hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
不斉情報の伝達に関与する相互作用の解明

前年度に引き続き分子会合に基づく不斉誘起プロセスについてこれまで得られた知見をもとに本年度はさらに詳細に以下の研究を行った。まず分子モデリングを用いた分子軌道計算により不斉源として用いるジアミンのアミノ基上の置換基の大きさにより柔軟な構造をもつビフェニルジオールに誘起される不斉が逆転する現象を検証し、先に分光学的データから得られた知見を支持する結果を得ると共に不斉誘起にvdW相互作用が大きく寄与することを明らかにした。今後は錯体の結晶構造解析から相互作用様式などの知見を得ることを予定している。次に不斉構造を持つ錯体のラセミ化速度を求めるべく温度可変NMR・CDスペクトル測定を行ったが算出困難となる予期せぬスペクトル変化が生じた結果、新たにサーモクロミズム現象を見出すことに成功した。次なるテーマへと展開している。また本研究の応用面として会合体形成に引き続いて起こるプロセスに着目した有機合成反応を検討し、スチルベン骨格を導入した新規ビフェニルジオール誘導体の合成ルートを確立するとともに光学活性化合物との錯体形成時における光環化反応を利用した不斉ビアリール化合物の合成を試みたが収率の点で未だ検討を要する結果となった。以上、本研究では不斉情報の伝達に関与する相互作用について詳細な検討を行い水素結合とvander Waals相互作用の組み合わせによって軸不斉が誘起されることを明らかにし、新たに低温においてサーモクロミズムを示す現象を見出した。また低温で生成するionic相互作用に基づく錯体では不斉情報が効率よく伝達されることを円二色性スペクトルなどを用いて明らかにした。さらにこの現象について、分子間プロトン移動平衡に基づくこと、ホストゲストの量論と相関があること、溶媒効果などの新たな知見を得た。得られた成果の一部は日本化学会にて発表している。分子認識による機能発現のシンプルなモデルとして錯形成にともなう軸不斉の誘起について検討した。柔軟な構造をもつビフェニルジオール誘導体と光学活性ジアミンとの非極性溶媒中での会合体形成によりビフェニルジオール誘導体に軸不斉が誘起される現象を見いだした。アミノ基とビフェニルジオールの水酸基の間の水素結合近傍の置換基がどのような相互作用で不斉を誘起するかを解明するために以下のような実験を行った。溶液中での錯体構造を電子スペクトル、高分解能NMR、赤外線吸収スペクトル等の分光学的手法で解析し、特に、分子の不斉情報の検出には円偏光二色性スペクトルにおける励起子カイラリティー法の適用が非常に有効であった。さらにジアミンとビフェニルジオールの組み合わせについて相互作用点近傍の置換基を合成化学的にかえることにより、ファンデルワールス相互作用などの相互作用が不斉選択性へ及ぼす影響について検討した結果、不斉源に用いたジアミンのアミノ基につく置換基の大きさにより、誘起されるビフェニルの不斉は逆転することが判明した。また、動的平衡にある水素結合性錯体の低温における電子スペクトル、円偏光二色性スペクトル測定を行ったところ、プロトン移動平衡によるサーモクロミズムを示すことを新たに見いだした。さらにこの現象が水素結合ネットワークと錯体構造の量論に密接な関係があることが分かった。以上のように構造化学的特徴および溶液中での挙動を分光学的手法を用いて解明し、また有機合成化学的手法により錯体の持つ性質に新たな知見を得た。また現在までに、新たにスチルベン骨格を導入した新規ビフェニルジオール誘導体の合成にも成功しており、会合体形成にともなう不斉誘導とさらにそれに引き続いて起こるプロセスに着目した、ポストゲスト錯体の不斉有機合成への応用へと展開する予定である。
遅発育菌Actinomyces israeliiの迅速検出法の構築と臨床応用

研究目的放線菌症の主たる起炎菌はActinomyces israeliiである。確定診断には病巣からの菌種同定あるいは病理学的な菌塊の証明が必要となる。しかし、画像所見でしばしば腫瘤性陰影を呈し、悪性腫瘍や結核との鑑別が困難であるため、A. israeliiの早期検出が診断上望ましいが、A. israelliiは遅発育菌のため培養に時間を要する。本研究ではリアルタイムPCR法によりA. israelliiを検体から直接検出可能な検査法を確立することで、A. israeliiの早期検出を目的とする。研究方法1)データベースよりActinomyces属のゲノム配列を入手し、A. israeliiに特異的な配列を選択し、それに対し特異的なPCRプライマーおよびプローブを設計した。2)当検査室内で過去に検出されたA. israeliiおよび他のActinomyces属(A. meyeri等)の菌株からDNAを抽出後、1)で設計した条件でA. israeliiのみが検出可能か評価した。3)リアルタイムPCR法による定量性確認のため、希釈直線性を評価した。研究成果研究目的放線菌症の主たる起炎菌はActinomyces israeliiである。研究成果
心臓血管系ノックアウトマウス(hesr)における心機能評価と心不全発症機構の解明

心臓血管径ノックアウトマウス(hesr)における心機能評価と心不全発症機構の解明を目的にこの研究を開始した。心臓血管領域におけるノックアウトマウスの大多数は致死的であり、成体まで生き延びるものは珍しい。なぜなら血管の形成されない動物は生存できないからである。心不全で死亡した本ノックアウトマウスには著明な右房および右室肥大があった。心機能評価として非侵襲的にエコー検査をPMS社製エコー診断装置HDI-5000 Sono CT XRESに小型高性能プローブCL15-7 high frequency Linear probeを用いて行った。まずBabyマウスは心拍が早いため心電図を検査することに難渋したが、入力抵抗の大きいタングステンのワイヤー電極をもちいて雑音を少なく、心電図をとることを可能にした。本ノックアウトマウスではVSDの描出が可能であった。また、心不全の原因が冠動脈の走行異常である可能性が否定できないため、エコー検査後に試料を採取し、樹脂(マイクロフィル)を注入し、周囲の組織を透明化し、観察することを試みた。用いた樹脂の粘度が低く、浸透が良好なため、細い左右の冠動脈の走行を観察することが可能になった。この研究において心機能、血管の評価の精度を増す試みとして、満期の母胎から帝王切開で正常babyラット(約5.5g)生後15分後にPDAの描出をエコーを用いて試み、その後試料を採取して血管の鋳型を樹脂で作成した。現在臨床で使用されている機器を用いて試料の評価を行ったが、標本のサイズが小さく、心拍が速く、検体数が限られていたが有効に利用した。血管の形成されない動物は生存できない。そのため心臓血管領域におけるノックアウトマウスの大多数は致死的であり、成体まで生き延びるものは珍しい。hesr遺伝子群はNotchシグナル伝達系の標的遺伝子であり転写因子であるhairy and E(spl)遺伝子群のサブファミリーである。心臓形成過程においてhesrノックアウトマウスにおける心奇形は右心系に限局し、心房に発現するhesr1および心室に発現するhesr2がある。本マウスは生存・生殖可能で成体になることがあるため、経時的に心機能評価が可能であることに注目し、本研究を計画した。解剖学的には心不全で死亡した本ノックアウトマウスの剖検では著明な右房および右室肥大があった。まず非侵襲的に行うことが可能であるエコー検査をPMS社製エコー診断装置HDI-5000 Sono CT XRESに小型高性能プローブCL15-7 high frequency linear probeを用いて、心疾患の診断を生後5日目のbabyマウスで行った。三尖弁狭窄症、心室中隔欠損症などが診断された。また、心臓は長軸方向に7mmしかなかったが、左室流入路および左室流出路を描出することが可能であった。エコー検査後に試料を採取し、剖検により診断した。エコー検査時にbabyマウスの心拍は500bpm以上有り、エコーゼリーの加温を含め、体温の維持に苦労した。本年度はbabyマウスの心疾患の診断および心機能評価を中心に行うこととなった。本マウスは生存・生殖可能で成体になることがあるため、経時的に心機能評価が可能であることに注目した。解剖学的には心不全で死亡した本ノックアウトマウスには著明な右房および右室肥大があった。

