hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
口腔領域早期癌予後不良症例と多発癌におけるHPV関与についての分子生物学的検討

原発巣再発では、6例中3例にHPV感染(1例が予後不良例)を認め、他の3例(3例が予後不良例)がHPV非感染であった。さらに、遠隔転移では、2例にHPV感染を認め、2例中1例が予後不良例であった。一方、HPV非感染における遠隔転移は認められなかった。沖縄県の肺扁平上皮癌とHPVとの関係については、高分化型症例にHPV DNAが多数検出されている。今回我々が行った口腔癌に対するHPV検索の結果、低悪性が高悪性よりもHPV陽性率が高い傾向にあった。また、口腔癌におけるHPV感染と予後との関わりについては、今後、症例数を増やしつつ、継続して経過を検証していく予定である。現在我々は口腔癌のバイオマーカーであるIL-8産生機構とHPVとの関連について細胞生物学的に解析している.我々は、炎症反応依存的にIL-8が産生される機序にHPVと生体内の鉄過剰状態が関与していることをすでに見出している。HeLa細胞はHPV18型に感染しており、今後はIL-8産生量とHPVのタイプ別の差異についてHPV16型感染細胞株であるCa-Ski細胞や、頭頸部癌HPV感染細胞などを用いて、さらにHPV感染の有無による口腔癌患者の予後と臨床所見等との関連にについて検証していく予定である。
蛍光化リポソームを用いたダブルイメージングによるセンチネルリンパ節診断法の開発

X線CTと近赤外蛍光の両者で認識可能なセンチネルリンパ節トレーサーの開発を目的として、ICGにアルキル鎖を導入した誘導体とリン脂質,油性X線造影剤からなるリポソームを作製,マウスに投与したところ,一次リンパ節に蛍光を認めたもののX線CTによる検出は困難であった.そこでこれを食用増粘剤で凝集し組織マーカーとし、ブタの胃に投与したところ、18時間後の蛍光観察,X線CTの両者において滲むこと無く投与部位が確認可能であった.この新しい組織マーカーは一度の投与で術前の手術シミュレーションと術中のナビゲーションの両者を可能にする画期的なものと考えられた.X線CTと近赤外蛍光の両者で認識可能なセンチネルリンパ節トレーサーの開発を目的として、ICGにアルキル鎖を導入した誘導体とリン脂質,油性X線造影剤からなるリポソームを作製,マウスに投与したところ,一次リンパ節に蛍光を認めたもののX線CTによる検出は困難であった.そこでこれを食用増粘剤で凝集し組織マーカーとし、ブタの胃に投与したところ、18時間後の蛍光観察,X線CTの両者において滲むこと無く投与部位が確認可能であった.この新しい組織マーカーは一度の投与で術前の手術シミュレーションと術中のナビゲーションの両者を可能にする画期的なものと考えられた.本研究においては、消化管悪性腫瘍におけるセンチネルリンパ節ナビゲーションをより効率的・低侵襲に施行可能にする新しいトレーサーの開発とその利用方法の検討を行なうことを目的としている。トレーサーとしては大豆由来のレシチンとインドシアニングリーン色素を用いた蛍光化リポソームを基本骨格として用い、異なる検査モダリティ(蛍光観察とX線CTなど)により同時に認識可能なものを作成することを最終目標とする。今年度の検討においては、リン脂質とインドシアニングリーン色素の単純な混合により蛍光化リポソームの作成を行ってきたが、この方法ではX線造影剤など他の検査モダリティのトレーサーを内包化する過程でリポソームの蛍光強度が損なわれ、目的とするリンパ節の同定が困難となる可能性が指摘された。そこで今回、脂質分子に直接インドシアニングリーンの蛍光励起に関与する部分を結合した新しい蛍光分子を作成した(分子設計および作製法に関し特許出願準備中)。この新しい分子を基本骨格とした蛍光化粒子を作成したところ、リン脂質とインドシアニングリーン色素の単純な混合によるリポソームと同等以上の蛍光励起が確認され、マウスを用いた生体内動態解析においてもほぼ同様のリンパ節集積性が確認された。また、X線造影剤等の内包化に関連した蛍光化生体マーカー作成に関連した基本技術を確立、家畜ブタを用いた生体内動態解析にて有用性を確認し、その基本骨格および製造方法に関し特許出願を行った。(1)新しい合成蛍光化分子のスクリーニング新規蛍光化分子として,インドシアニングリーンの二つの親水基のうち,一方を長鎖アルキル鎖に置換した誘導体を7種(それぞれ鎖長が異なる),また,親水基の一つにリン脂質分子を直接結合させた誘導体1種を試作合成し,蛍光化リポソームを作成,スペクトロメータを用いた蛍光励起特性,蛍光強度を計測した.その結果,これら誘導体の蛍光励起特性はほぼ同様であるが,概ね鎖長の長いものほど高い蛍光強度が得られることが明らかとなった.このうちもっとも高い蛍光強度の得られた分子(ICG-8)を用い,粒径約200nmのリポソームを作成,8週齢のマウスの足底に局注することにより所属リンパ節への繋留性を検討したところ,インドシアニングリーン水溶液と比較し,投与1時間後において統計学的有意に1次リンパ節特異的な繋留性を確認できた.また蛍光顕微鏡を用いた組織の検討により,トレーサーのリンパ節辺縁洞への集積を認めた.(2)造影剤内包化蛍光リポソームの作成X線造影剤内包化の第一段階として,まず,インドシアニングリーン分子を含む径約数百nmの脂質二重膜(ベシクル)への内包化を試みた.作成した蛍光化ベシクルをゼラチンを用い凝集し,ブタの胃壁に局注したところ,蛍光腹腔鏡により近赤外蛍光を確認するとともに,X線CT撮影装置により,同部に造影剤の陰影を確認することができた.(3)臨床試験へ向けた準備(1)のマウスにおける動態解析に用いたものと同じ性状の蛍光化トレーサーの生体毒性の解析を外部機関に依頼したところ,ヒトに投与する予定量の約100倍量の経口投与,経静脈投与において,一切毒性を認めなかった.本研究においては,異なる検査モダリティ(蛍光観察とX線CT)により同時に認識可能で,消化管悪性腫瘍におけるセンチネルリンパ節ナビゲーションをより効率的・低侵襲に施行可能にする新しいトレーサーの開発を目的とした.昨年度までに開発した水に不溶性のインドシアニングリーン(ICG)誘導体を利用した蛍光化リポソームにX線造影剤を内包し,実際に蛍光観察とX線CTの両者で検出可能なトレーサーの作成が可能であることを確認した.マウスモデルを用い,長時間経過後にも一次リンパ節にのみ滞留するリポソームの至適粒径を検討したところ,平均粒径600nm程度のものが消化管悪性腫瘍に対するセンチネルリンパ節ナビゲーションに至適と考えられた.そこで,平均粒径600nmに調整したデュアルイメージングトレーサーをマウスの足底に投与し,一次リンパ節の観察を行ったところ,蛍光は検出できたもののX線CTによる検出はできなかった.

