hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
放射光を用いたＭ－Ａ組織中のオーステナイト相の結晶構造解析による相安定性の解明

大入熱溶接の遅い冷却速度が,ベイングループを主とした組織を形成し,有効結晶粒の大きな組織を形成するといった知見に基づき,ベイングループの考え方に基づいて,有効結晶粒を可視化,定量化した.さらに,シャルピー試験時に生成する二次クラックとの対応を検証し,可視化した有効結晶粒とき裂進展挙動が対応していることを明示した.さらに,同組織のベインゾーン内に存在する最密面グループ(CPグループ)境界は,21°以内の結晶方位差があること,およびこの境界にM-A組織ができやすいという,今までに得てきた知見に鑑みて,CPグループ境界が,き裂進展に対して,(ベイン境界に対して相対的に)ローカルな変化を起こすことを,結晶方位解析,M-A組織のSEM観察結果を併用して,明らかとした.これら成果を,Metallurgical and Materials Transacitons A誌に発表した.今年度後半においては,成果発表に努め,学会発表を初めてとして,多数の報告を行った.特に,10月,11月にはAUN/SEED-NET Regional Conference(マレーシア)において,本研究内容をまとめたプレナリー講演を務める等,2件の招待講演を行った.溶接・接合M-A組織の形成要件を、マトリックスの結晶学的特徴および炭素分配を含む相変態挙動の視点からに明示する成果を得られた。そのため順調に研究は進展していると評価できる。M-A組織形成環境において、重要なものの一つに、ベイニティックフェライトの組織発展があげられるが、今年度は特に、この組織発展とM-A組織の形態、およびオーステナイトの安定性について、直接観察および結晶学的解析を通じて、新たな知見を得つつ、整理することができた。具体的には、溶接熱影響部における連続冷却サイクル下のベイニティックフェライトの組織発展におけるバリアント選択とその成長形式が、塊状、棒状のM-Aの形成につながり、またオーステナイト相の安定化の原因因子となっていること抽出でき、研究目的に対する基礎知見を早くも得ることができた。また、M-A組織を原因とする破壊の組織単位に対する結晶学的な理解や、M-A組織形成箇所の予測に対する基礎原理を確立することができたため、当初の計画以上の知見を得ることができた。さらに、M-A組織中の結晶構造を明らかにするための、放射光実験も先行して行い、充分なデータを得ることに成功した。そのため、来年度の研究への展開状況も含めて、当初の計画以上の達成度を得ることができた。以下の二点を今後研究の推進方策とする。1,より局所的な炭素濃度を測定することにより、残留オーステナイトの安定性についてさらに検証する2,じん性評価を行い、マトリックスおよび第二相の結晶学的特徴との関係を系統的に整理する。平成24年度に取得した、残留オーステナイト相の放射光データの結晶構造解析をすすめ、固溶炭素量に依存する格子定数およびミクロひずみを解析する。さらに、SEM-EBSD-FIB解析による、M-A組織の三次元形態の解明を進め、M-A組織中のオーステナイト相の安定性と組織形態の観点から平成24年度成果との関係を検証する。最後に、これら知見をもとに、M-A組織を原因とする組織中の破壊単位の特徴の整理、とM-A組織形成箇所の予測および組織形成を防止する指導原理をまとめる。該当なし
免疫抑制薬の中枢性副作用発現の解明-アドレノメデュリンと血液脳関門機能

本研究では、まずアドレノメジュリン(AM)の血液脳関門機能調節への関与の可能性を明らかにすることを目的とした。本年度は、AMの血液脳関門機能への関与を分子レベルで明らかにするため内皮細胞での各種輸送蛋白の発現に対するAMの影響を検討した。まず初めに培養細胞を用い、以下の実験を行った。血液脳関門は脳血管内皮細胞とアストロサイトから構成されているので、in vitroでヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)を用い、まず内皮細胞におけるP-糖蛋白(mdr-1 mRNA)の発現をRT-PCR法によりその存在を確認した。さらに、内皮細胞に対するAM刺激による輸送蛋白mdr-1 mRNAの発現量の変化をノーザンブロット法にて、検討した。その結果、AM(10^<-8>10^<-6>M)でHUVECを6時間刺激した結果、mdr-1 mRNAの発現はAMの濃度依存的に増加する傾向が認められた。また、免疫抑制薬(タクロリムス)による内皮細胞でのAMならびにその受容体発現の変化を併せて検討した。その結果、AM mRNAの発現が増加する傾向が認められた。また、AM受容体の構成成分であるCRLRとRAMP1の2つのmRNAの発現を検討した結果、RAMP1のmRNA量の発現増加が認められた。一方、CRLRの発現は著明な変化は認められなかった。今後さらに例数を増やし検討する必要がある。以上の結果はAMが輸送蛋白の発現を調節し、薬物の汲み出し機構を亢進して免疫抑制薬などの薬物の脳内移行を制限するように働く可能性が考えられるが、次年度は、実際の血液脳関門と同様なグリア細胞と内皮細胞による共培養系を用い、実際の薬物移行性との関連について検討する予定である。
事後密度に基づいた経験ベイズ法への転換