非侵襲的にエコー検査をPMS社製エコー診断装置HDI-5000 Sono CT XRESに小型プローブCL15-7 high frequency linear probeを用いて行った。生後5日目の1.7gのbabyにおいてVSDの診断をつけ、Adultにおいて左室流入血流をとらえることが可能であった。また、エコー検査後に試料を採取し、樹脂(マイクロフィル)を注入し、周囲の組織を透明化し血管と心室の位置関係を三次元的に評価した。組織学的評価では連続切片からの三次元構築が困難であるため、粘度が低く、浸透が良い樹脂を用いたため、細い左右の冠動脈の分岐の走行まで観察することが可能であった。本年度の成果を生かして研究を続けたい。
磁気ターゲティングを用いた骨髄幹細胞移植による膀胱再生の開発

現在、膀胱再生は、手間と技術を要する上に、再生細胞の効率が低いなど、多くの課題がある。磁気ターゲティングは、これまでの組織再生の考え方と大きく異なる革新的な手法である。MRI用造影剤であるフェルカルボトランを骨髄間葉系幹細胞に取り込ませることで、細胞は容易に磁性体化する。さらに、組織欠損部に強磁場をかけることで、磁性体化幹細胞は強力で効率的な移植細胞源となる。本研究では、磁気ターゲティングを用いた磁性体化骨髄間葉系幹細胞による組織再生を検証することを目的とした。オス日本白色家兎に対して、膀胱前壁に電気凝固を施行し、膀胱損傷モデルを作成した。膀胱内に1×106個の磁性体化骨髄間葉系幹細胞を注入し、腹壁に1Tの永久磁石を10分間当てることで膀胱前壁に磁性体化骨髄間葉系幹細胞を誘導した(MSC M+群、n=4)。対照として、注入したのみの群(MSC M-群、n=4)、PBS(phosphate-buffered saline)20 mlを注入した群(control群、n=4)を設定した。膀胱組織の再生について、MRIによる画像評価を行い、MSC+群では、MSC M-群、control群と比較して有意な膀胱組織の再生を認めた。HE染色やαSMA染色による組織学的評価においても、組織再生を検討し、同様にMSC+群では、MSC M-群、control群と比較して有意な膀胱組織の再生を認めた。磁気ターゲティングを用いた磁性体化骨髄間葉系幹細胞による組織再生は、膀胱組織損傷に対して有効な治療となりうる可能性が示唆された。今回、私たちが開発した磁気ターゲティングによる膀胱組織再生は、今後有効な治療選択肢となることが期待される。膀胱は再生しないため、再生医療の標的臓器として注目されているが、再生効率が低いことが課題である。骨髄間葉系幹細胞は、優れた移植幹細胞源として注目されているが、MRI造影剤と共培養することで、簡便に磁性体化することができる。私たちは、磁性体化した骨髄間葉系幹細胞を体外から磁場でコントロールし、組織欠損部へ誘導・集積させる画期的な方法を開発した。本研究では、日本家兎膀胱損傷モデルを用いて、磁気ターゲティングによる新規的かつ革新的な膀胱再生を確立することを目的とした。さらに、磁気ターゲティングによる膀胱再生の機序を明らかにすることで、より効率的な組織再生を追求することができる。これらを実現するために、研究計画に沿った実験を行い、下記の実績をあげることができた。I.磁性体化骨髄間葉系幹細胞の作成と機能解析:日本家兎に全身麻酔をかけ、腸骨稜よりヘパリン溶液の入った注射器で、骨髄液を採取した。骨髄液から骨髄間葉系幹細胞を抽出したのちに、MRI造影剤(フェルカルボトラン)と共培養することで、磁性体を幹細胞内に取り込むことができた。移植細胞源として磁性体化骨髄間葉系細胞の作成に成功した。II.膀胱損傷モデルに対する磁性体化幹細胞移植と磁気ターゲティング手技の確立:日本家兎に全身麻酔をかけ、経尿道的に内視鏡を挿入し、膀胱前壁にレーザー焼灼を十分に加えることで、日本家兎膀胱損傷モデルを作成した。膀胱損傷モデルに対して、磁性体化骨髄間葉系幹細胞を膀胱に移植した。日本家兎に対して膀胱損傷モデルの確立を試みたが、その作成に難渋したため。膀胱再生は手間と技術を要する上に、生着し組織再生する細胞の効率が低いことが課題である。骨髄間葉系幹細胞は優れた細胞移植源として注目されており、MRI造影剤と共培養することで、簡便に磁性体化することができる。今回、磁性体化した骨髄間葉系幹細胞を体外から磁場でコントロールする磁気ターゲティングを用いた膀胱組織再生を行った。日本兎の腸骨稜から骨髄液を採取・培養して、骨髄間葉系幹細胞を抽出し磁性体化した。膀胱前壁および頂部へ経尿道的電気凝固(TUF)を施行したのみのTUF単独群(n=4)、磁性体化した骨髄間葉系幹細胞を注入したのみの膀胱注入単独群(n=4)、さらに体外から磁石を用いて磁気ターゲティングを行ったターゲティング群(n=4)の3群を作成した。各群において、2週後にMRI撮影を行い画像的に評価した。MRI評価終了後に膀胱を摘出し、HE染色およびαSMA染色を用いて、組織学的に膀胱組織再生を評価した。MRIによる画像的評価では、ターゲティング群は、TUF群(p = 0.0202)、膀胱注入単独群(p = 0.0433)と比較して、有意に膀胱壁の厚さが増加するなど、膀胱組織再生を認めた。肉眼的評価では、磁気ターゲティング群および膀胱注入単独群では組織の再生を認めるも、TUF単独群において尿路上皮は剥脱し潰瘍形成を認めるのみであった。HE染色においても同様に再生膀胱の組織学的評価を施行した。膀胱壁の最大面積を同様に計測したところ、ターゲティング群は、TUF単独群(p = 0.0209)、膀胱注入単独群(p = 0.0433)と比較して、有意な膀胱組織の再生を認めた。ターゲティング群では、膀胱注入単独群と比較して、HE染色ではより多くの血管新生や組織球を、αSMA染色では線維芽細胞を認めた。再生組織に対して組織学的評価を試みるも、日本家兎膀胱損傷モデルにおける免疫染色検査が困難であったため。

