下(OFF状態)における漏えい翻訳の抑制が重要である。その漏えい翻訳は、翻訳スイッチの非天然アミノ酸特異性の不完全性に由来するスイッチ由来成分(LTaS)と、翻訳スイッチの性能とは無関係に生じるバックグラウンドリードスルーに由来する成分(LTaBR)から構成されている。昨年度に引き続きフィードバック回路によるLTaSの抑制の最適化を進めた。スイッチの構成要素である非天然アミノ酸特異的アミノアシルtRNA合成酵素およびアンバー終止コドン抑制性tRNAに対する転写および/もしくは翻訳レベルの多様なフィードバック回路を試験し、最大翻訳効率の損失が最小かつ漏えい翻訳が最大に抑制されるものを選抜した。さらに、標的遺伝子に対する調節配列を多重化してLTaBRを対策することにより、スイッチング性能を最大限引き上げた。その結果、モデル系として用いた3-ヨウ化-L-チロシン導入系において、翻訳スイッチのON/OFF比は、約300倍に向上した。その数値は、大腸菌において最も広く用いられている厳密な遺伝子特異的発現調節系であるPBAD/AraC系に匹敵した。さらに、この翻訳スイッチは、即応性、中間値出力に対応する調節性、および可逆性があり、人工遺伝回路への広い応用が期待できることが、示唆された。本年度に入り、非天然アミノ酸翻訳スイッチの技術開発に関する新しい知見が得られた。そのため、昨年度から、さらに期間を延長して、本技術の開発に注力した。当初の計画どおり、(1)エスケーパーを発生させない、(2)組換え遺伝子を伝播させない、の2点において、「非天然アミノ酸がないと生きられないようにする遺伝回路」を用いた生物学的封じ込め法の技術開発を進める。最終年度は、これまで開発した技術の集積化により、封じ込め回路の性能向上をはかり、その評価をおこなう。「非天然アミノ酸がないと生きられないようにする遺伝回路」を用いた生物学的封じ込め法の技術的課題を克服し、より高い封じ込め性能を得ることを目的とした。本年度は、封じ込め遺伝回路の中枢である、遊離非天然アミノ酸で制御する翻訳スイッチの性能改善に集中して研究を実施した。これまで用いていた翻訳スイッチでは、非天然アミノ酸が存在しないときでも最大翻訳(最適な非天然アミノ酸存在時の翻訳)の数%から数十%の漏えい翻訳が認められ、エスケーパーの発生の原因のひとつと推測された。そこで、漏えい翻訳を抑制するため、翻訳スイッチの構成要素の発現自体を非天然アミノ酸依存性に替えて、正のフィードバック制御の遺伝回路を導入した。多数の異なる様式や強度のフィードバック回路をもつ変異翻訳スイッチを構築し、それらの性能をEGFPをレポーターとした検定系を用いて比較評価した。翻訳のスイッチング性能は、古細菌MethanocaldococcusjannaschiiのチロシルtRNAシンテターゼ系を用いた3-ヨウ化-L-チロシン導入系を用いた翻訳スイッチにおいて、正のフィードバック回路導入によって、翻訳オン/オフ比が著しく向上した。また、古細菌Methanosarcina mazeiのピロリジルtRNAシンテターゼ系を用いたZ-リジン導入系においても、同様の性能の改善が認められた。このような改善された翻訳スイッチを用いて、オリジナルの3-ヨウ化-L-チロシン導入系を用いた封じ込め系と比較したところ、エスケーパー発生率を大幅に抑制できることが明らかになった。