リンパ節の組織学的解析では,トレーサーはリンパ節の辺縁洞にのみ集積し,集積トレーサーの絶対量が不足したものと考えられた.この問題を解決するためにはトレーサーにより小さな粒径で一次リンパ節内に滞留する特性を賦与する必要があるものと考えられたが,研究期間内にこれを明らかにすることは難しいと判断,本研究で得られたデュアルイメージングプローブを高分子増粘剤に内包することにより,低拡散性の組織マーカーとして利用する着想を得た.全身麻酔下の家畜ブタの胃粘膜下に内視鏡を用いてこのデュアルイメージングマーカーを投与したところ,18時間後にも拡散することなく,蛍光及びX線CTの両者で投与ポイントの検出が可能であった.単一のマーカーで消化器癌手術前の術式シミュレーションから術中の手術ナビゲーションを同時に可能にする画期的なものと考えられた.
電波伝搬のスケールモデル手法の確立

スケールモデルによって移動通信環境の伝搬損失特性を再現できるか検証した。次の3つの環境のスケールモデルを作製して伝搬損失を測定した:理論的に伝搬損失を求められる環境、平均的な都市、実在する都市。これらの測定値をそれぞれ理論値、従来推定式、実際の街での測定値と比較した。この結果、それぞれの両者は近い値になった。これらのことからスケールモデルによって伝搬損失を再現できることを明らかにした。本研究の目的は無線通信の回線設計で必要となる電波の伝搬特性を解明する研究手法としてスケールモデルを用いる方法を確立することである。この方法が確立できると世界中の多様な街を対象にした国際的な伝搬推定モデルを構築できる可能性がある。携帯電話に代表される移動通信環境を対象にして3ヵ年の計画でスケールモデルでの伝搬特性の再現性を検証している。平成21年度の成果は次のとおりである。1.スケールモデルの作製:北九州市の市有地を借用して、10m四方の場所に1/100都市環境のスケールモデルを作製した。測定範囲を広げるために従来の倍の大きさに拡張した。2.測定系の作製:実験を行う10GHzの測定系を作製した。受信レベルの瞬時変動まで測定できるように、送信部では1GHzの基準信号を10GHzにアップコンバートして、受信側で受信信号を1GHzにダウンコンバートして電波測定器で受信レベルを測定する測定系とした。また、周波数による違いを測定するため2GHzの測定系も作製した。3.伝搬損失の再現性:基地局が周辺ビル高より高く、移動局はビルの谷間にあるという携帯電話の環境で伝搬損失の測定を行い、距離特性、基地局高特性、周波数特性を測定してスケールモデルでの伝搬特性を得た。この結果を従来から用いられてきた伝搬推定式と比較して同程度の伝搬特性が得られることを確認した。これでスケールモデルの可能性を確認できた。4.到来波の角度広がりの再現性:無線通信の回線設計には伝搬損失特性だけではなく、多重波伝搬特性も必要である。多重波伝搬特性の1つである基地局到来波の角度広がりの測定を2GHzの周波数で行った。実環境との比較検討は平成22年度に実施予定である。移動通信環境を対象にしてスケールモデルでの伝搬特性の再現性を検証している。平成22年度の成果は次のとおりである。(1)伝搬損失の再現性:これまでに1/100スケールの平均的な都市環境を作製して伝搬損失を測定してきた。これにより平均的な都市環境では従来から把握されている伝搬損失特性に近い結果が得られた。そこで、平成22年度は実在する都市環境のスケールモデルを作製して、実環境での測定結果と比較した。北九州市の小倉地区の都市を1/350スケールで実験室内に作製して10.5GHzで伝搬損失を測定した。これと実環境で測定した30MHzの伝搬損失とを比較した。その結果、スケールモデルでの伝搬損失が実環境のそれより10dB低い結果となった。この原因はまだ明らかでなく、平成23年度は引き続き検討を行う。(2)伝搬遅延の再現性:ネットワークアナライザを用いて910GHzの周波数で遅延プロファイルを測定する送受信系を作製した。また、この周波数帯の電波を発射できるように10m四方の1/100スケールモデルを覆うシールドテントを作製した。テントの高さは4mでテントの形状は回転楕円体を半分にした形であり、これを市販品の電磁波シールドシートで覆った。シールドテント内で遅延プロファイル測定を行い、実環境の100MHzに相当する遅延プロファイルが得られた。実環境ではこれまでに数100MHz10GHz程度までの遅延プロファイルしか測定されていないので直接的な比較ができなかったが、ビルの反射損失を考慮すると実環境と同程度の遅延プロファイルが得られたと考えられる。平成23年度は2/100や3/100のスケールモデルを用いてさらに妥当性の検証を行う。移動通信環境を対象にしてスケールモデルでの伝搬損失特性の再現性を検証している。平成23年度の成果は次のとおり。1.理論モデルとの比較:都市のビル群を複数の平板と仮定してこの環境での伝搬損失を電磁界計算によって理論的に求めた多重スクリーン回折モデルがある。スケールモデルの基礎的な検討として、この多重スクリーン回折モデルの環境をコンクリートブロックで作製して伝搬損失を測定し、理論計算結果と比較した。測定周波数は10GHzで、作製したモデルは都市環境の1/100,2/100,3/100縮尺の3つである。測定値と理論計算値との差は標準偏差で2.4dBと小さく、スケールモデルを用いた測定値は理論計算値とほぼ同じになることが分かった。