現在、膀胱再生は、手間と技術を要する上に、再生細胞の効率が低いなど、多くの課題がある。磁気ターゲティングは、これまでの組織再生の考え方と大きく異なる革新的な手法である。MRI用造影剤であるフェルカルボトランを骨髄間葉系幹細胞に取り込ませることで、細胞は容易に磁性体化する。さらに、組織欠損部に強磁場をかけることで、磁性体化幹細胞は強力で効率的な移植細胞源となる。本研究では、磁気ターゲティングを用いた磁性体化骨髄間葉系幹細胞による組織再生を検証することを目的とした。オス日本白色家兎に対して、膀胱前壁に電気凝固を施行し、膀胱損傷モデルを作成した。膀胱内に1×106個の磁性体化骨髄間葉系幹細胞を注入し、腹壁に1Tの永久磁石を10分間当てることで膀胱前壁に磁性体化骨髄間葉系幹細胞を誘導した(MSC M+群、n=4)。対照として、注入したのみの群(MSC M-群、n=4)、PBS(phosphate-buffered saline)20 mlを注入した群(control群、n=4)を設定した。膀胱組織の再生について、MRIによる画像評価を行い、MSC+群では、MSC M-群、control群と比較して有意な膀胱組織の再生を認めた。HE染色やαSMA染色による組織学的評価においても、組織再生を検討し、同様にMSC+群では、MSC M-群、control群と比較して有意な膀胱組織の再生を認めた。磁気ターゲティングを用いた磁性体化骨髄間葉系幹細胞による組織再生は、膀胱組織損傷に対して有効な治療となりうる可能性が示唆された。今回、私たちが開発した磁気ターゲティングによる膀胱組織再生は、今後有効な治療選択肢となることが期待される。今後の研究の推進のため、機能的評価および組織学的による膀胱再生メカニズムの検証を行う必要がある。そのためには、手術後に膀胱内圧測定を施行し、膀胱機能を評価することで、再生膀胱における機能的評価を行う。また、再生膀胱の組織学的評価を、肉眼的およびH.E.染色や電子顕微鏡による組織学的評価を計画している。再生のsourceを明らかにするために、組織再生についてさらなる免疫組織学的に検証する。骨髄間葉系幹細胞の再生への作用機序を解明する目的で、RT-PCR法によるサイトカインや増殖因子の評価を行う予定である。
高次ナノ構造を持つ新規容器型物質カーボンナノポットの特異構造と複合協働的機能開発

カーボンナノポットの合成技術開発において、昨年度は触媒塗布基板加熱型合成装置を改造して原料ガスの流路を確保することにより生成物の収量を向上させることができたので、本年度は基板上の限られた部位にしか生成しないという問題を解決すべく、酸化グラフェンへの触媒担持法の改良をおこなった。従来、触媒原料を酸化グラフェン分散液に溶かして金属イオンを酸化グラフェンに吸着させる方式を取っていたが、触媒担持量に限界があった。そこで、酸化グラフェン塗布基板に触媒原料液をスプレー塗布することにより触媒担持量を増やしたところ、基板上に従来よりも均一に中空状カーボンナノファイバーを生成できるようになった。生成物にはナノポットが含まれていることも確認できた。収量を飛躍的に増大できたことにより、ナノポットのグラフェン端終端基の置換やガス吸着特性の評価が容易になるばかりでなく、ドラッグデリバリや複合材料化への適用可能性を検証することも可能となる。カーボンナノポットのガス検知機能開発ならびに電気伝導機構の解明においては、ナノポット連結ファイバーを用いた良質な素子作製技術の開発が課題となっている。特に、素子作製プロセスにおける基板洗浄作業時にナノポット連結ファイバーが基板から流失しやすいという問題があった。本年度はナノポットを合成基板から素子作製用基板へ転載する工程を見直し、転載工程とレジスト塗布工程の間に、2-プロパノールを基板に少量滴下して自然乾燥させるという一工程を加えるだけで、その後の工程におけるナノポット連結ファイバーの流失をかなり防げることを見出した。この改善により、ナノポット連結ファイバーを用いた素子開発の効率が向上し、ガス検知ならびに電気伝導測定用の良質な素子開発が可能になると期待される。カーボンナノポットのガス検知機能開発と電気伝導機構の解明については、本年度中に良質な素子を作製して、各種ガス応答性の調査や極低温・強磁場下測定に供する計画であった。しかしながら、電気伝導測定用素子作製時のナノポットの流失が予想以上にひどかった上に、ナノポットへの四端子オーミック電極形成が容易ではないことがわかり、良質の素子作製に至らなかった。しかしながら、ナノポットの流失問題は解決し、電極形成技術についてもグラフェン素子作製で培ったノウハウを適用することにより、次年度早期に良質なナノポット素子を作製し、ガス検知機能や電気伝導機構の解明を進めることができると考える。カーボンナノポットの合成については、触媒金属の配合比や塗布方法等の触媒担持条件ならびに炭素原料溶液や合成温度等の合成条件の検討をさらに進めて、収量と収率の向上を図る。構造・表面解析については、顕微ラマン測定によるグラフェン端構造の解明を進めるとともに、光学顕微鏡で識別される構造とナノポットの高次ナノ構造と関連を明らかにする。ガス検知機能開発と電気伝導機構の解明では、ナノポットへの四端子オーミック電極形成技術を確立してナノポット素子の良質化を早急にはかり、微量有害ガスの検知能の検証を行うとともに、二端子測定で見出していた極低温・強磁場下電気伝導の特異的ふるまいの再現性を調査する。カーボンナノポットの合成に用いる液面下基板加熱型化学気相合成(CVD)装置において,電極形状を変更することにより,合成基板を鉛直に配置できるようにした。従来は水平配置であったが,鉛直配置にすることにより加熱基板の両面で合成条件をそろえてCVDを可能とした。合成温度は従来どおり900°Cまで昇温可能であった。また,合成基板への原料ガスの供給がスムーズになるようガス流路を変更した。その結果,基板1枚あたりの生成量も増大させることができた。カーボンナノポットの構造と表面解析のために既存のラマン分光システムに顕微分光ヘッドを組み合わせた。当初は初年度に光ファイバー光学系で顕微分光システムを一旦立ち上げることにより早期にカーボンナノポットの評価を始める計画であったが,予算縮小に対応して次年度予算を一部前倒しすることにより直接接続方式の顕微ラマン分光システムを立ち上げた。プローブ型顕微鏡による表面解析では,カーボンナノポットの縮径中空胴部と開口端で表面電位が多層チューブ部と閉口端に比べて約5mV上昇することをケルビンフォース顕微鏡(KFM)により見出した。その起源について調査するために,縮径中空胴部と開口端のグラフェン端の形状とその終端炭素原子の修飾基をさまざまに変えた構造をモデル化して第一原理計算を行った。その結果,ヒドロキシル基終端のジグザグ端の場合にKFMによる実験結果とよく合うことが分かった。電気伝導特性の評価については,電極付け工程を工夫することにより電極付け用基板洗浄時の試料流失の問題を解決して,電気伝導特性に対する雰囲気ガスの調査を行った。その結果,酸素ガスへの暴露により抵抗値が10%程度増大することを確認した。また,一本のカーボンナノポットについて1.7K,15Tまでの極低温強磁場二端子電気抵抗測定を行い,磁気抵抗の負から正への変化や振動的振舞いを観測した。合成装置の設計では,基板配置の変更による生成物の収量増大という成果が得られた。構造解析では,顕微ラマン分光システムについて計画変更があり,測定への活用に遅れが生じているが,システムの立ち上げについては次年度の計画を考慮に入れると加速になっている。表面解析ではカーボンナノポット特有の構造に起因した表面電位変調の観測に成功した上に,第一原理計算を利用することにより実験結果に合う構造を示唆できたことは重要な進展であると考えている。電気伝導特性についても電極付けが想定よりも困難であることがわかったが,酸素吸着による電気抵抗変化を観測できた。