平成2829年度は、(1)エスケーパーを発生させない、(2)組換え遺伝子を伝播させない、の2点において、「非天然アミノ酸がないと生きられないようにする遺伝回路」を用いた生物学的封じ込め法の技術的課題を克服する計画である。本年度は、特に、封じ込め遺伝回路の中枢である、遊離非天然アミノ酸で制御する翻訳スイッチの性能改善について、重要なアイデアを検証し、有望な結果が得られたため、集中的に研究を行った。その結果、改良された翻訳スイッチを用いて、エスケーパーの発生率を大幅に下げることができた。

さらに、この翻訳スイッチは、即応性、中間値出力に対応する調節性、および可逆性があり、人工遺伝回路への広い応用が期待できることが、示唆された。本年度に入り、非天然アミノ酸翻訳スイッチの技術開発に関する新しい知見が得られた。そのため、昨年度から、さらに期間を延長して、本技術の開発に注力した。当初の計画どおり、(1)エスケーパーを発生させない、(2)組換え遺伝子を伝播させない、の2点において、「非天然アミノ酸がないと生きられないようにする遺伝回路」を用いた生物学的封じ込め法の技術的課題の解決を試みる。本年度に成果が得られた翻訳スイッチの性能の改善を継続する。また、その他の対策についても、検証する。当初の計画どおり、(1)エスケーパーを発生させない、(2)組換え遺伝子を伝播させない、の2点において、「非天然アミノ酸がないと生きられないようにする遺伝回路」を用いた生物学的封じ込め法の技術開発を進める。最終年度は、これまで開発した技術の集積化により、封じ込め回路の性能向上をはかり、その評価をおこなう。本年度次年度において、生物学的封じ込め回路の性能改善を図る計画だが、本年度は複数ある改善のアイデアのうち、翻訳スイッチの改良について、特に有望な結果が得られたため、集中して研究を行った。そのため、他のアイデアに供する予定の経費の使用は、一部保留とした。一部の研究課題(翻訳スイッチの最適化)に集中的に注力したため、他の課題(回路の多重化など)に関する実施を延期した。次年度に、未実施課題について、所定の費用の使用を計画している。保留していた研究計画に、当初の予定どおり、経費を使用する予定である。
嫌気・好気状態が混在する土中での微生物活動に着目した水分移動過程における窒素動態

土壌中における窒素炭素動態の理解は,農業の持続的展開や気候変動への適応といった課題解決のために重要である.しかし,窒素動態と土壌微生物活動を関連付けた研究は極めて遅れている.そこで,本研究では嫌気・好気状態が混在する土壌中において,水分移動が窒素動態に及ぼす影響を明らかにするための一次元カラム実験を行う.また,水分移動が硝化や脱窒の速度定数へ及ぼす影響を考慮し,実験結果を数値モデルで再現する.さらには,速度定数に関わる水分量や酸化還元電位等の複数の因子をATP量に統合して簡易化することを目指す.土壌中における窒素炭素動態の理解は,農業の持続的展開や気候変動への適応といった課題解決のために重要である.しかし,窒素動態と土壌微生物活動を関連付けた研究は極めて遅れている.そこで,本研究では嫌気・好気状態が混在する土壌中において,水分移動が窒素動態に及ぼす影響を明らかにするための一次元カラム実験を行う.また,水分移動が硝化や脱窒の速度定数へ及ぼす影響を考慮し,実験結果を数値モデルで再現する.さらには,速度定数に関わる水分量や酸化還元電位等の複数の因子をATP量に統合して簡易化することを目指す.