これにより単純な都市環境ではスケールモデルで伝搬特性を再現できることを明らかにした。2.実環境との比較:実際の街で測定した伝搬損失と、実際の街のミニチュアであるスケールモデルを用いて測定した伝搬損失とを比較してスケールモデルの再現性の検証を行った。実環境は北九州市の小倉地区で測定周波数は150MHzであり、1/70縮尺の小倉の街のスケールモデルを作製して周波数10.5GHzで測定した。実環境の測定値とスケールモデルの測定値との差は標準偏差で4.9dBと小さく両者はほぼ同じである。このことからスケールモデルによって伝搬損失をある程度再現できることが明らかになった。3.関連研究:スケールモデルの検証のためには実環境で精度のよい測定値が必要である。実環境での測定値の妥当性を確かめるため30,150,900MHzで伝搬損失を測定して周波数特性を検討した。また、将来的に伝搬遅延特性の再現性も検討するため伝搬遅延測定器の作製も行った。
北米西岸フランシスカン帯の変成熱構造

フランシスカン帯のダイアブロ山地地域では高変成度のユニットが上下の低変成度のユニットの間に漸移帯を介して挟在し,アイソグラッドは地層面に平行な断層であり,その構造は高圧変成帯の上昇時に形成された2次的なもので本来の温度構造とは異なることを明らかにした。これについてはJournal of Geology誌に投稿中である。リーチレイク山地域で採取済みの約300個の岩石試料の岩石薄片を製作した。砕屑岩類が約260個,緑色岩類が約40個,そのうち変形解析用の試料が約40個である。偏光顕微鏡による岩石薄片中の変成鉱物組み合わせによってヒスイ輝石帯(ヒスイ輝石+石英±曹長石)とヒスイ輝石が産出しない曹長石帯とに変成分帯を行った結果、高変成度のユニットが上下の低変成度のユニットの間に狭在する。ダイアブロ山地地域でみられた高変化成度のユニットと低変化成度のユニットの間の漸移帯の存在はみられなかった。アイソグラッドは地層面に平行な断層であることが明らかになった。高変成度のユニットの併置時の運動を明らかにするために,変形構造の解析を行った結果,高変成度のユニットが下位の低変成度のユニットの上に北東から併置したことが明らかになった。高変成度のユニットと上位の低変成度のユニットの境界部では明瞭な変形構造はみられなかった。その原因として境界断層沿いに蛇紋岩が貫入しているためではないかと考えることが出来る。ヒスイ輝石帯内部の変成度の変化をより定量的に見積もるために,モードのヒスイ輝石/曹長石の比とヒスイ輝石の固溶体組成の変化とヒスイ輝石の固溶体組成を測定しているところである。また,変形の解析を行うことができなかった上部境界部でさらに定方位試料を採取し解析を行う予定である。
観光地における交通政策の事後評価に関する研究