また,極低温強磁場下電気抵抗測定では二端子測定ではあるが磁気抵抗の測定に成功し,特異な振舞いを観測できた。以上によりおおむね順調に成果が得られていると判断した。カーボンナノポットの合成技術開発において、昨年度は触媒塗布基板加熱型合成装置を改造して原料ガスの流路を確保することにより生成物の収量を向上させることができたので、本年度は基板上の限られた部位にしか生成しないという問題を解決すべく、酸化グラフェンへの触媒担持法の改良をおこなった。従来、触媒原料を酸化グラフェン分散液に溶かして金属イオンを酸化グラフェンに吸着させる方式を取っていたが、触媒担持量に限界があった。そこで、酸化グラフェン塗布基板に触媒原料液をスプレー塗布することにより触媒担持量を増やしたところ、基板上に従来よりも均一に中空状カーボンナノファイバーを生成できるようになった。生成物にはナノポットが含まれていることも確認できた。収量を飛躍的に増大できたことにより、ナノポットのグラフェン端終端基の置換やガス吸着特性の評価が容易になるばかりでなく、ドラッグデリバリや複合材料化への適用可能性を検証することも可能となる。カーボンナノポットのガス検知機能開発ならびに電気伝導機構の解明においては、ナノポット連結ファイバーを用いた良質な素子作製技術の開発が課題となっている。特に、素子作製プロセスにおける基板洗浄作業時にナノポット連結ファイバーが基板から流失しやすいという問題があった。本年度はナノポットを合成基板から素子作製用基板へ転載する工程を見直し、転載工程とレジスト塗布工程の間に、2-プロパノールを基板に少量滴下して自然乾燥させるという一工程を加えるだけで、その後の工程におけるナノポット連結ファイバーの流失をかなり防げることを見出した。この改善により、ナノポット連結ファイバーを用いた素子開発の効率が向上し、ガス検知ならびに電気伝導測定用の良質な素子開発が可能になると期待される。カーボンナノポットのガス検知機能開発と電気伝導機構の解明については、本年度中に良質な素子を作製して、各種ガス応答性の調査や極低温・強磁場下測定に供する計画であった。しかしながら、電気伝導測定用素子作製時のナノポットの流失が予想以上にひどかった上に、ナノポットへの四端子オーミック電極形成が容易ではないことがわかり、良質の素子作製に至らなかった。しかしながら、ナノポットの流失問題は解決し、電極形成技術についてもグラフェン素子作製で培ったノウハウを適用することにより、次年度早期に良質なナノポット素子を作製し、ガス検知機能や電気伝導機構の解明を進めることができると考える。カーボンナノポットの合成に関しては,新しく開発した基板鉛直配置型合成装置において,触媒担体である酸化グラフェンの酸化度,触媒用金属錯体,合成温度,合成時間,昇温温度などの合成条件を系統的に調整して,それらの合成条件がカーボンナノポットの形態や収量に与える影響を調査する。カーボンナノポットの構造・表面解析に関しては,初年度に構築した顕微ラマン分光システムで縮径胴部表面のグラフェン端の構造に由来するラマンスペクトルを抽出する。
建設時強震観測による超高層建物の振動性状解明と長周期床応答体感用自走式台車の開発

東海・東南海地震など海溝型巨大地震では、長周期が卓越した地震動が長時間にわたり継続することが予測される。この際に超高層建物などの長周期低減衰建物は、共振して著しく大きい応答を生じる可能性があり、構造安全性のみならず、特に上階における室内安全性は大きな問題である。本研究では、新しい振動観測法を提示することで、効率的な実測による超高層建物の振動特性評価の検討を行った。また強震時の超高層建物の長周期大振幅の床応答を再現できる自走式振動台の開発を行い、応答体験による防災対策促進の啓発手法を検討した。建設中の建物において、建設段階を追って観測点を随時上階に移設しながら、常時微動と地震観測を継続的に行う手法を提示し、そのために適した計測機材・計測体制・データ通信機器等を開発した。これを用いて研究期間内に3棟の超高層建物の施工時計測を完了、現在も1棟で観測を実施している。振動特性を建物高さ、応答振幅(相関変形角)、設計時特性などとの関係で詳細に検討し、常時微動から求めた減衰定数が0.脇程度と小さいこと、実測周期と設計周期との差違など、応答予測に当たって重要な知見が得られている。長周期構造物の応答体験用に、人が乗れるロングストローク振動台を開発した。これは10Hz以下の振動数で最大変位±3m、最大速度500cm/s、最大加速度2Gの性能を有し、任意の波形を高い精度で再現できることを検証した。これを用いて超高層建物の上階の応答を再現したところ、揺れの様子は予想しなかったものとなり、建物使用者や所有者のみならず構造設計者に対しても、超高層建物の応答や室内安全性に関する啓発効果が極めて高いことが確認された。以上の成果は、超高層建物の地震時安全性向上に関して、研究面・普及啓発面のいずれからも大きな意味を持つものであり、本研究の所期の目的を達するとともに、将来にむけた課題も整理できたと考えられる。近い将来に発生が危惧されている巨大地震は,超高層建物が多く立地する大規模な堆積平野に長周期成分を多く含む揺れを長時間に渡ってもたらすと予測されており,既存の低減衰構造物の安全性が懸念されている。この様な揺れは,設計時には十分に考慮されていなかったことから,超高層建物の地震時応答特性を早急に把握する必要がある。また,長周期床応答の特性と危険性を,超高層建物の所有者や居住者に認識してもらうための体感震動教材を作成することで,防災意識啓発を行うと共に超高層建物の制震改修の促進を図る。本年度は,名古屋駅前に建設中の250m級と150m級の超高層建物2棟を対象として,建設時強震観測システムを構築し,建設工事の進捗に合わせて観測点位置を上階に移設しながら強震観測を実施している。これまでに,2005/8/16に宮城県沖で発生した大規模地震(M6.8)を含む数波の地震記録が得られている。また,定期的に常時微動計測を実施しており,ほぼ同一の地盤・基礎条件下での建物階数と建物周期・減衰特性の関係を実証的に明らかにするためのデータを蓄積しつつある。2棟の建物は躯体工事がほぼ終了し,内装材などの2次部材や設備機器が設置されつつある。これに加え今後,制震装置が付加される予定であるため,強震観測と常時微動計測を次年度も継続的に行うと共に,制震装置の有無による応答特性の差異について分析する予定である。