経験ベイズ法の現状を越えて、事後密度から導かれる統計量により事前分布を評価する研究を行った。これ迄に発展させてきたe-混合ベイズ予測子の性質を利用して、弱い情報しか含まない事前分布を含めて多様な事前分布の利用を企図した。情報量の大きさの程度は特定の位置に分布が集中していると表現される。そこで関数の凸性を厳密に定義して集中度の新しい半順序を厳密に定義した。更にはベイズモデルの尤度の概念が新しい視点を与えた。尤度は基本量であるので、予測密度の定義において事後密度の代わりに事前密度を用いることにより自然に尤度が定義できることを指摘した。また、証拠の統合にについても適応できることが分かってきた。経験ベイズ法では事前密度に未知である超母数を含む。事前密度の評価は主として周辺尤度が用いられている。現状から適用領域の広い経験ベイズ法への転換を試みる研究を行っている。本年度の主要な目標は弱い事前情報をもつ事前分布の役割である。無情報事前分布をそのまま理解するのは困難であって、必然的にproperになる弱い事前分布から評価することが視点が定まりやすい。弱い情報しか持たない事前密度の極限をして捉えた。この理解の中で極限への収束の連続性を議論した。弱収束性が最も弱いが加えて相対エントロピーを距離とした連続性についても議論した。結果はリサーチメモとして登録し、現在学術誌に投稿中である。次のステップとして、弱い情報を持つ事前分布の族についての詳しい構造を調べる必要が生じた。この視点が、今日の経験Bayes法の限界を突破する鍵が隠されていると見なすからである。そのためには先ず事前分布が持つ情報量の大きさを評価する必要がある。相対エントロピー最も自然である。一方で、確率的大小の視点からの評価することは解析的な簡明であること及び理解がし易すいことから発展性が見込まれる。具体的には凸関数の理論を適用して既存の半順序を拡張した。その上でBayesモデルでの事前密度と事後密度に見られる積構造との関連を指摘することができた。この結果が次の展開を支える基盤を提供する。更には凸関数の理論がもたらす分布理論への新たな方向が見えてきた。Bayes法は元来標本とは別の情報がある場合を想定している。しかし必ずしも確かな事前情報がなくても有用であることが確認されてきた。そこで極端な場合として事前情報が全くない場合にも、無情報事前分布として利用されるようになってきた。経験Bayes法では幅広く用いられている。本研究で取り上げた問題は、弱い事前情報がある場合に従前の方法が破綻することである。つまり弱い事前情報であれば利用しない方が良いことになる事実である。この結果はBayes法の基本と相反する。我々は、弱い事前情報をもつ事前密度を分布の裾の概念を導入して整理した。この結果は従前の方法の限界を明瞭にした。その上で無情報事前密度を実際に情報をもつ事前密度系列の連続な極限密度として認識する。この作業によってBayes推論を理論的には情報を含む事前密度に限定しながら、実際の適用では無情報事前密度を許容する枠組みが構成できる。また、実際に利用されている無情報事前密度の一部に正則条件を満たさない事前密度があることを指摘できる。こうして、周辺密度の利用を厳しく制限して事後密度に基づいた推論が推奨できることになる。この作業の実際的な成果として、Fisherの厳密検定・McNemar検定の改良を提案できた。また、傾向が同じ複数のデータを統合するための新しい視点を獲得することができた。従来は直感的に統合されていた方法に規準を与える。本研究はベイズ型交叉検証法の視点から研究を開始した。最近のPlummer(2008)の貢献が、頻度論とは異なる枠組みがあるからである。例えばWahbaの一般化交叉検証法と大きく異なる。しかも我々の枠組みで見ると対数予測子が理論の骨子に据えられているので、その拡張と整理は容易に見える。また、タフな問題ではあるが、平滑化のトレードオフ母数の推定がある。この研究については一応の成果を得た。これに関連して情報の統合化に取り組んだ。退化型事前密度の利用が結局は最尤推定への回帰であることが明瞭になってきた。この点は多くの研究が指摘しつつある。しかもベイズ統計では基本的な転換を意味するところでもある。上記の研究に併行して対立仮説モデルの事後確率に基づいたベイズ検定の頻度論的拡張を行った。

事後確率に基づいているので本研究の中心課題である。単純且つ基本的拡張が実はオリジナルなアイデアであることが分かってきた。そこで基本的な2x2分割表の場合を中心に集中的に研究している。この研究については大学の研究者の参画を得ている。研究の目的として「周辺尤度による事前分布の評価による重大な欠陥を明確に示せると見込んでいる」「研究課題は競争の激しい分野だから・・・より実際的には事後密度に基づいた推測が適した分野を確認することになる。」「e-混合Baeys予測子の視点からはごく自然にベイズ型交叉検証法が提案できる。」などをあげた。前年度は研究目的に沿って順調に進行した。本年度は少し微調整を行いながら、当面の目標である事後密度に基づいた経験ベイズ法の発展についてについて本プロジェクトを発展させている。幸い国内で国際研究集会が続けて開催されたので、発表などを通じて関連研究者とアイデアの交流が行えた。前年度に引き継いで研究した事前情報を利用した検定と有意でなかった試験の再試験の研究は国際会議で発表した。弱い情報をもった事前密度の研究は国際研究集会で発表すると共に投稿中である。連携研究者が共著として纏めた原稿は出版予定である。連携研究者の研究者の研究は新しい展開を見せている。」などをあげた。全体としては順調に進行していると考えている。当面の目標であったベイズ型交叉検証法については原稿にまとめることができた。関連の研究を探っている状態である。これに関連して情報の統合化の研究は、研究集会では発表する段階までは達したが最後の詰めに問題が残っている状況である。幸い共同で研究していた連携研究者が、この研究に着想を得て急進展を見せて大きな大きな発展を示した。その結果の一部はリサーチ・メモとして登録した。更にe-混合Baeys予測子及び事後確率に基づいた研究の方も、現在順調に進展しつつある。若い研究者の参画を得ることができたからである。その一部は次年度に国内で計画されている3つの会議において順次発表の予定である。本年度は少し微調整をしながら、当面の目標である事後密度に基づいた経験ベイズ法の発展についてについて本プロジェクトを発展させている。未知母数上に退化した事前密度を利用する現状の経験Bayes法の限界が明瞭になった。この密度の破綻は周辺密度最大化法の破綻でもある。代替の視点としての事後密度には明瞭でない点があって、予測密度と共に考慮する必要がある。一方で、検定法の新たな視点と凸関数の新たな利用も興味深い点である。この分野は我が国の研究者の貢献が著しい分野でもある。研究の方向は明確であり着実に結果を得つつある。次年度の研究で特記すべき点は数理統計学・ベイズ統計学・生物統計の3つの国際研究集会が予定されていることである。本研究とは何れも何らかの形で関連がある。
環内部炭素に置換基をもつN-混乱ポルフィリン誘導体の合成

N-混乱ポルフィリン(NCP)の内部炭素への置換基導入に関して、1)ハロゲン化、及び、2)金属化について検討した。1) NBSを用いると、すみやかに位置選択的臭素化が進行することが明らかとなったが、この臭素体はピリジン溶媒中で放置しておくと次第に、1000nm以上に吸収末端を持つ新規誘導体「N-フューズポルフィリン(NFP)」が生成することを見い出した。単結晶構造解析の結果、NFPはヒルスタン様骨格を有していることが明らかとなり、反転ピロールが再反転後、隣接するピロールと結合し、生成したものと考えられる。NFPを強塩基で処理すると、NCPが得られ、NCP-NFPの相互交換が可能であることが判明した。2) NCPをPd(II),Ag(I)の酢酸塩と処理すると、炭素-金属結合を有する平面4配位金属錯体が生成することが明らかとなった。磁化率測定、電気化学測定、及び、単結晶構造解析から、軸配位子を持たない、反磁性のPd(II)及びAg(III)錯体が形成することが明かとなり、NCP配位子の多価配位子能が実証された。(a)N-混乱ポルフィリン-ニトロ置換誘導体(NCP-NO_2)の合成フェニル基のパラ位(X)に電子吸引基(Cl,CF_3,NO_2)及び、電子供与基(CH_3,OCH_3,N(CH_3)_2)を導入することで、ニトロ基との間でのパイ電子のpush-pull作用を系統的に変化させることを目的に、各種ベンズアルデヒドとピロールとの酸触媒を用いた、環化縮合反応を行った.これにより、通常のN-混乱ポルフィリン大量に合成した。これらの化合物に対して硝酸ナトリウムと塩酸による、ニトロ化反応を試みたところ、メチル基などの、電子供与制のついた化合物の場合、50%を越える収率で、C-ニトロ化体を得ることができたが、電子吸引基の場合は低収率であった.NMR,MAS,FTIR,UV-Visなどの解析により、各置換体の構造を決定した.(b)N-混乱ポルフィリン-アミノ置換誘導体(NCP-NH_2)の合成NCP-NO_2を塩化スズを用いて、還元してNCP-NH_2を得た.得られた化合物は酸素、可視光に対しては、比較的不安定であったが、プロトン化した状態では安定に保存できることがわかった.吸収スペクトルから、アミノ体は分子内水素結合をして、環平面を大きく歪ませていることが、示唆された.(C)N-混乱ポルフィリン-アゾ誘導体の合成。通常のジアゾ化反応を試みた.分子量から判断して、生成物は目的物ではなく、ニトリル基が置換した化合物であったことから、内部にあるアミノ基が異常な反応性を持つことがあきらかとなった.N-混乱ポルフィリン(NCP)の内部炭素への置換基導入に関して、1)ハロゲン化、及び、2)金属化について検討した。1) NBSを用いると、すみやかに位置選択的臭素化が進行することが明らかとなったが、この臭素体はピリジン溶媒中で放置しておくと次第に、1000nm以上に吸収末端を持つ新規誘導体「N-フューズポルフィリン,(NFP)」が生成することを見い出した。単結晶構埠解析の結果、NFPをヒルスタン様骨格を有していることが明らかとなり、反転ピロールが再反転後、隣接するピロールと結合し、生成したものと考えられる。NFPを強塩基で処理すると、NCPが得られ、NCP一NFPの相互交換が可能であることが判明した。2) NCPをPdG(II),Ag(I)の酢酸塩と処理すると、炭素-金属結合を有する平面4配位金属錯体か生成することが明らかとなった。磁化率測定、電気化学測走、及び、単結晶構造解析から、軸配位子を持たない、反磁性のPd(II)及びAg(III)錯体が形成することが明らかとなり、NCP配位子の多価配位子能が実証された。
重金属微量汚染の検出・浄化を同時に達成する複合工学技術の開発