観光地における交通を中心とした公共政策に関する事後評価の方法に関し、下記の成果をあげた。1.観光地の活性化を目標とした公共政策の事後評価を行うために必要な概念とフレームワークを構築した。2.日光中宮祠地区における駐車場、道路、湖岸整備からなる活性化事業の事後評価を行ない、上記の有効性を実証的に示した。3.事後評価に不可欠である入込観光者数とその行動形態を調査するための統一的な方法論を構築した。本年度は初年度として、来訪者へのインパクトを測定するための交通行動調査の方法論をつめるとともに、従来進めてきたケーススタディを整理し、事後評価のフレームを検討した。1、観光地における社会実験を含む交通政策の既存事例の整理:国内および海外の観光地の交通政策を収集し,特にTDM政策についてその特徴を考察する。2、観光地における交通行動調査と集計方法の検討:これまで検討してきた観光地における交通行動調査を広域的な観光地域に適用する。国土交通省と栃木県が実施した日光広域生活圏における観光交通行動調査のデータを用い、対象地域全体のOD交通量を幾つかの方法で集計し、それらの比較検討を行い、調査精度に適した集計方法を提示する。3、事後評価のフレームの検討:これまで進めてきたケーススタディを比較分析し,事業とその中での事後評価の位置付け、役割を検討し、事後評価のフレームを明らかにする。今年度は、これまで検討してきた観光地における交通行動調査を広域的な観光地域に適用し、観光地における交通行動調査と集計方法の検討を行った。国土交通省と栃木県が実施した日光広域生活圏における観光交通行動調査のデータを用い、対象地域全体のOD交通量を次の2通りの方法で集計し、比較検討を行った。(1)発ノード毎の拡大方法:ツアー(1日の周遊ルート)を単位として発ノード毎に重みを算出し拡大する方法で、発ノードは調査対象地域の外縁に位置する出入り口と、観光者が出発するゾーンが含まれる。重みは、各施設利用者数の計測値と、各ツアーで当該施設に立ち寄った者の推計値の乖離を最小とするように算出する。(2)ゾーン毎の拡大方法:ゾーンの入込観光者数を日帰り、宿泊別に重みを付け拡大する方法である。重みは、各施設利用者数の計測値と、各ゾーンから当該施設を利用した者の推計値の乖離を最小とするように算出する。両方法とも、広域的な観光地域に適用可能であることが確認された。すなわち、重みを推計でき、算出された重みを用いて、日別の地域全体・ゾーン毎の入り込み者数、リンク別交通量等を推計することができた。また、推計精度を上げるためには、アンケート調査はできるだけ調査対象地域のすべてのゾーンで実施すること、利用者数を計測する施設は、断面交通量などの観光者を特定しにくい施設は避け、できるだけ観光者の数を把握できる施設において行うことが重要であることが確認された。今年度は、観光地の活性化の視点から交通政策の事後評価の考え方を整理し、それに従って、奥日光の中宮祠地区における駐車場、道路、湖岸園地整備を含む活性化事業の事後評価を行った。事業の影響を来訪者と地元住民に分けて調査を行い、活性化のシナリオのどの段階まで到達しているかについて、明らかにした。また、観光地における来訪者行動の調査分析方法について、これまでの実績を踏まえてまとめあげ、国際会議で発表した。調査日の交通行動を把握するための方法と来訪者数の日別の変動を把握する方法に調査方法は分けられる。これらの方法を用いることにより、交通政策の来訪者に与える影響を分析することができる。ケーススタディを通して方法論の有効性を明らかにしている。
口腔における唐辛子カプサイシンおよび温度感覚受容機構の解明

唐辛子の主成分で脂溶性刺激物質であるカプサイシンが、口腔内でどのように受容されているかを明らかにすることを目的として実験を行った。MAPK (mitogen activated protein kinase)は成長ホルモンや増殖因子の刺激によって活性化され、細胞を増殖や分化に導くことは良く知られている。近年になって、このMAPKの活性化機構が神経の可塑性に大きく関与しており、脊髄の侵害受容ニューロンに特異的にMAPKのリン酸化が起こることが報告されている。そこで、このMAPKの中でも古典的MAPKであるERK (extracellular signal regulated kinase)のリン酸化を指標として、カプサイシン刺激により起こる変化を検索した。実験には68週齢の雄性ラットを用い、ラットの口腔に、カプサイシン溶液または溶媒のみを口腔内に投与し、灌流固定をおこなった。その後凍結切片作製、免疫組織化学的にリン酸化ERK特異的抗体を用いて、蛍光抗体法により染色をした。(結果および考察)ラット口腔内へのカプサイシン刺激により、リン酸化ERK発現の増加が確認できた。リン酸化ERK発現神経は口腔粘膜の固有層から上皮内に認められた。また興味深いことに、味蕾内の神経にも発現していた。詳細な観察により、有郭乳頭や葉状乳頭では、カプサイシンによるERKリン酸化が顕著に起こったが、茸状乳頭では明らかにERKリン酸化がおこる乳頭とそれほど差がない乳頭が認められた。カプサイシンによる口腔内での感覚に舌の部位において感受性に差がある可能性が示唆された。40-50°Cの温度刺激や酸刺激をくわえてみたが、ERKリン酸化ははっきりとは認められなかった。ERKのリン酸化がカプサイシン刺激の指標になりうること、味覚の伝達へ影響を与えていることが示唆された唐辛子の主成分で脂溶性刺激物質であるカプサイシンが、口腔内でどのように受容されているかを明らかにすることを目的として実験を行った。ERKのリン酸化がカプサイシン刺激の指標になりうること、味覚の伝達へ影響を与えていることが示唆された口腔粘膜を感覚器としてとらえ、唐辛子の主成分で脂溶性刺激物質であるカプサイシンが、口腔内でどのように受容されているか、また温度刺激をどのように受容しているのかを明らかにすることを目的として実験を行った。MAPK(mitogen activated protein kinase)は成長ホルモンや増殖因子の刺激によって活性化され、細胞を増殖や分化に導くことは良く知られている。近年になって、このMAPKの活性化機構が神経の可塑性に大きく関与していることがわかってきた。さらに、脊髄では侵害受容ニューロンに特異的にMAPKのリン酸化が起こることが報告されている。そこで、このMAPKの中でも古典的MAPKであるERK(extracellular signal regulated kinase)のリン酸化を指標として、カプサイシン刺激により起こる変化を検索した。実験には68週齢の雄性ラットを用い、ラットの口腔に、カプサイシン溶液または溶媒のみを口腔内に投与し、即座に灌流固定をおこなった。何も投与していない動物も対照実験に加えた。ラット口腔内へのカプサイシン刺激によりリン酸化ERK発現神経の増加が確認できた。また興味深いことに、味蕾内の神経にも発現していたことから、これまで別であると信じられてきた味刺激の伝達と侵害刺激の伝達が、必ずしもそうではない可能性がでてきたとも考えられる。さらに免疫組織化学により侵害受容神経のマーカーとしても知られている、カルシトニン遺伝子関連ペプチドやATP受容体などとの共存も認められた。今後さらに味刺激や温度刺激との関係も調べていく予定である。