また,模擬可能な地震応答解析モデルを構築することにより,耐震安全性と制震装置の有用性を検証する予定である。長周期床応答体感用振動台については,パルスモータ4台を使用して最大加速度100kine,片振幅3mの揺れを実現する振動台を開発し終えている。次年度には,超高層建物内に勤務する居住者を対象に揺れの体感実験を行い,超高層建物内における人間行動についての基礎資料を作成する予定である。東海・東南海地震など海溝型巨大地震では、長周期が卓越した地震動が長時間にわたり継続し、超高層建物などの長周期低減衰建物は、共振して著しく大きい応答を生じる可能性がある。本研究では、建設中の建物における振動観測法を提示することで、効率的な実測による超高層建物の振動特性評価を行う。また強震時の超高層建物の長周期大振幅の床応答を再現できる自走式振動台の開発を行い、応答体験による防災対策促進を図る。今年度は昨年度に続き、名古屋に立地する建設中の超高層建物3棟について、建設中の強震観測・常時微動計測を連続して行った。また1棟についてはAMDを用いた強制振動実験に園しても記録を収録した。さらに新たな1棟について、従来の経験を生かしつつ建設時連続振動実測を開始し、すでにいくつかの地震記録が得られている。これらから、建物高さが高くなるほど固有周期が伸びること、建物によりその伸び方に相違が見られること、減衰定数は高さ依存性が明確でないこと、などの結果が得られている。また振動実験結果から振幅依存性も検討している。長周期床応答体感用振動台は、10Hz以下の振動数で最大変位±3m、最大速度500cm/s、最大加速度2Gの性能を有し、任意の波形を高い精度で再現できることを検証した。これを用いて超高層建物の上階の応答を再現したところ、予想しなかった印象となり、建物使用者や所有者のみならず構造設計者に対しても、超高層建物の応答や室内安全性に関する啓発効果が極めて高いことが確認された。また、砂を入れた大型水槽を載せた「液状化体験」、任意の地点での地震応答シミュレータと組み合わせた「個人向け振動体験」など様々な利用を試みた。以上の成果は、超高層建物の地震時安全性向上に関して、研究面・普及啓発面のいずれからも大きな意味を持つものであり、本研究の所期の目的を達するとともに、将来にむけた課題も整理できたと考えられる。
肝発癌過程における組織炎症恒久化因子の同定と制御に関する基礎的・臨床的検討

慢性炎症遷延化に強く関与するHMGB1とそのレセプターRAGE系の研究を進め,(1)肝臓の慢性炎症進展とともに組織HMGB1の発現が増強し、さらにRAGE発現の増強も認めること.RAGE発現は,発癌から癌進展に伴う低酸素下環境での癌細胞耐性に関与する可能性を見出した。また(2)RAGE発現が食道癌の成立過程でも増強することを見出したが、これとは逆に、270症例の食道癌の検討からは,その発現程度は進行癌への段階で多くが消失し、予後と逆相関する知見が得られた。このRAGE減弱と予後の逆相関は、肝癌、膵癌でも確かめられた。(3)またRAGE発現細胞の抗アポトーシス作用を確認した。人肝ならびに肝癌組織を用いて以下のことを見出した.1)定量的RT-PCRにより,正常肝臓,肝炎組織,肝硬変組織と肝障害度が進行するに従って,HMGB1/RAGEの発現が増強した.これは炎症・組織壊死によりHMGB1が分泌され,そのレセプターが組織内で発現亢進するという説に合致した.2)肝癌においてはさらにそれらの発現が増強し,肝炎や肝硬変に対しても有意差を認めた.RAGE発現が肝臓の癌化ならびにその進展に関与することが確かめられた.3)しかしながら,肝癌がwell, modeからpoorly differentiatedと脱分化し進行するに従って,逆にRAGE発現は低下した.これらはRT-PCRのみでなく40例以上の免疫染色でも確認された.これらの機序について,in vitro assayを行い,RAGEの発現は細胞の低酸素(虚血)抵抗性に関与することが示唆された.すなわちRAGEを発現する肝癌cell lineは,陰性のものに比し,低酸素下で長時間生存した.またRAGE transfect Cos 7はmpck transfect Cos 7よりも低酸素抵抗性であった.これらの結果から,RAGEは肝癌発生に関与するとともに,癌発生初期の組織低酸素状態に打ち勝っための作用を増強しているのではないかということが推測された.現在,RAGE発現の有無によるアポトーシス関連蛋白の差異に関する検討を進めており,またRAGE K/0マウスを用いて発癌の差異も検討中である.1)ヒト肝細胞癌(HCC)において,そのHMGB1ならびにRAGEの発現と臨床学的パラメータを比較した.RAGEmRNAの発現は肝炎、肝硬変組織で上昇し、さらに肝癌組織では上昇した。したがって発癌への関与が強く疑われたが、HuH7やHepG2などの肝癌細胞を用いたin vitroの実験から、RAGEを有する細胞やあるいは強発現させた細胞は、それを有さない細胞よりも低酸素抵抗性が高いことが確認された。したがって癌は、その初期にRAGEを発現させ周囲環境が整うまでの低酸素状態に打ち勝つ能力を獲得するのではないかと考えられた(Hiwatashi et al.Ann Surg Onco12008)(Hiwatashi et al. Anticancer Res in press)2)一方、RAGEのリガンドの1つであるHMGBIは、肝炎や肝硬変組織で上昇傾向は認めるものの、発癌状態や肝癌患者の臨床的パラメータとは明らかな相関は認められなかった。(論文投稿中)3)さらに、肝癌が例えば高分化なものから低分化なものへ脱分化して行く時に、RAGE発現は現弱することが見出された。事実、明らかな肝癌症例では、RAGE発現が現弱した群が発現陽性群より予後が有意差を持って低かった。4)3)の事実を他の癌でも確認するために食道癌症例200例、膵癌症例80例においても、RAGE発現と臨床的パラメータとくに予後との関連を検討した。従来、RAGE発現が癌悪性化を進展させる報告がみられたが、この報告とは逆に、食道癌・膵癌ともにRAGE発現陽性群が予後が有意によいことが確認された。(Tateno et al. Ann Surg Oncol2009,他にも投稿中)"癌と炎症"の関係を考える時、総論的には2つの概念:1)癌を生み出す炎症と2)癌が生み出す炎症の存在が考えられる。1)に関しては、臨床的事実からも明らかである。すなわち、組織炎症を惹起する四塩化炭素や肝炎ウイルスにより肝癌が発生し、またヘリコバクター・ピロリによる胃炎から胃癌が発生する。一方、2)に関して、癌は、その進展に伴い、自身がケモカインや血管増殖因子などの炎症性mediatorをautocline的に分泌することで1つの炎症状態を惹起し、それにより浸潤・転移しやすい環境を形成する可能性が高い。