将来の環境問題として、微量かつ広範囲な重金属微量汚染が重要になると考えられる。本研究においては、重金属汚染の検出・浄化を同時に達成する複合工学技術を開発することを目的として、細菌に重金属トランスポーター活性および重金属の存在によって発現が誘導されるレポータ遺伝子を導入することによって高感度な重金属検出システムを開発した。また、酵母を用いてトランスポーター遺伝子を導入する方法の違いによる重金属の細胞内蓄積の局在性を明らかにする研究を行った。さらに、植物に水銀トランスポーター遺伝子とppk遺伝子によりコードされるポリリン酸生合成能を付与することによって重金属を蓄積する植物の分子育種を行った。細菌を用いた重金属バイオセンサー(merR-o/p-merT-merB-gfpを持つ)の高感度化を行った結果、無機水銀では1000pM、有機水銀では500pMまで水銀を測定可能であり、また、それぞれの検出限界は1x10^<-8>gおよび5x10^<-8>gであり、本バイオセンサーの高感度化にmerT遺伝子が大きく寄与した。本センサーは特殊な機器を必要とせず、水銀汚染現場への適用できると考えられた。植物を用いた研究では、ppk遺伝子組換え植物にさらにmerT遺伝子によりコードされる水銀輸送活性を付与した新規な水銀浄化植物を開発した。この組換え株はppk遺伝子のみを組換えた植物株に比べて高い水銀蓄積能を示したことから、重金属トランスポーター遺伝子のmerT遺伝子が植物の水銀取り込みに寄与できることが示唆された酵母を用いた研究では、細菌由来の重金属トランスポーターmerCをシンタキシンファミリーのVam3pとの融合タンパク質として発現させたところ、MerC-Vam3pが解毒器官である液胞膜に局在することが知られたとともに、水銀毒性をわずかではあるが軽減するかたちで水銀蓄積量を上昇させることが示唆された。重金属による水域・土壌等の環境汚染は、水俣病やイタイイタイ病で代表されるような高濃度汚染とそれによる健康影響が問題とされた段階を経て、長期微量汚染への曝露による健康影響が懸念される段階へと至っている。このような重金属の微量汚染は、交通・運輸・市民生活のための化石燃料の消費、医療行為などの主として人間による日常的社会活動に基因するものであり、低濃度でありながら広範囲な汚染を引き起こしており、長期的にみて人間社会として解決しなければならない大きな問題となっている。本研究では、遺伝子発現制御システムを応用した分子生物学的に重金属化合物を検出するバイオセンサー技術と、同時に汚染重金属化合物を分解し除去するための複合技術を開発することを目的として、生物有害性を示す重金属化合物を特異的かつ定量的に検出するとともに除去することに役立つ微生物を遺伝子工学技術によって開発した。本研究によって得られた主要な成果は下記の2点にまとめることができる。(1)重金属応答制御遺伝子、重金属結合遺伝子、重金属幕輸送遺伝子を生物発光遺伝子と連結し、そのような遺伝物質によって組み換えた重金属発光検出用バイオセンサーディバイスを開発する研究を行い、従来の分析法により検出できる濃度のさらに約100分の1程度の重金属を検出可能とする、微生物センサー(重金属バイオセンサー)を開発することができた。(2)低濃度重金属汚染を効率的に除去できる新しい重金属結合微生物を開発し、それによる経済的なバイオ浄化技術を開発する研究を行い、水銀、ヒ素、カドミウムなどの特定の重金属を結合できるタンパク質を生産する遺伝子を探索し取得することができた。昨年度に分子育種した水銀浄化微生物(merR-o/p-merT-merP-merB-ppkをもつ)をアルギン酸ナトリウムにより固定化処理を施した後、種々の環境

ストレスの共存下における水銀浄化活性を調べた結果、本固定化細胞は生活排水、工業廃水あるいは医療廃水中に含まれる可能性のある洗剤、他の重金属あるいは塩素等の消毒剤の共存下にも水銀化合物を効率よく浄化できることを見出した。また、水銀汚染モデル土壌を作製し、土壌中の水銀浄化・回収における本固定化細胞の利用性を調べた結果、土壌の酸洗浄水中の水銀浄化にも利用可能であることが判明した。次に、昨年度に作製したpMOG42(merR-o/p-merT-gfp-gfp)にmerBを組み込んだセンサープラスミドpMOB4212(merR-o/p-merT-merB-merB-gfp-gfp)を構築した。本センサーの有機水銀検出感度は5x10^<-8>gであった。本センサーは肉眼で水銀を検出することができるので重金属汚染現場への適用性が高いと思われた。メチル水銀やフェニル水銀等の有機水銀検出用バイオセンサーを開発するために、数種の細菌からクローニングした有機水銀分解遺伝子(merB)の基質特異性について調べた。その結果、各merB遺伝子は、異なる分解特性を付与することが明らかとなり、有機水銀の化学種ごとの検出の可能性が知られた。水銀トランスポーターMerCを酵母ベクターpYES2に組換えたプラスミドpYC3.111を作成し、酵母へ形質転換した。酵母内での遺伝子の転写誘導はガラクトースによって行った。ベクターpYES2をもつコントロールにおいて、ガラクトース前処理の有無にかかわらず水銀蓄積量の差異は殆ど認められなかった。一方、pYC3.111をもつクローンにおいて、ガラクトース前処理群は未処理群に比べて約1.5倍高い水銀蓄積量が認められた。ガラクトース前処理群における水銀蓄積量の反応時間依存性を調べたところ、pYC3.111をもつクローンにおいて、反応時間が1.5から4時間の時点でコントロールに比べて約2倍高い水銀蓄積量が認められた。しかしながら、反応時間が21時間と長い場合にはpYC3.111が示す取り込み量はコントロールと顕著な差異は認められなかった。このことからMerCに支配される水銀の取り込みは4時間までの比較的短時間においてプラトーに達している可能性が示唆された。今後、酵母においてさらに水銀を高蓄積させるためにMerCを解毒器官である液胞に発現させるエンジニアリングを行う予定である。将来の環境問題として、微量かつ広範囲な重金属微量汚染が重要になると考えられる。本研究においては、重金属汚染の検出・浄化を同時に達成する複合工学技術を開発することを目的として、細菌に重金属トランスポーター活性および重金属の存在によって発現が誘導されるレポータ遺伝子を導入することによって高感度な重金属検出システムを開発した。また、酵母を用いてトランスポーター遺伝子を導入する方法の違いによる重金属の細胞内蓄積の局在性を明らかにする研究を行った。さらに、植物に水銀トランスポーター遺伝子とppk遺伝子によりコードされるポリリン酸生合成能を付与することによって重金属を蓄積する植物の分子育種を行った。
コールドスプレー法によるセラミック基板上への金属薄膜作製のための技術開発