MAPK (mitogen activated protein kinase)は成長ホルモンや増殖因子の刺激によって活性化され、細胞を増殖や分化に導くことは良く知られている。近年になって、このMAPKの活性化機構が神経の可塑性に大きく関与しており、脊髄の侵害受容ニューロンに特異的にMAPKのリン酸化が起こることが報告されている。そこで、このMAPKの中でも古典的MAPKであるERK (extracenular signal regulated kinase)のリン酸化を指標として、カプサイシン刺激により起こる変化を検索した。実験には6-8週齢の雄性ラットを用い、ラットの口腔に、カプサイシン溶液または溶媒のみを口腔内に投与し、灌流固定をおこなった。その後凍結切片作製、免疫組織化学的にリン酸化ERK特異的抗体を用いて、蛍光抗体法により染色をした。(結果および考察)ラット口腔内へのカプサイシン刺激により、リン酸化ERK発現の増加が確認できた。リン酸化ERK発現神経は口腔粘膜の固有層から上皮内に認められた。また興味深いことに、味蕾内の神経にも発現していた。詳細な観察により、有郭乳頭や葉状乳頭では、カプサイシンによるERKリン酸化が顕著に起こったが、茸状乳頭では明らかにERKリン酸化がおこる乳頭とそれほど差がない乳頭が認められた。カプサイシンによる口腔内での感覚に舌の部位において感受性に差がある可能性が示唆された。40-50°Cの温度刺激や酸刺激をくわえてみたが、ERKリン酸化ははっきりとは認められなかった。ERKのリン酸化がカプサイシン刺激の指標になりうること、味覚の伝達へ影響を与えていることが示唆された。
海馬シナプスのメタ可塑性におけるプロテインキナーゼＰＫＮの役割

プロテインキナーゼPKN1はPKN1aノックアウトマウスの解析から、神経型グルタミン酸トランスポーター(EAAT3)を活性化することによってシナプス間隙や細胞外グルタミン酸濃度を低下させ、主に代謝型グルタミン酸受容体機能を正常化していることを明らかにした。不必要な代謝型グルタミン酸受容体依存性長期抑圧を抑制するとともに、動物がストレスを受けたときにグルタミン酸トランスポーターの活性が低下し、細胞外グルタミン酸濃度が上昇して神経の興奮性が上昇する現象に抑制的に働く。またPKN1は、先行刺激によるグルタミン酸シナプス伝達のプライミング現象を保護していることを見いだした。私たちはタンパク質キナーゼprotein kinase N1a (PKN1a)ノックアウトマウス海馬において幼若期に、同じ異シナプス性長期抑圧がシナプス後性に生じることを見いだした。1この長期抑圧は5型代謝型グルタミン酸受容体(mGluR5)依存性である。2PKNはシナプス後部で作用しており、亢進した長期抑圧はシナプス後性の発現を示し、エンドサイトーシスが関与している、3KOマウスにおいては、長期抑圧が亢進している生後0-2週の間は、野生型マウスに比べてシナプス伝達が未発達で、サイレントシナプスが多い。またPKN1a KOマウスでは長期抑圧誘発刺激によってサイレントシナプスがより多く発現する。以上が明らかになった。幼若海馬においてはPKN1がシナプス長期抑圧を抑制することによって、シナプス発達を制御していることがわかった。また研究代表者は、うつ状態の原因の一つ、ストレスが海馬歯状回顆粒細胞に与える影響を研究している。数日間の強制水泳により顆粒細胞が、代謝型グルタミン酸受容体依存性に興奮性が亢進することを見いだした。さらに、PKN1aノックアウトマウスでは、ストレスのない状態でも興奮性が高く飽和しており、ストレス負荷による興奮性上昇がないことから、PKN1aは正常マウスにおいて、代謝型グルタミン酸受容体機能を抑制しているが、ストレスによってその抑制が解除されることが示唆された。プロテインキナーゼPKN1の中枢神経系における機能を、PKN1aノックアウトマウスを用いて解析したところ、1海馬CA1において代謝型グルタミン酸受容体依存性シナプス伝達長期抑圧が亢進し、周囲のシナプスにも広がる、2海馬歯状回において代謝型グルタミン酸受容体依存性興奮が亢進し、ストレス負荷と同じ効果があった。これらのフェノタイプはグルタミン酸トランスポーター阻害剤で再現され、また神経型トランスポーターexcitatory amino acid transporter 3 (EAAT3)活性が、キナーゼ活性のないPKN1強制発現によって低下する。PKN1は正常脳においては神経にのみ発現していることから、PKN1は神経型グルタミン酸受容体を活性化することによってシナプス間隙や細胞外グルタミン酸濃度を低下させ、主に代謝型グルタミン酸受容体機能を正常化していると考えられる。現在はPKN1が神経型グルタミン酸トランスポーターを活性化するメカニズムを検索している。プロテインキナーゼC(PKC)がEAAT3の細胞表面での発現を増強していると報告されているので、PKN1も同様の効果があるか否か、培養神経細胞を用いて生化学的に検索している。また海馬歯状回の活動亢進は、動物の不安を減少させる効果があると報告されているが、PKN1aノックアウトマウスは、オープンフィールドテストおよび水迷路テストにおいて、野生型マウスに比べて中心にいる傾向があった。PKN1機能低下によって海馬歯状回活動が上昇したことによると考えている。私たちはタンパク質キナーゼPKNノックアウトマウス海馬において幼若期に、同じ異シナプス性長期抑圧がシナプス後性に生じることを見いだした。1、この長期抑圧はNMDA受容体、および5型代謝型グルタミン酸受容体依存性である、2、PKNはシナプス後部で作用しており、亢進した長期抑圧はシナプス後性の発現を示し、エンドサイトーシスが関与している、3、KOマウスにおいては、長期抑圧が亢進している生後0-2週の間は、野生型マウスに比べてシナプス伝達が未発達で、サイレントシナプスが多い。またPKN KOマウスでは長期抑圧誘発刺激によってサイレントシナプスがより多く発現する。幼若海馬においてはPKNがシナプス長期抑圧を抑制することによって、シナプス発達を制御していることがわかった。数日間の強制水泳により顆粒細胞が、活動電位が発生しやすい状態になることを見いだした。膜の興奮性制御には様々なイオンチャネルが関与しているが、特に電位依存性、あるいはカルシウム依存性カリウムチャネルがこの現象に関与しているか、現在検討中である。