申請者らのグループも,一貫して"炎症と発癌ならびに癌の進展"という命題に取り組んできており、(基盤研究(B)H14-H17(課題番号14370359)代表,基盤研究(C)H19-H21(課題番号19591595)代表)の中で、1)2)に付随したさまざまなメカニズムとそのコントロールに関して、多くの知見を得てきた。とくに今回のH19-21においては、慢性炎症遷延化に強く関与するHMGB1とそのレセプターRAGE系の研究を進め,(1)肝臓の慢性炎症進展とともに組織HMGB1の発現が増強し、さらにRAGE発現の増強も認めること.RAGE発現は,発癌から癌進展に伴う低酸素下環境での癌細胞耐性に関与する可能性を見出した。また(2)RAGE発現が食道癌の成立過程でも増強することを見出したが、これとは逆に、270症例の食道癌の検討からは,その発現程度は進行癌への段階で多くが消失し、予後と逆相関する知見が得られた。このRAGE減弱と予後の逆相関は、肝癌、膵癌でも確かめられた。またRAGE発現細胞の抗アポトーシス作用を確認した。
ABO血液型合成酵素の膜貫通ドメインの重要性とその変異に基づく血液型亜型の検索

ABO式血液型遺伝子は第9染色体長腕34に位置し、約19kbにわたる8個のエクソンからなる。転写はエクソン1とエクソン1aから始まり、エクソン1とエクソン1aはともに赤血球系細胞と上皮系細胞の両方において転写開始のエクソンとなっていることをすでに報告している。エクソン1aからの転写産物もA抗原を産生するA合成酵素であることを示し、この血液型合成酵素は膜貫通ドメインに存在する翻訳開始点から翻訳されるため、N末端の欠失したタンパクであろうと考えられた。また、血液型合成酵素の75354アミノ酸残基は糖転移反応に関与し、膜貫通ドメイン及びその下流の1774アミノ酸残基は血液型抗原合成の必要条件であると考えられ、これらのことは昨年度報告した。本年度は、膜貫通ドメイン内及びRNAスプライシングサイトの変異が、血液型亜型の要因となっているかを検討した。エクソン6及び7に変異のない血液型亜型A_3,A_<el>,A_x,A_<mos>のgenomicDNAのエクソン2、エクソン3及びそのイントロン/エクソン境界の塩基配列を調べたところ、膜貫通ドメイン内の変異として、血液型亜型A_xでエクソン3内の106番目の塩基がG→T(この変異により36番目アミノ酸のVal→Pheとなる)になっていた。この膜貫通ドメイン内のアミノ酸置換を伴う変異による血液型抗原の発現への影響を検討した。変異型のA合成酵素発現ベクターを作製し胃癌培養細胞に導入しA抗原の発現を免疫染色及びFACS解析したところ、A抗原の発現は十分認めらた。このことから血液型合成酵素の106番目塩基G→Tへの置換は、血液型亜型A_xの要因にはならないことが示された。最近、血液型亜型のB_3ではRNAスプライシングサイトの変異によりエクソン3のスキップが起こることが報告された。エクソン3にコードされる膜貫通領域の欠失がB_3亜型形成の要因として考えられる。別の糖転移酵素において、膜貫通ドメインはゴルジ装置への局在に必要であることは報告されているが、血液型合成酵素における膜貫通ドメインの機能の解析については今後の課題である。末梢血からCD34抗原陽性AC133抗原陰性細胞を分離し、赤血球系細胞に成熟分化させるシステムを用いて血液型遺伝子の転写開始点を調べた。その結果、新たな転写開始点をエクソン1の上流約0.7kbに同定した。また、エクソン1と新たな転写開始点エクソン1aはともに赤血球系細胞と上皮系細胞の両方において転写開始のエクソンとなっていることをすでに報告している。エクソン1aの塩基配列には、翻訳開始点のATGコドンを含んでいないことから、エクソン1aからの転写産物はグリコシルトランスフェラーゼとして機能的に働くことができるかどうかを検討した。先の実験で得られたエクソン1aを含むcDNAを基にタンパク発現ベクターを作製し、胃癌培養細胞におけるA抗原の発現をFACSを用いて検討したところ、A抗原の発現が認められた。エクソン1aからの転写産物の翻訳開始点を調べたところ、エクソン2からエクソン6に3箇所の推定翻訳開始点が存在していた。N末端側からそれぞれの翻訳開始点の直前までを欠くタンパク発現ベクターを作製し、同様にA抗原の発現をFACSを用いて検討した。その結果、抗原の発現にはABO血液型合成酵素のN末端の2352番目のアミノ酸領域が必要であることが明らかになった。ABO血液型合成酵素hは355アミノ酸残基から成り、N末端側の1737番目のアミノ酸領域はtransmembrane domain、α-1,3-galactosyltransferaseとの相同性からN末端側の76355番目のアミノ酸領域はcatalytic domainと推定される。先のN末端の2352番目の発現には、transmembrane domainの一部が含まれることから、ABO抗原の発現にはtransmembrane domainが重要であることが示唆された。変異型のA

合成酵素発現ベクターを作製し胃癌培養細胞に導入しA抗原の発現を免疫染色及びFACS解析したところ、A抗原の発現は十分認めらた。このことから血液型合成酵素の106番目塩基G→Tへの置換は、血液型亜型A_xの要因にはならないことが示された。最近、血液型亜型のB_3ではRNAスプライシングサイトの変異によりエクソン3のスキップが起こることが報告された。エクソン3にコードされる膜貫通領域の欠失がB_3亜型形成の要因として考えられる。別の糖転移酵素において、膜貫通ドメインはゴルジ装置への局在に必要であることは報告されているが、血液型合成酵素における膜貫通ドメインの機能の解析については今後の課題である。
ヒト造血幹細胞の発生スイッチとロードブロッカーの同定