パワーモジュールの基板と回路の接合で,高い信頼性と製造プロセスの簡素化のため,コールドスプレー法によるセラミック基板と銅回路の直接形成技術を開発した。すなわち,銅皮膜とセラミック基板の間に薄いアルミニウムの下地層の形成によって接合性を改善し,薄く平坦な金属皮膜作製のための技術開発と接合メカニズムの解明を行った。(1)数値シミュレーションと実験より,効率的な成膜パターン化のための矩形断面ノズルを開発した。(2)酸化アルミより窒化アルミの基材の方がアルミニウム皮膜との密着力が高い要因は,非晶質層を介した結合と,基材と皮膜のアルミニウム原子の金属結合の格子不整合が小さいことに起因することを示唆した。1.粉末の安定供給,噴出技術の開発(1)局部流動床方式粉末供給装置の高圧型化(1MPa対応)は,装置が平成27年度内に導入できた。(2)よって,この粉末供給装置を使用してのコールドスプレーガンによる成膜,皮膜評価は,これから実施予定である。2.矩形断面ノズルの開発について(1)市販の数値流体力学ソフト(ANSYS FLUENT Ver.15.0)を用いて,窒素ガス(3MPa,350°C)でのガスの流れと粒子(今回は銅粒子10μm)の挙動について数値解析を行た。ノズルののど部(のど径φ2mm)と末広部矩形断面の膨張比はこれまでの研究で最適化した11.2(2×18mm)とした。その結果,溶射パターンが最も平坦な形状となるための条件として,粒子の断面長手方向の速度分布とノズル軸方向速度に注目して最適化を試み,末広部長さと平行部長さについて最適なそれらの部分の和の長さ200mmとそれら比が0.5で最適となると予測した。(2)さらに,この数値計算結果を基に矩形断面ノズルの試作した。成膜実験の結果,従前よりも溶射パタンが平坦で付着率の高い良好な結果が得られ,学会発表を行った。皮膜特性の評価はこらから実施する。高圧粉末供給装置の仕様決定,納品時期が遅れたため,「1.粉末の安定供給,噴出技術の開発」がやや遅れている。「2.矩形ノズルの開発について」については,概ね予定通りに進捗している。パワーモジュールのセラミック基板と銅回路の接合でより高い信頼性と製造プロセスの簡素化が求められて,新しいコーティング技術であるコールドスプレー(Cold Spray:CS )法により,セラミック基板と銅回路の直接形成の技術開発を行なってきた。CSは,低熱変質などの優れた皮膜特性を持ち,銅回路とセラミック基板の間に薄いアルミニウムのボンド層を形成し接合性を改善する。そのため,前年度までの成果をまとめて発表し,かつ薄く平坦な金属皮膜作製のため技術開発の課題解決を中心に行った。コールドスプレーにおける皮膜の平坦化を狙った矩形断面ノズルの開発の成果として,矩形断面ノズル末広部長さと平行部長さの比の最適化や,ノズルコーナー形状の影響を数値シミュレーション(CFD)で検討してノズル設計の指針が得られ,実際にノズルを製作して,銅皮膜の付着率や組織,スプレーパターンの平坦化が実証したこれらの結果を国際溶射会議ITSC2017と日本機械学会年次大会などで発表を行い,複数の企業から打診があった。前年度のステンレス鋼製矩形断面ノズルに銅粒子の堆積が生じる課題に対して,ノズル肉厚を薄くして水冷することである程度回避でき,ノズルの付着防止には薄肉化も含めたノズル内面の温度を上げないことが重要であることが確認できた。セラミックと銅皮膜とのボンドコート用のアルミニウム皮膜平坦化のために,アルミニウム粒子の付着しにくい耐熱性の高い特殊樹脂製コールドスプレー矩形断面ノズルを作製して成膜を行い,平坦な皮膜ができた。しかし,樹脂製のためガス温度に制限が生じ,長時間の使用にはノズルの十分な冷却が課題として顕在化した。コールドスプレーにおける皮膜の平坦化を狙った矩形断面ノズルの開発の成果として、矩形断面ノズル末広部長さと平行部長さの比の最適化や、ノズルコーナー形状の影響を数値シミュレーション(CFD)で検討して設計の指針が得られ、実際にノズルを製作して、銅粉末にて皮膜の付着率や組織,スプレーパターンなどを評価し、CFDの結果を検証できた。特に、CFDで飛行粒子の分布やそれらの速度分布もわかるようになり、実験によるスプレーパターンとの関連がつけられるようになり、また、ノズル末広部長さが平行部長さよりやや長い方が皮膜を平坦化でき、ノズル平行部も必要であることが実験でも確認できた。ノズルコーナー形状に関しては、予測していた角部を丸める方が粒子速度が幾分高いことがCFDで検証できた。一方、アルミニウム粉末に関しては、ノズル内への付着が課題となるため、ノズルの材質を変更して次年度に行うことにした。コールドスプレー皮膜で重要となる基材との密着状態に関しては、FE-SEMやTEMによる観察を行い、アルミニウム皮膜との密着強さは、窒化アルミ基材の方がアルミナ基材より大きくなる要因の一つとして結晶構造に因る格子不整合の割合の差も一因が示唆され、観察結果では、アルミナ基材とアルミ皮膜の間に数十nm程度の隙間が観察された。高圧仕様の局部流動床方式粉末供給装置を用いたコールドスプレーの成膜実験を行い、ガス圧が数MPaでは、現状では難しいことがわかった。申請時の計画に比べて、市販の数値流体力学ソフト(ANSYS FLUENT Ver.15.0)の使いこなすのに、やや時間がかかってしまったが、飛行粒子の分布やその速度がわかるようになった。