また、上記の蛋白キナーゼPKNについて、神戸大学バイオシグナルセンター・向井秀幸准教授と共同研究しているが、ストレスによる興奮性亢進がPKNノックアウトマウスにおいて消失していることを見いだした。プロテインキナーゼPKN1の中枢神経系における機能を、PKN1aノックアウトマウスを用いて解析したところ、1海馬CA1において代謝型グルタミン酸受容体依存性シナプス伝達長期抑圧が亢進して周囲のシナプスにも広がる、2海馬歯状回において代謝型グルタミン酸受容体依存性興奮が亢進し、ストレス負荷と同じ効果があった。これらのフェノタイプはグルタミン酸トランスポーター阻害剤で再現され、また神経型トランスポーターexcitatory amino acid transporter 3 (EAAT3)活性が、キナーゼ活性のないPKN1強制発現によって低下する。PKN1は正常脳においては神経にのみ発現していることから、PKN1は神経型グルタミン酸受容体を活性化することによってシナプス間隙や細胞外グルタミン酸濃度を低下させ、主に代謝型グルタミン酸受容体機能を正常化していると考えられる。現在はPKN1が神経型グルタミン酸トランスポーターを活性化するメカニズムを検索しているが、特に細胞表面への発現を制御しているか否かを調べるため、細胞膜上のEAAT3定量を試みている。メタ可塑性については、野生型マウスではGABAA受容体抑制しない状態で、先行刺激によって海馬シナプス長期増強が増大する「プライミング現象」が見られるが、PKN1ノックアウトマウスではこの先行刺激によるプライミング現象がないことを見いだした。GABAA受容体抑制のない状態でのプライミング現象は、抑制性シナプスでの代謝型グルタミン酸受容体・内因性カンナビノイド受容体依存性長期抑圧が先行刺激によって誘発され、このあと局所的に興奮性が増大する事によって、興奮性シナプス伝達の長期増強が増大すると考えられている。そこで、PKN1ノックアウトマウスでは抑制性シナプス伝達可塑性の異常が想定されるので、今後はその原因を究明したいと考えている。神経生理メタ可塑性については、先行研究である、PKNの異シナプス性長期抑圧に関する研究のデータ取得を今現在も行っている上に、本研究課題に必要なPKNマウスの交配が予定通り行われないために、若干遅れ気味である。ただ、PKNがストレス負荷による、海馬歯状回顆粒細胞の興奮性上昇に関与しているという、予想外の結果が得られたのは、良い点であると考える。また、現在本研究課題まとめた論文投稿中で、エディターのリクエストしている実験を遂行しているが、完成までにあと数ヶ月かかる見込みである。群馬大学動物実験施設の移転に伴ってマウスコロニーを移動した際に、交配がしばらく途絶えてしまい、実験用のマウスが得られなくなったために、実験計画がやや遅延している。メタ可塑性については、先行研究である、PKNの異シナプス性長期抑圧に関する研究のデータ取得を今現在も行っている上に、本研究課題に必要なPKNマウスの交配が予定通り行われないために、若干遅れ気味である。
モンゴルにおける食習慣が歯の咬耗および顎関節形態に及ぼす影響に関する調査研究

日本人の生活環境の変化が顎口腔領域疾患に及ぼした影響を知る手がかりを得ることを目的として、日本人のルーツとされる蒙古民族の歯や顎関節の調査は、顎関節症の発症原因を究明する上で極めて有意義であると考えられた。そこで我々は中国吉林省北方地方の農村部の1歳から77歳までの男女1012名(男性535名、女性477名)と、都市部の2歳から70歳までの男女428名(男性207名、女性221名)について齲蝕、歯周疾患、口腔粘膜、口腔清掃状態、顎関節症状の有無、および食習慣などについて質問紙調査と集団検診及び顎関節X線検査を行い、以下の結果を得た。(1)農村部では各年代層とも主食は小麦や栗、稗などの穀類で肉類はごく限られ、都市部では米や小麦で、肉類は過半数が食べていた。(2)農村では齲蝕を自覚している割合は32%、歯痛の経験は40%にみられたが、歯科治療の経験は極めて少なかった。都会では齲蝕を自覚している割合は54%で、歯痛の経験は48%にみられ、歯科治療は39%の人が経験していた。(3)農村では顎関節の疼痛の経験は4%、雑音の自覚は3%、開口障害は1%にみられ、加齢とともに増加傾向が認められた。都市部では顎関節の疼痛の経験は12%、雑音の自覚は20%、開口障害は7%にみられ、発症に低年齢化が認められた。(4)顎関節の形態的異常は日本人に比較して極めて少なかった。(5)歯石は成人の殆どに顕明にみられたが歯槽骨の吸収は少なく、歯の動揺も殆どみられなかった。(6)咬耗は各年代層に著しく、加齢とともに進行していた。(7)農村と都市部での咬合力は男女とも高く大臼歯部で男性70Kg/mm^2以上で、女性は60Kg/mm^2以上70Kg/mm^2未満であった。しかし、都市部の20歳未満の咬合力は農村に比しばらつきがありやや低い傾向であった。顎関節症の発症は、食生活の西欧化とそれに伴う齲蝕の増加が大きな要因であることが示唆された。
運動視知覚における局所情報の時空間的統合過程の解析