Lhx2のLIM2ドメインに点変異を導入すると、ヒトiPS細胞の血液細胞分化抑制活性とヒト白血病細胞株K562の増殖抑制活性が共に消失することを見つけた。このLIM2変異体は、マウスES細胞由来の造血幹細胞(HSC)を体外増幅する活性も喪失していた。そこで、K562細胞を用いてLhx2によって発現抑制されるがLIM2変異体では発現変動しないHSC発生関連遺伝子を探索した。その結果、GFI1B, KLF1, NFE2を含む9種類の転写制御因子のmRNA発現レベルが、210倍以上異なっていた。これが、ヒトiPS細胞でLhx2によるHSC様細胞の体外増幅が起こらない理由ではないかと推察される。上記の研究と並行して、FLAG-Lhx2レトロウイルスベクターを用いてマウスES細胞由来HSC様細胞を体外増幅し、FLAG抗体を用いてLhx2と共免疫沈降するタンパク質を探索した。その結果、Lhx2と特異的に結合することが知られているLdb1に加え、複数のDNA複製制御タンパク質がLhx2と結合することを発見した。この結果は、Lhx2がDNA複製因子をリクルートすることでHSC様細胞の細胞周期回転を促進している可能性を示唆している。最後に、マウスAGM領域血管の微小環境を模倣するマイクロデバイスを共同開発した。そこにOP9ストロマ細胞とマウスES細胞由来の中胚葉細胞を撒いて、胎仔心拍に相当する3.8Hzで24時間伸展刺激したところ、血液細胞の出現頻度が約4倍増加した。これは、過去に報告されている送液培養法より効率が高かった。本法は、Lhx2のような外来遺伝子を使わずにヒトiPS細胞からHSCを体外増幅するのに役立つ可能性がある。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。マウスのESC/iPSC由来の造血性血管内皮細胞HECにLhx2を強制発現させると、造血幹細胞HSCが誘導・体外増幅される。しかし、Lhx2を用いてヒトiPSCからHSCを分化誘導することには、まだ誰も成功していない。そこで、本研究ではヒト臍帯血由来iPSC株SM28を用いて、Lhx2の発現を薬剤添加によって調節できる実験系を構築し、血液細胞分化におけるLhx2の効果を検討した。予想外なことに、Lhx2をヒトiPSC由来のHECに過剰発現させてみたところ、マウスの場合と正反対に、血液細胞自体の分化が完全に抑制されてしまった。ヒトiPSCにのみ発現しているVENTX遺伝子の発現をノックダウンしても、血液細胞の分化率は変わらなかった。また、エピジェネティック阻害剤ライブラリーをこのヒトiPSC培養系に添加してみたが、血液細胞分化を再開させることはできなかった。ゲノムワイドスクリーニングについては、ヒトiPS細胞のレンチウイルス感染効率が低すぎて原理的に不可能であった。Lhx2はマウスESCでは高度にリン酸化されていたが、ヒトiPSCではほとんどリン酸化されていなかった。変異体を用いた解析によって、Lhx2のC末端領域がリン酸化されること、そしてこの領域がLhx2の転写促進活性に必須であることを証明した。しかし、Lhx2のC末端欠損体には、マウスESCからのHSC誘導とヒトiPSCの血液細胞分化抑制の両活性が依然として存在していた。したがって、Lhx2のLIMドメインとホメオボックスドメインと相互作用する分子が、マウスESC/iPSCとヒトiPSCとで異なっている可能性がある。本研究では、1)Lhx2の過剰発現は、マウスESC/iPSCではHSPCの体外増幅をもたらすのに対し、ヒトiPSCでは血液細胞自体の出現を強く抑制すること、2)ヒトiPSCとマウスiPSC由来のHECでは、外来性プロモーターに対するエピジェネティックな調節機構が異なること、3)Lhx2のリン酸化状態と転写活性化能はHSPC誘導と無関係であること、4)Lhx6にもマウスESC由来のHSPCを体外増幅する活性があること、を見出した。本研究のゴールである、ヒトiPS細胞からHSCを作り出す技術の開発にはまだ成功していないが、Lhx2の活性に基づいてマウスESC/iPSCとヒトiPSCとの違いを洗い出せたため、研究は着実に進展していると自己評価した。ヒトiPS細胞株SM28から分化誘導した造血性血管内皮細胞hemogenicendothelial cell(HEC)にLhx2を過剰発現させると、血液細胞分化が完全にシャットアウトされる。この応答は、Lhx2によってHSCが体外増幅されるマウスES/iPS細胞株と正反対であった。そこで核内移行シグナル付きのEGFPにLhx2の部分配列を組み入れた各種のEGFP-Lhx2融合タンパク質発現レトロウイルスコンストラクトを作出して、ヒトiPS細胞の血液細胞分化抑制に関わるLhx2の責任領域を探索した。その結果、C末端側のLIMドメインがヒトiPS細胞の血液細胞分化を抑制していることが判明した。このLIMドメインを不活性させる変異を導入すると、分化抑制は解除された。しかし、このLhx2-LIM変異体をヒトiPS細胞由来のHECに過剰発現させても、造血前駆細胞のin vitro増幅は観察されなかった。以上の結果は、ヒトiPS細胞由来のHECにはHSC増幅に必須なLhx2 cofactorが存在していないことを示唆する。

ヒトiPS細胞由来のHECにHSC分化能が備わっていない場合、足りないfactorを遺伝子導入する以外に、in vitro分化誘導系にHSC発生の微小環境因子を補ってみる方法がある。そこで、胎生11.5日マウス胚から大動脈を含む領域を分離し、大動脈血管内部にHECをマイクロポンプで微量注入した後に器官培養する新しい方法の構築を試みた。CD45.2マウスの大動脈血管にCD45.1マウスの骨髄細胞を移入して3日間培養したところ、ドナー由来の血液細胞がin vitro増幅された。本法を用いれば、遺伝子操作なしにHECからHSCを分化誘導できる可能性がある。今年度の研究では、1)Lhx2のC末端側LIMドメインがヒトiPS細胞の血液細胞分化を抑制していること、2)Lhx2のLIMドメイン変異体を用いても、ヒトiPS細胞からHSCを分化誘導できないことを見出した。そして、別のアプローチとして、3)HSC発生の場を再現するポテンシャルを持つマウスAGM領域の器官培養系を新たに構築した。本研究のゴールであるヒトiPS細胞からHSCを作り出す技術の開発には成功していないが、ヒトiPS細胞のin vitro分化誘導系でLhx2を働かせるようにするための研究は着実に進展している。それに加えて、遺伝子操作なしにiPS細胞からHSCを分化誘導する器官培養系にも一定の目処が立った。Lhx2のLIM2ドメインに点変異を導入すると、ヒトiPS細胞の血液細胞分化抑制活性とヒト白血病細胞株K562の増殖抑制活性が共に消失することを見つけた。このLIM2変異体は、マウスES細胞由来の造血幹細胞(HSC)を体外増幅する活性も喪失していた。そこで、K562細胞を用いてLhx2によって発現抑制されるがLIM2変異体では発現変動しないHSC発生関連遺伝子を探索した。その結果、GFI1B, KLF1, NFE2を含む9種類の転写制御因子のmRNA発現レベルが、210倍以上異なっていた。これが、ヒトiPS細胞でLhx2によるHSC様細胞の体外増幅が起こらない理由ではないかと推察される。上記の研究と並行して、FLAG-Lhx2レトロウイルスベクターを用いてマウスES細胞由来HSC様細胞を体外増幅し、FLAG抗体を用いてLhx2と共免疫沈降するタンパク質を探索した。その結果、Lhx2と特異的に結合することが知られているLdb1に加え、複数のDNA複製制御タンパク質がLhx2と結合することを発見した。この結果は、Lhx2がDNA複製因子をリクルートすることでHSC様細胞の細胞周期回転を促進している可能性を示唆している。最後に、マウスAGM領域血管の微小環境を模倣するマイクロデバイスを共同開発した。そこにOP9ストロマ細胞とマウスES細胞由来の中胚葉細胞を撒いて、胎仔心拍に相当する3.8Hzで24時間伸展刺激したところ、血液細胞の出現頻度が約4倍増加した。これは、過去に報告されている送液培養法より効率が高かった。本法は、Lhx2のような外来遺伝子を使わずにヒトiPS細胞からHSCを体外増幅するのに役立つ可能性がある。Lhx2のLIMドメインとホメオボックスドメインのどちらかを欠損させると、マウスESCからのHSC誘導増幅はおこらなくなるが、ヒトiPSCの血液細胞分化抑制活性はどちらの変異体にも残っていた。
8世紀から12世紀の北海道に伝播した大陸系雑穀種の研究