アルミニウム粉末は、ノズル内への付着が課題となるためノズルの材質を特殊な樹脂を使用する必要があるが材料費は高価なため、まずステンレス鋼製のノズルを数種試作して行ってから取り組む予定でいたが、ステンレス鋼製のノズルの設計に時間を要してしまった。次年度は、特殊な樹脂製矩形断面ノズルを製作して、アルミニウムの薄い平坦な皮膜を作製して、さらにその上の銅を成膜して、評価を行う。パワーモジュールの基板と回路の接合で,高い信頼性と製造プロセスの簡素化のため,コールドスプレー法によるセラミック基板と銅回路の直接形成技術を開発した。すなわち,銅皮膜とセラミック基板の間に薄いアルミニウムの下地層の形成によって接合性を改善し,薄く平坦な金属皮膜作製のための技術開発と接合メカニズムの解明を行った。(1)数値シミュレーションと実験より,効率的な成膜パターン化のための矩形断面ノズルを開発した。(2)酸化アルミより窒化アルミの基材の方がアルミニウム皮膜との密着力が高い要因は,非晶質層を介した結合と,基材と皮膜のアルミニウム原子の金属結合の格子不整合が小さいことに起因することを示唆した。進捗がやや遅れ気味であるが,高圧粉末供給装置も導入でき,矩形ノズルも開発もうまくいきつつある。よって,遅れを取り戻しながら,研究計画を進めていく。また、高圧仕様の局部流動床方式粉末供給装置を用いたコールドスプレーの成膜実験を行い、ガス圧が数MPaでは現状では難しいことがわかり、ノズルへの粉末投入位置をこの粉末供給装置で対応できる部位に数値シミュレーンなどで検討する。材料加工当初計画していたアルミニウム粉末による皮膜作製実験が今年度中にはできなかったため、その費用を繰り越した。平成29年度請求額と合わせてアルミニウム粉末による成膜実験を行う。
好アルカリ性放線菌に由来する各種GHファミリー18キチナーゼの性質検討と機能改変

好アルカリ性放線菌Nocardiopsis sp.F96株のゲノム上には,互いにドメイン構成等が異なる4つのGH18キチナーゼChiF1,ChiF2,ChiF3およびChiF4がコードされている。たとえば,ChiF1はGH18触媒ドメイン(CatD)のみからなるシングルドメイン構造をとり,CatD中にはキチナーゼ挿入ドメイン(CID)を含まない。一方で,ChiF3はマルチドメイン構造をとり,キチン結合ドメイン(ChBD),フィブロネクチンタイプIII様ドメイン(FnIIID)およびCIDを含むGH18 CatDから構成される。これまでに,ChiF1およびChiF3の大腸菌における発現と組換えChiF1およびChiF3の性質検討を行った。さらに,ChiF1にChBD-FnIIIDまたはCID領域を付加したキメラ酵素,ならびにChiF3のCID領域を欠失した欠失型酵素の性質検討の結果,ChBD-FnIIID領域は不溶性キチンの効率的分解に寄与すること,またCIDはエキソ型の切断様式を強めることがわかった。F96株由来ChiF2およびChiF4の大腸菌における発現を継続して試みたが,組換え酵素の取得には至らず断念した。そこで,研究対象をBacillus sp. J813株由来GH18キチナーゼChiJにまで広げ,その大腸菌における発現と性質検討を行った。さらに,ChiJのCID領域を欠失した欠失型酵素ならびにFnIIID-ChBD領域を欠失した欠失型酵素ChiJ/ΔCIDを調製し,野生型ChiJとの性質比較を行った。その結果,CID領域の欠失により,エキソ型の切断様式が弱まる傾向が見られ,そしてFnIIID-ChBD領域を欠失した欠失型酵素ChiJ/ΔFnIIID-ChBDは不溶性キチン結合能が大きく低下し,それに伴い不溶性キチン加水分解活性の大幅な減少が観察された。さらに,F96株由来ChiF1にJ813株由来ChiJのCID領域を挿入したキメラ酵素ChiF1/JCIDを調製し,野生型ChiF1との性質比較を行った。その結果,CID領域の挿入により,エキソ型の切断様式が強まる傾向が見られた。以上より,CIDはエキソ型の切断様式を強め,ChBD-FnIIID(FnIIID-ChBD)領域は不溶性キチンの効率的加水分解に寄与するという普遍的役割が推察された。さらに,本研究の普遍性を高めるため,研究対象をさらにHa. japonica由来GH18キチナーゼChiN1およびChiN2にまで広げることとした。ChiN1およびChiN2は,いずれもChBD,機能未知ドメインPKD,およびCIDを含むGH18CatDから構成される。両酵素のHa. japonicaにおける発現に成功し,組換えChiN1およびChiN2がいずれも高度な耐塩性を有していることを明らかにした。研究対象を広げたことが功を奏し,研究はおおむね順調に推移していると判断される。これまでに,CIDはエキソ型の切断様式を強める働きがあることを示唆する結果が得られているが,明解な結果とは言い難い。先行研究によれば,CIDは細菌のエキソキチナーゼに見られる構造で,基質と相互作用するクレフトを深くすることでエキソ型の切断様式を獲得すると考えられているが,プロセッシビティとの関連を含め,不明な点が多く残されているのが現状である。また,先行研究より,ChBDは不溶性キチンに結合し,その効率的加水分解に寄与することが示唆されているが,プロセッシビティとの関連については調べられていない。今後も,F96株由来ChiF1およびChiF3,J813株由来ChiJ,およびHa. japonica由来ChiN1およびChiN2を研究対象とする。そして,主としてCIDおよびChBD領域の役割の普遍的解明を目指し,各種ドメイン欠失型酵素,キメラ酵素を調製し,それらの性質を野生型酵素と比較検討していく。これまでのキチナーゼ研究においては,エンド型/エキソ型の切断様式,不溶性キチンの効率的加水分解,そしてプロセッシビティを別々に議論してきた経緯があるが,本研究ではそれらを互いに関連づけて考察していく点でユニークと考える。また,研究対象とする酵素を増やすことで,研究の普遍性が高まるだけでなく,研究の加速も期待される。キチナーゼ生産菌として分離した好アルカリ性放線菌Nocardiopsis sp. F96株の全ゲノム解析の結果,既に解析が進められていた糖質加水分解酵素(GH)ファミリー18キチナーゼをコードするchiF1遺伝子のほかに, 3つのキチナーゼ遺伝子ホモログ(chiF2,chiF3及びchiF4)の存在が明らかとなった。そして,F96株ゲノム上にコードされるこれら4つのキチナーゼは互いにドメイン構成等が異なっていた。例えば,ChiF1はGH18触媒ドメインのみからなるシングルドメイン構造をとり,触媒ドメイン中にはキチナーゼ挿入ドメインを含まない。一方で,ChiF3はマルチドメイン構造をとり,糖質結合モジュール(CBM)ファミリー2キチン結合ドメイン,フィブロネクチンタイプIII様ドメイン及びキチナーゼ挿入ドメインを含むGH18触媒ドメインから構成される。ここで,キチナーゼ挿入ドメインは細菌のエキソキチナーゼに見られる構造で,基質と相互作用するクレフトを深くすることでエキソ型の切断様式を獲得すると考えられている。