視覚的な運動情報処理において,空間的に近接した対象間で促進的な相互作用が存在することが知られている.本研究では,このような相互作用の空間的なスケールを,確率的ランダムドットキネマトグラム(S-RDK;フレーム間で同一方向に一定距離移動するシグナルドットとランダムな方向へ移動するノイズドットから構成されるキネマトグラム)を用いて明らかにし,運動情報の空間的相互作用を媒介する機構の特性について検討した.まず,シグナルドット率の異なるS-RDKで構成される複数の領域が,一様な単一の領域として知覚される刺激の大きさを求め,空間的統合が生じる範囲の指標(critical size)とした.次に,critical sizeのテスト刺激に対して,その周辺に呈示される誘導刺激が及ぼす影響を測定し,critical sizeよりも大きなスケールで生じる誘導効果の特性から,運動情報の空間的相互作用を媒介する機構の受容野構造を解析した.その結果,critical sizeはS-RDKのフレーム数・呈示時間・移動距離によって変化しており,運動情報の空間的統合が生じるスケールは、これらの刺激要因によって影響を受けるといえる.また,2フレーム呈示の場合と8フレーム呈示の場合で,誘導刺激がテスト刺激の見かけの運動方向に与える影響は大きく異なっている.すなわち,2フレーム呈示ではテスト刺激が誘導刺激と同方向に運動して知覚される割合が増加する「同化」現象が,8フレーム呈示ではテスト刺激が誘導刺激と逆方向に運動して知覚される割合が増加する「対比」現象が生じている.以上の結果から,運動情報の相互作用はcritical sizeで定義される空間的統合の範囲を越えて生じること,また相互作用の現れ方は刺激の時空間要因によって変化し,フレーム数が少なく呈示時間・移動距離が大きい場合には促進的に作用する機構が,フレーム数が多く呈示時間・移動距離が小さい場合には抑制的に作用する機構が優位に働いていると考えられる.運動対象間の相互作用の空間的なスケールを,確率的ランダムドッドキネマトグラム(S-RDK;フレーム間で同一方向に一定距離移動するシグナルドットとランダムな方向へ移動するイノズドットから構成されるキネマトグラム)を用いて測定し,相互作用を媒介する機構の特性を検討した.まず,シグナルドット率の異なるS-RDKで構成される複数の領域が,単一の領域として知覚される刺激の大きさを求め,空間的統合が生じる範囲の指標(critical size)とした.次に,criticalsizeのテスト刺激に対して,その周辺に呈示される誘導刺激が及ぼす影響を測定し,critical sizeよりも大きなスケールで生じる誘導効果の特性を明らかにした.その結果,critical sizeはS-RDKのフレーム数・呈示時間・移動距離によって変化すること,テスト刺激の見かけの運動方向に対する誘導刺激の影響は,critical sizeを越えた範囲でも生じること,またこの影響は刺激呈示時間・ドットの移動距離・フレーム数によって促進的な場合と抑制的な場合があることが示された.これらの結果から,運動情報の空間的相互作用を媒介する機構の受容野構造を解析した.視覚的な運動情報処理において,空間的に近接した対象間で促進的な相互作用が存在することが知られている.本研究では,このような相互作用の空間的なスケールを,確率的ランダムドットキネマトグラム(S-RDK;フレーム間で同一方向に一定距離移動するシグナルドットとランダムな方向へ移動するノイズドットから構成されるキネマトグラム)を用いて明らかにし,運動情報の空間的相互作用を媒介する機構の特性について検討した.まず,シグナルドット率の異なるS-RDKで構成される複数の領域が,一様な単一の領域として知覚される刺激の大きさを求め,空間的統合が生じる範囲の指標(critical size)とした.次に,critical sizeのテスト刺激に対して,その周辺に呈示される誘導刺激が及ぼす影響を測定し,critical sizeよりも大きなスケールで生じる誘導効果の特性から,運動情報の空間的相互作用を媒介する機構の受容野構造を解析した.その結果,critical sizeはS-RDKのフレーム数・呈示時間・移動距離によって変化しており,運動情報の空間的統合が生じるスケールは、これらの刺激要因によって影響を受けるといえる.また,2フレーム呈示の場合と8フレーム呈示の場合で,誘導刺激がテスト刺激の見かけの運動方向に与える影響は大きく異なっている.すなわち,2フレーム呈示ではテスト刺激が誘導刺激と同方向に運動して知覚される割合が増加する「同化」現象が,8フレーム呈示ではテスト刺激が誘導刺激と逆方向に運動して知覚される割合が増加する「対比」現象が生じている.以上の結果から,運動情報の相互作用はcritical sizeで定義される空間的統合の範囲を越えて生じること,また相互作用の現れ方は刺激の時空間要因によって変化し,フレーム数が少なく呈示時間・移動距離が大きい場合には促進的に作用する機構が,フレーム数が多く呈示時間・移動距離が小さい場合には抑制的に作用する機構が優位に働いていると考えられる.
３ｔｅｓｌａ脳ＭＲＩによる治療後グリオーマの腫瘍再発と放射線壊死／非再発の鑑別