1.ロシア沿海地方の先史時代における作物コンプレックスロシア科学アカデミー極東支部に保管されていた、沿海地方の遺跡から出土した作物について調査した結果、各時期において下記のような作物群が存在したことが明らかとなった。1)ヤンコフスキー文化;当文化のマラヤ・パドシェスカ遺跡から出土したオオムギの年代測定を行った結果、2、510±80y.B.P.の測定が得られ、これまでは上位のオリガ文化期とされていたオオムギがヤンコフスキー文化期のものであることが明らかとなった。当文化期の作物としてはキビとオオムギが存在したことになる。2)クロノフカ文化;オオムギ、コムギ、キビ、アワ、小豆、エンドウ豆、エゴマ。3)オリガ文化;オオムギ、キビ、アワ。なお、当文化のシニア・スカリ遺跡出土のオオムギについて年代測定を行った結果、1,490±80y.B.P.というこれまで推定されていた年代観に合致した測定値が得られた。4)渤海文化;オオムギ、コムギ、キビ、アワ、モロコシ、ソバ、小豆、エゴマ、アサ。5)女真文化;オオムギ、コムギ、ライムギ(カラスムギ)、キビ、アワ、ヒエ、ソバ、小豆、エンドウ豆、エゴマ、アサ、ベニバナ。2.オホーツク文化の遺跡から出土した作物当文化期の4遺跡から栽培植物が検出され、これまで穀物とは無縁とされてきたオホーツク文化の集団も栽培種を食料資源の一部としていたことが明らかとなった。(1)網走市二ツ岩遺跡(9世紀後半);オオムギ、キビ、アワ(2)湧別町川西遺跡(9世紀);オオムギ、キビ、アワ(3)枝幸町目梨泊遺跡(8世紀);オオムギ、アワ、キビ(4)雄武町雄武竪穴群遺跡(8世紀);オオムギ、キビこのなかでオオムギは、長さに比較し幅の広い「擦文オオムギ」と仮称されているものに類似した形態を示し、本州東北地方や北海道中央部南西部の遺跡から出土しているものとは異なった形態を持つ。したがって、オホーツク文化の遺跡から出土したオオムギが本州東北地方から渡来したものとは考えられない。類似した形態を持ったオオムギは沿海地方のヤンコフスキー文化期から女真文化期までの遺跡から出土しており、オホーツク文化の栽培植物は大陸から渡来したものと考えられる。この時期、大陸からは鉄、青銅製の金属器、ガラス製品などが渡来しており、その際に栽培種が持ち込まれたものと考えられる。
バーチャルマシニングによる高硬度材の高速切削の評価システム開発に関する研究

本研究は,近年急速な高性能化を示すコンピュータを軸に高硬度材の高速切削における実験環境とシミュレーション環境を統合し,相互に結果をフィードバックし利用できるシステムの開発を目的として行われた.実際に高硬度材として焼入れ鋼(SK11(HRc60),SKD61(HRc54))を,Φ10mm,ねじれ角45°,6枚刃の超硬コーテッドエンドミルで加工し,その際の切削力,工具損傷,加工後の表面性状などを測定した.これには,マシニングセンタを用いて切削を行い,切削力は圧電型動力計を用いて測定し,測定値は高速・高精度AD変換ユニットとパーソナルコンピュータからなる測定システムに直接取り込み,データ処理を行えるようなシステムを構築した.これにより迅速な測定とデータ処理が可能となり,広範囲な切削条件によるデータ収集が行えた.実験結果として,切削力は切削速度が高いほど低下すること,切削面の表面性状も切削速度200m/minと50m/minでは前者の方が良好であることが明らかとなった.また,エア-ブロ-により冷却を行い,かつ切削長100mmの繰り返し加工を,十分な冷却時間を設けて加工を行った場合,高切削速度の方が結果的に工具の温度上昇が抑えられて工具寿命が長くなることがわかった.また,有限要素法による切削シミュレーションは十分な結果が得られなかったが,エンドミルのねじれ角や直径,切削条件を与えることにより,迅速に切削力変動を求めることが可能なシミュレーション法を開発し,それらの影響について検討した.高硬度材の切削加工は新しい工具,工作機械の開発により,かなり実用に耐える域に達していると思われる.今後はそれを活かす工具経路の生成やその際の加工物表面の粗さや残留応力の制御が重要な課題となるであろう.本研究は,近年急速な高性能化を示すコンピュータを軸に高硬度材の高速切削における実験環境とシミュレーション環境を統合し,相互に結果をフィードバックし利用できるシステムの開発を目的として行われた.実際に高硬度材として焼入れ鋼(SK11(HRc60),SKD61(HRc54))を,Φ10mm,ねじれ角45°,6枚刃の超硬コーテッドエンドミルで加工し,その際の切削力,工具損傷,加工後の表面性状などを測定した.これには,マシニングセンタを用いて切削を行い,切削力は圧電型動力計を用いて測定し,測定値は高速・高精度AD変換ユニットとパーソナルコンピュータからなる測定システムに直接取り込み,データ処理を行えるようなシステムを構築した.これにより迅速な測定とデータ処理が可能となり,広範囲な切削条件によるデータ収集が行えた.実験結果として,切削力は切削速度が高いほど低下すること,切削面の表面性状も切削速度200m/minと50m/minでは前者の方が良好であることが明らかとなった.また,エア-ブロ-により冷却を行い,かつ切削長100mmの繰り返し加工を,十分な冷却時間を設けて加工を行った場合,高切削速度の方が結果的に工具の温度上昇が抑えられて工具寿命が長くなることがわかった.また,有限要素法による切削シミュレーションは十分な結果が得られなかったが,エンドミルのねじれ角や直径,切削条件を与えることにより,迅速に切削力変動を求めることが可能なシミュレーション法を開発し,それらの影響について検討した.高硬度材の切削加工は新しい工具,工作機械の開発により,かなり実用に耐える域に達していると思われる.今後はそれを活かす工具経路の生成やその際の加工物表面の粗さや残留応力の制御が重要な課題となるであろう.