また,分泌に関与するシグナル配列も,ChiF1はSec型,ChiF3はTat型と,互いに異なる。F96株ゲノムDNAよりchiF3遺伝子をクローニングし,大腸菌BL21(DE3)株にて発現を行った。His-tag精製した組換えChiF3の性質検討を行い,ChiF1との比較を行った。ChiF1の反応至適pHはpH 45,反応至適温度は50°Cであった。一方,ChiF3の反応至適pHはpH 89,反応至適温度は45°Cであり,両酵素の反応至適pHに大きな差異が認められた。これより,ChiF3の反応至適pHはChiF1も含めた既知の好アルカリ性放線菌由来のキチナーゼの中で最も高いことが明らかとなった。キチナーゼ生産菌である好アルカリ性放線菌Nocardiopsis sp. F96株の全ゲノム解析を行い, 4つのGH18キチナーゼ遺伝子ホモログ(chiF1,chiF2,chiF3及びchiF4)の存在を明らかにした。そして,F96株ゲノム上にコードされるこれら4つのキチナーゼに関して,1互いにドメイン構成が異なり,シングルドメイン構造(ChiF1)及びマルチドメイン構造(ChiF2,ChiF3及びChiF4)をとること,2GH18触媒ドメインは共通して存在するが,キチナーゼ挿入ドメインを含むものと含まないものがあること,3すべてが菌体外酵素であるが,分泌に関与するシグナル配列はSec型(ChiF1)及びTat型(ChiF2,ChiF3及びChiF4)のバリエーションがあること,などを明らかにした。また,F96株ゲノムDNAよりクローニングしたchiF3遺伝子の大腸菌での発現を行い,組換えChiF3の性質検討を行った。その結果,ChiF3は既に解析が進められていたChiF1とは異なる反応至適pH及び反応至適温度を示し,ChiF3の反応至適pHはChiF1も含めた既知の好アルカリ性放線菌由来のキチナーゼの中で最も高いことを明らかにした。一方で,chiF3遺伝子の場合と同様にして,F96株ゲノムDNAよりchiF2及びchiF4遺伝子をクローニングし,大腸菌BL21(DE3)株にて発現を試みたが,組換え酵素の取得には至っていない。性質検討がChiF1及びChiF3に限定的ではあるものの,ChiF3の反応至適pHは既知の好アルカリ性放線菌由来のキチナーゼの中で最も高いことを明らかにするという重要な知見が得られており,研究はおおむね順調に推移していると判断される。キチナーゼ生産菌として分離した好アルカリ性放線菌Nocardiopsis sp.F96株のゲノム上には,4つの糖質加水分解酵素(GH)ファミリー18キチナーゼ遺伝子ホモログ(chiF1,chiF2,chiF3およびchiF4)がコードされている。これら4つのキチナーゼは互いにドメイン構成等が異なっていた。たとえば,ChiF1はGH18触媒ドメイン(CatD)のみからなるシングルドメイン構造をとり,CatD中にはキチナーゼ挿入ドメイン(CID)を含まない。一方で,ChiF3はマルチドメイン構造をとり,糖質結合モジュール(CBM)ファミリー2キチン結合ドメイン(ChBD),フィブロネクチンタイプIII様ドメイン(FnIIID)およびCIDを含むGH18触媒ドメインから構成される。これまでに,chiF1およびchiF3遺伝子のクローニングと大腸菌における発現が行われた。His-
多孔質PTFE膜を用いた真空蒸発による除去液中VOCの迅速・効率的な分離回収技術

生産活動で排出されたVOC除去した溶剤の多くは、産業廃棄物となり処理されている。廃溶剤を再生しリサイクルすることは、コスト的にも環境負荷を低減するうえでも重要な課題である。そこで、空気流動真空蒸発法を用いて、廃溶剤中のVOCを蒸発分離し廃溶剤をリアルタイムで効率よく再生する技術を実用化した。実際の塗装工場でのVOC除去の性能評価実験から、多孔質PTFE膜を用いた平行板型拡散スクラバーの除去処理装置により排気ガス中VOCを効率良く除去することは確認された。しかしながら、その一方で、排気ガス中VOCを除去した除去液の再生が必要不可欠となる。多孔質PTFE膜を用いた平行板型拡散スクラバーの除去処理装置に使用する除去液量は、毎分10Lであり、除去液を使用した他の方法と比較して、排気ガス処理量に対する除去液量が極めて少ないことが利点である。使用する除去液が少ないと言えども1時間当たり600Lの除去液を使用する必要があり、排気ガス中VOCを除去した除去液を再生し、再び除去液として循環使用しなければ実用的な方法にはならない。そこで、本研究では、エネルギー・コスト的に優位性を持ち最近注目されている膜分離(パーベーパレション(PV))法を用いて、排気ガス中VOCを除去した除去液からVOCを揮発分離して回収し、再生した除去液を再び使用する循環効率的な除去液の再生処理装置を実用化する。最終的には、多孔質PTFE膜を用いた平行板型拡散スクラバーの除去処理装置に対応できる様に、毎分10Lの除去液を再生処理できる装置の実用化を目指す。又、VOC汚染の拡散を防ぐ為に、除去液から揮発分離したVOCは冷却凝集して回収する。そして、平成21年度は、以下の研究課題を効率良く進めた。1)多孔質PTFE膜分離による除去液中VOCの迅速・効率的な分離回収装置の設計及び試作2)実験室での多孔質PTFE膜分離による除去液中VOCの迅速・効率的な分離回収装置の性能評価試験装置の構築3)実験室での多孔質PTFE膜分離による除去液中VOCの迅速・効率的な分離回収装置の性能評価試験実際の塗装工場でのVOC除去の性能評価実験から、多孔質PTFE膜を用いた平行板型拡散スクラバーの除去処理装置により排気ガス中VOCを効率良く除去することは確認された。実際の塗装工場で排気ガス中VOCを吸収した除去液を除去液再生装置に導入した結果、Tolueneについては、75.8%の高い回収率が得られた。また沸点が76.8°Cと低く蒸発しやすいEthyl Acetateにおいてはそれよりも大きい97.0%、沸点が138.4°Cと高く蒸発しにくいXyleneについてはそれよりも小さい56.5%の回収率が得られた。各VOCの回収率は、その沸点に応じて異なる値となるが、6種類のVOC合計(ΣVOC)で75.0%という高い回収率が得られた。除去液から蒸発して真空ポンプから排気されたVOCは、2段階の冷却凝縮装置により回収される。本装置による凝縮率はTolueneで93.5%、沸点の低いEthylAcetateでは86.1%となり、除去液から蒸発して真空ポンプから排気された6種類のVOC全体(ΣVOC)では、95.6%と高い回収率が得られた。塗装工場から排出されるVOCの削減対策として多孔質PTFE膜パネルを用いた平行板型拡散スクラバーや噴霧ノズルを用いた除去液噴霧方式を用いるVOC除去処理システムの開発を行ってきた。除去液は循環再生的に使用する必要があり、本研究ではその再生方法について検討を行った。除去液再生方法として、従来の真空蒸発をより進めた空気流動真空蒸発を検討した。空気流動真空蒸発法は、除去液を真空容器内で噴霧し、比較的低真空(数千Pa)で真空容器内で空気をリークして空気の流れで除去液から蒸発したVOCを真空容器内からで追い出し回収する。本法により、実際の塗装工場で排気ガス中VOC除去を行った除去液(DEHA、アジピン酸ジ-2-エチルヘキシル)中VOC回収実験を行い、圧力や温度などの条件の最適化を行った。導入空気流量5L/min、圧力950Pa、蒸発温度71.9°C、除去液温度80,9°C、除去液流量0.48L/minで、Tolueneで93.4±0.1%、Total VOCで92.2±0.1%の回収率がリアルタイムで得られた。真空ポンプから排気された高濃度VOCは、VOCを再利用できるように冷却凝縮によるVOC回収を検討した。