柱の曲げおよびねじり疲労試験機の開発

偏心おもりを持つモーターを用いて簡易に高速な疲労試験を可能にするために,曲げおよびねじり荷重状態の疲労試験機の開発や,試験方法の検討を行った.この結果,いくつか改良の余地はあるものの,簡便でコストをかけない疲労試験が可能になった.偏心おもりを持つモーターを用いて簡易に高速な疲労試験を可能にするために,曲げおよびねじり荷重状態の疲労試験機の開発や,試験方法の検討を行った.この結果,いくつか改良の余地はあるものの,簡便でコストをかけない疲労試験が可能になった.平成20年度は,市販の加振器を用いた,鋼管の曲げ疲労試験機を開発した.この疲労試験機の載荷速度は15Hz程度と,従来の板曲げ振動疲労試験機(20Hz程度)よりも若干低下したが,このシステムにより,一般の疲労試験機と比べて高速に疲労試験が可能になった.この試験機を用いて,鋼管の曲げ疲労試験を実施した.対象としたのは,2008年1月に愛知県常滑市で発生した標識柱の梁部の根本の補剛リブ支端から発生した疲労き裂であり,径および厚さが比較的薄い鋼管に疲労き裂が発生した.疲労試験では,実物の標識柱の鋼管径と管厚(100mmφ程度,t=3.2,3.5,4.5mm)を用い,補剛リブの溶接順序が疲労強度に与える影響,亜鉛メッキ加工が疲労強度に与える影響が明らかにした.疲労試験の結果を,S-N線図にプロットした結果,データは全体的にばらつきが大きかった.個々に影響を見ると,管厚が厚くなると疲労強度が若干低下した.また,補剛リブの止端に溶接の終点が設けられた場合,疲労強度が若干低下した.さらに,亜鉛メッキ加工が施された試験体の疲労強度も,亜鉛メッキ加工されていない場合と比べて若干低下した.これらの結果を,日本鋼構造協会(JSSC)の疲労設計指針で規定される疲労強度等級を比較すると,JSSCのCE等級に分布していた.化限界はF等級であった.さらに,ねじり疲労試験機の設計を行い,その試作機が完成した.ねじり試験自体は平成21年度に実施する.平成21年度は,市販の加振器を用いた,鋼管の曲げねじりなちびに純ねじり疲労試験機を開発し,それ用いて鋼管の曲げねじりと純ねじり疲労試験を行った.この疲労試験機の載荷速度は1520Hz程度と,一般の疲労試験機と比べて高速に疲労試験が可能になった.疲労試験では,標識柱等で利用される114.3mmφの鋼管を用い,鋼管とフランジの突き合わせ部に対する疲労試験,鋼管に面外ガセットが溶接された構造の疲労試験を行った.純ねじり状態を再現した疲労試験でも,若干曲げ応力は生じたものの,ほぼ計算通りの純ねじりによって生じるせん断応力が導入されることを確認した.曲げねじり試験でも同様に,ほぼ計算通りの曲げ応力とせん断応力が生じていることを確認した.疲労試験の結果,疲労き裂の進展は,曲げねじりおよび純ねじりを受ける場合,鋼管をらせん状に角度をもって進展した.その角度は曲げねじりよりも純ねじりの方が大きかった.ただし,純ねじり試験では,疲労き裂発生後,き裂が鋼管軸方向にある程度進展した後,角度をもって進展した.面外ガセット試験体では,鋼管軸方向に進展したき裂が分岐して,2方向に斜めに進展した.これらのき裂進展の状態は,鋼床版デッキプレートとトラフリブのすみ肉溶接を切断するき裂が,ある程度済み肉溶接に沿って進展した後,ある角度をもってトラフリブやデッキプレートに進展するき裂と同様であった.平成22年度は,平成21年度に開発した鋼管の曲げねじり用の疲労試験機(純ねじりも可)を用いて,鋼管の溶接継手の曲げねじり試験を引き続き行った.この疲労試験機の載荷速度は1520Hz程度と,一般の疲労試験機と比べて高速に疲労試験が行える.平成21年度の疲労試験において,鋼管の固定部でフレッティング疲労き裂が多数発生した事を受けて,平成22年度は,固定部にゴム板を挟み込んで疲労試験を行った.ゴム板が挟まれた場合,曲げねじり疲労試験のねじり成分によって,鋼管が回転することが懸念されたが,固定部で鋼管を強固に抑え込むことにより,所定の曲げねじり疲労試験が行えることを確認した.疲労試験は,標識柱等で利用される114.3mmの鋼管を用い,鋼管をフランジへすみ肉溶接した継手に対して,曲げねじり疲労試験を行った.曲げによる直応力とねじりによるせん断応力の比を変えて試験を行った.すみ肉溶接の脚長は4mmとした.曲げねじり疲労試験の結果,いずれの試験体も,鋼管とフランジのすみ肉溶接のルートから疲労き裂が発生し,すみ肉に沿って円周方向に進展した.すみ肉溶接表面に張り付けた銅線で,疲労き裂の発生および進展を確認した.すみ肉の表面に疲労き裂が発生した際に,浸透性の良い速乾性のインクをき裂へ浸透させた結果,インクが浸透した範囲は,鋼管とフランジのすみ肉の半周程度であったので,ルートから発生したき裂がすみ肉溶接内を円周方向に進展したと考えられる.