主なVOCの融点は-80°C以下であるため、-80°Cによる冷却凝縮で効率よく回収できる。真空ポンプからの排気ガスをまず0°Cに冷やして水蒸気と一部のVOCを回収し、次に排気ガスを-80°Cに冷却することでVOCを回収する2段階冷却凝縮を検討した。除去液中VOC回収実験での排気ガスを2段階冷却凝縮装置に導入してVOC冷却凝縮実験を行った。排気ガス流量5L/minとした。その結果、Tolueneで94.1±2.5%、Total VOCで94.0±2.4%の凝縮率を得た。以上のことから本装置を用いることで除去液からのVOCを効率よく蒸発・回収でき、除去液の再生が可能となった。
身体障害者の冬期間における屋外移動手段に関する研究

1)平成5年度にひきつづき、寒冷暴露下での脊髄損傷者の自律神経系に及ぼす影響を調査するため、人工気象室を利用し、常温(気温24°C、湿度50%)の前室から低温(気温5°C、湿度50%)の環境下に被験者を移動させ寒冷に暴露し、血圧、麻痺のある下肢の血流・皮膚温の変化を測定し解析した。健常者では寒冷暴露と同時に下肢血流量は急激に減少、下肢の体表温度も低下した。血圧の上昇も認められた。再度常温に暴露すると徐々に血流・体表温度とも回復する経過を示した。しかし、脊損者においては寒冷暴露によっても下肢血流量は減少せず、外部環境の影響を受け体表温度は低下した。血圧の変化もなかった。麻痺のレベルが下位胸髄以下では、健常人と類似した変化が認められたが、その変化はわずかであった。従って、脊損者では放射・伝導・対流により体表面からの熱放散が容易に生じることが判明した。冬期間用車椅子試作者と,従来型電動車椅子の走行試験とデータ解析を行った。過酷なアイスバーン状態を想定し、室内に仮設した斜度1/10のスロープに氷板を張って走行試験を実施した。登坂性能および発進性能は、試作車に明らかな優位性が確認された。走行時の加速度を測定し駆動輪スリップ度を評価した。ここでスリップ度Kは、進行方向の加速度を積分して得られる実走速度(La)とモータパルスカウントから得られる理論速度(Lp)の比率(La/Lp)で表わした。K=0で駆動輪がスリップしていない状態、K>0で駆動輪の空転度合、K<0で慣性力によるすべり度合がわかる。雪路の低速モード(3.0Km/h)走行では、市販タイプは、発進時からスリップしているが、試作車はスリップなく安定した走行をしている。高速モード(6.0Km/h)走行では、各車一定のスリップ度を示しながら走行している。しかし、制動時には,試作者はほとんどスリップなく停止した.1)平成5年度にひきつづき、寒冷暴露下での脊髄損傷者の自律神経系に及ぼす影響を調査するため、人工気象室を利用し、常温(気温24°C、湿度50%)の前室から低温(気温5°C、湿度50%)の環境下に被験者を移動させ寒冷に暴露し、血圧、麻痺のある下肢の血流・皮膚温の変化を測定し解析した。しかし、制動時には,試作者はほとんどスリップなく停止した.身体障害者の冬期間における最適な屋外移動手段を研究する端緒として、アンケートによる実態調査を行った。対象は、脊髄損傷患者、神経筋疾患患者、および老人を含む667名である。この中で、回答内容で適切であり回答率の最高であった脊髄損傷者99名の解析結果を報告する。年齢は平均54.4歳と比較的高齢者が多かった。性別は男性が94.3%であり、活動性の高い男性が本研究課題に最も関心の高いことが判明した。冬期間に外出の機会ありとの回答は62.9%で、外出頻度は一日のうち平均40分、一週間のうち平均3.6日であった。移動手段は自動車が多くを占めたが、約17%は主に車椅子のみの使用であった。外出目的は、通勤、通院、買い物等日常生活の多岐にわたり、不自由を感じながらも外出を余儀なくされているのが現状である。車椅子での冬道歩行中に何らかの危険を体験した例は52.5%であり、スリップによるものが78.1%と最多であった。外出時の身体的問題を指摘した例は39.1%で、寒さによる下肢のしびれや痛みの訴えが最多であった。以上の結果より、身障者の冬期間屋外移動に対するニーズは大きく、その開発に際しては車椅子の走行性の改善と同時に、防寒その他使用者の身体面における安全対策も必須であることが判明した。

その他道路や公共施設の不備を指摘する回答結果も多かった。より快適な冬期間屋外移動手段の開発は、ユーザー各層のニーズを更に喚起し、ひいては環境設備の充実をもたらすと思われる。同時に、既存の手動車椅子を用いて力学的構造解析を行った。車椅子乗車時の最大応力は、バックレスト使用時にはバックパイプとシートサポートの接合点、非使用時はバックパイプの駆動輪車軸取り付け位置とクロスバーの接合点に生じた。このデータも参考に冬期間の最適車椅子設計にあたる計画である。本年度の研究は、以下の2つに大別される。1)冬期間における脊損者の屋外移動手段に関するアンケート調査から。寒冷下での外出時には、身体的変調を生じる者が多いことが判明した。要因を解明するために寒冷暴露脊髄損傷者の自立神経に及ぼす影響を調査した。人工気象室を利用し、常温(24°C)の前室から低温(湿度50%、温度は10°C、0°C、-10°Cの3段階に設定した)の環境下に被験者を移動させ寒冷に暴露し、血圧、下肢血流、体温の変化を測定した。被験者は両下肢を露出した状態でストレッチャーに仰臥位にて固定した。その結果、健常者では寒冷暴露と同時に下肢血流量は急激に減少し、下肢の体表温度も低下した。再度常温に暴露すると徐々に血流・体表温度とも回復する経過を示した。しかし、脊損者においては寒冷暴露によっても下肢血流量は減少せず、さらに体表温度は寒冷暴露によって低下するものの常温室への移動では速やかに回復する傾向を示した。この現象は麻痺の程度によっても異なり、現在寒冷暴露時間による影響や麻痺のレベルによる違いについて調査中である。2)冬期間用車椅子の試作車として前輪駆動型車椅子を開発した。従来型伝導車椅子の中でのキャスターメカニカル制御タイプとフリーキャスタータイプ、さらに前輪駆動試作車を対象とし通常路積雪路で走行試験を行った。同時に車椅子のシートの下に加速度計を設置し走行時の安定性につき評価した。その結果、直線走行において通常路での3者の違いがほとんど無いのに対し、積雪路では試作車の加速度、最高速度が高かった。回転性能は試作車では後輪車ステアリングとなる為、回転半径が大きくなる傾向にあった。登坂能力は積雪路では試作車の走行能力が高かった。圧雪状態では3タイプとも比較的安定した走行性を示したが、軟雪路では試作車の走行性が優れていた。坂道走行試験では、圧雪路面において試作車のコントロール性能が最も優れていたが、アイスバーンでのコントロールは何れの車種でも不可能であった。現在データを詳細に解析中である。1)平成5年度にひきつづき、寒冷暴露下での脊髄損傷者の自律神経系に及ぼす影響を調査するため、人工気象室を利用し、常温(気温24°C、湿度50%)の前室から低温(気温5°C、湿度50%)の環境下に被験者を移動させ寒冷に暴露し、血圧、麻痺のある下肢の血流・皮膚温の変化を測定し解析した。健常者では寒冷暴露と同時に下肢血流量は急激に減少、下肢の体表温度も低下した。血圧の上昇も認められた。しかし、脊損者においては寒冷暴露によっても下肢血流量は減少せず、外部環境の影響を受け体表温度は低下した。血圧の変化もなかった。麻痺のレベルが下位胸髄以下では、健常人と類似した変化が認められたが、その変化はわずかであった。
アンジオテンシン受容体ファミリーの臨床的意義に関する発生学的・分子生物学的研究

アンジオテンシンII(AII)受容体サブタイプのうち、血管・副腎型受容体で血管収縮、心肥大や細胞増殖などこれまでのAIIの殆どの作用に関与するとされるタイプ1(AT_1)受容体と異なり、我々のクローニングした胎児型受容体であるタイプ2(AT_2)受容体は、生理作用や意義について依然不明な点が多い。今回、AT_2受容体の機能、発現調節および意義について、以下の知見を得た。1.ヒト組織におけるAT_2受容体遺伝子発現の解析と生理的、臨床的意義の検討ヒトAT_2受容体遺伝子発現の局在との調節を結合実験、Northern blot法、in situ hybridization法などにより解析し、特に子宮筋に多く発現すること(子宮AII受容体の90%)、子宮筋腫でも同様であること、AT_1受容体と異なり妊娠により著しくdown-regulationすることを認め、性ホルモンによる転写レベルでの調節が示唆された(J Clin Endocrinol Metab)。AT_2受容体は細胞増殖や収縮などにおいてAT_1受容体と拮抗した作用を示すことから、受容体減少による妊娠子宮筋肥大促進への役割が示唆された。2.ラット組織におけるAT_2受容体遺伝子発現とその調節機序の検討ラット腎臓におけるAT_2受容体発現を検討し、新生児期における高血圧自然発症ラット(SHRSP)腎臓での発現が正常対照(WKY)に比し約60%と有意に減少していることを認め、高血圧発症への関与を示唆した。さらに、WKY由来培養腎メサンギウム細胞ではconfluent後の増殖抑制に伴ってAT_2受容体発現が著しく亢進するのに対し、増殖性の亢進したSHRSP由来細胞ではその発現が全く見られず、またこの調節にインターフェロン調節因子(IRF-1)誘導の有無が関与することを見出した(Hypertension)。3.AT_2受容体を介する細胞増殖抑制およびアポトーシス誘導のついての検討培養腎メサンギウム細胞を用いて、AIIによる細胞増殖促進効果がAT_2受容体阻害で有意に亢進すること、一方AT_2受容体刺激で細胞増殖が抑制されることを見出し、メサンギウムにおいてもAT_1と拮抗したAT_2受容体の作用を示した。またその機序のひとつとして、アポトーシスの亢進を認めた。
神経変性疾患へのAhRの関与に関する研究

MPTPによるパーキンソン病様症状発現の3MCによる増強を、マウスを用いたポールテストで更に例数を増やして検討したところ、再現性が認められた。3MCとMPTPの同時投与により3MC単独投与での脳内Cyp1a1発現量の増加の割合は減少したが、Cyp1b1ではMPTP同時投与の影響は認められなかった。Cyp1a1、Cyp1b1の発現調節にはどちらもAhRが関与しているため、MPTPがそれぞれの分子種の発現に異なる影響を与えていることは非常に興味深い。アフリカツメガエル成体では、xAhRは雌雄ともに検討したほとんどの臓器での発現が認められた。xARNTは肝・脾・肺・心・脳・精巣に発現が認められたが、xARNT2は脳にのみ発現が認められた。更に、xAhRの発現量は未受精卵の段階から神経胚中期まではわずかであるが、神経胚後期から上昇し始め、オタマジャクシで最も高くなった。xArntも初期発生を通して比較的多量に存在していたが、xArnt2タンパクは神経胚中期までは存在せず、stage23の神経胚後期からその発現が上昇した。xAhRm RNAは、未受精卵ではほぼ全体に発現が認められたが、4細胞期から胞胚期にかけては動物半球側へのmRNAの偏在が認められた。尾芽胚初期、後期になると主に頭部・上皮・外鰓に発現が認められた。3MCの影響を検討したところ、動物半球側での発現には変化がなかったが、複数個の細胞でxAhRの核への移行が認められた。以上より、xArnt2の脳での発現や初期発生過程での発現パターンなどより、xAhRおよびxARNT関連タンパクの機能が哺乳類と共通している可能性が示唆され、哺乳類におけるAhR関連タンパクと神経変性疾患の関連の解明に向け、アフリカツメガエルでの検討から有益な情報が得られることが示された。マウスを用いたポールテストにおいて、1-メチル-4-フェニル-1,2,3,6-テトラヒドロピリジン(MPTP)によるパーキンソン病様症状の発現を3-メチルコランスレン(3MC)が増強することを、更に例数を増やして検討した。季節等による変動はあるものの、3MC同時投与により測定値(ポールを降りるのに要する時間)が増大し、これまでの結果に再現性が認められた。この結果の分子的背景を探るために、RT-PCRによる脳内シトクロムP450(CYP)発現量の変動を検討したところ、3MC単独投与でCYP1A1発現量に増加が認められたが、3MCとMPTPの同時投与によりその増加の割合が減少した。CYP1A1は神経保護作用・変性作用ともに報告されているエストロゲンの代謝に関与しているCYP分子種であり、その発現量の変動がパーキンソン病様症状発現の増強に関わっている可能性が考えられる。CYP1A1同様エストロゲン代謝に関与しているCYP1B1の発現量変動も同時に検討したが、CYP1B1ではCYP1A1と異なり、3MC投与による発現量増加へのMPTP同時投与の影響は認められなかった。CYP1A1、CYP1B1の発現調節にはどちらもAhRが関与しているため、MPTPがそれぞれの分子種の発現に異なる影響を与えていることは非常に興味深い。今後は、その発現量変動のエストロゲン代謝への影響を検討したいと考える。