グリオーマの再発と治療後の変化との鑑別を3テスラMRIで検討した。造影剤を用いた潅流画像、ADC(拡散係数)、Susceptibility weighted images (SWI)に注目して症例を検討した。潅流画像に関しては、造影剤の投与量を通常量の2倍に変更することで、腫瘍からの造影剤漏出の影響を低減し、腫瘍の血液量をより正確に把握することが可能となり、鑑別に有用な撮像法と考えられた。ADCに関しては腫瘍再発で低い傾向がみられ、SWIに関してはグリオーマの悪性度と比例して線状、塊状の低信号が増加し、それぞれ再発や腫瘍の悪性度の推定に役に立つことが示された。磁化率強調画像(SWI)や灌流画像に関しては順調に症例数が増えている。SWIに関しては悪性度の高いものほど点状・斑状の低信号域が多く認められる傾向があり、微小出血や腫瘍内血管の増生を見ているものと思われ、腫瘍の悪性度評価に応用できるものと期待される。また灌流画像に関しては研究当初とは手法を変更している。当初は通常量の造影剤を用いていたが、造影剤の腫瘍実質内への漏出が原因と思われる腫瘍血流の過小評価が疑われたため、過去の論文などを参考に造影剤を2回に分けて倍量投与する方法に変更している。倍量投与による灌流画像では、通常量の灌流画像よりも腫瘍血流をより正確に評価でき、腫瘍の再発と治療後の変化(放射線壊死あるいはpseudoprogression)との鑑別への応用に有望と考えている。一方、MRスペクトロスコピーに関してはソフトウエアの導入に時間を要したため、解析が遅れている。従来の半定量的な手法による評価を平行して行うことも必要と考えている。病理所見との対比については、腫瘍の再発と治療後の変化との鑑別が問題となる患者で病理所見まで得られている症例が少数にとどまり、今後の症例数の蓄積が待たれる。統計学的に解析に必要な症例数が不十分となる場合も考慮し、臨床経過とMRIの所見(SWI,灌流画像、MRスペクトロスコピー)やその経時的な変化から推測される結果と合わせて解析する必要もあるかと考えている。潅流画像に関しては、当初は造影剤の量を通常量としていたが、これを2倍量に変更することで、腫瘍からの造影剤漏出の影響を低減し、腫瘍の血液量(CBV)をより正確に把握することが可能となり、鑑別に有用な撮像法と考えている。ただし、新薬のベバシズマブ(血管内皮細胞増殖因子に対するモノクローナル抗体)が2013年後半から使用されるようになり、脳腫瘍の画像診断は大きく変化している。われわれの検討でもベバシズマブを使用下では、脳腫瘍のCBVは低下する傾向があり、再発と治療後の変化の鑑別が難しくなっている。この点に関しては今後のプロスペクティブな検討で明らかにする必要がある。ADCの検討では、腫瘍再発でADCが低い傾向がみられ、有用な指標と思われた。ただし、ベバシズマブ使用下では腫瘍内のADCが低下するが、治療効果を反映しているのか、あるいはviableな腫瘍を示しているのか、現時点では明確な結論は出ていない。SWIに関してはグリオーマの悪性度と比例して線状、塊状の低信号が増加し、術前の腫瘍の悪性度の推定に役に立つことが示された。一方、再発と治療後の変化との鑑別に関しては、オーバーラップが多く、SWI単独での判断は難しいことが多かった。MRSに関しても、現時点では再発と治療後の変化との鑑別は難しい。今後、定量化した症例のデータが蓄積されていけば、有望な診断手法となり得ると思われる。現在までのところ、脳腫瘍症例の画像データの蓄積に努めている段階であり、具体的な研究成果を提示するまでには至っていない。当該臨床研究の都合上、早急に症例数を増やすこと難しいことがある。すなわち、脳腫瘍の術後に腫瘍残存あるいは再発を疑う症例は数がもともと少ないこと、また腫瘍の再発なのか、あるいは放射線壊死であるのかの判断は、生検や再手術にて病理組織学的検討で確認することが望ましいところではあるが、全症例で病理組織を検討することは難しく、多くは経時的な画像診断(少なくとも6ヵ月から1年)による評価を要するためである。なお、個々の症例に関してはMRIが有効と思われるものが見られ、拡散強調画像によるADC(見かけの拡散係数)の検討では、やはりADCの低いものには腫瘍再発が多い印象である。Susceptibility weightedimages (SWI)に関しては現時点では明確な知見は得られていない。拡散強調画像、SWIに関しては引き続き、症例の蓄積を進めているところである。

一方、MR spectroscopyの検討に関しては当初は外部標準物質を置いて半定量的な測定方法を用いる予定であったが、新たにMR spectroscopyの波形から代謝産物の濃度を自動計算し、定量解析を行う専用のソフトウェア(LC model)を現在導入中である。今後、代謝産物の定量値を用いて腫瘍再発と非再発の鑑別における有用性を評価する予定である。MRスペクトロスコピーのソフトウエアの導入に時間を要した点が大きい。患者さんのデータを取り扱う都合上、セキュリティに万全を期す必要があり、当院のネットワーク部門とのやりとりに多くの時間がかかった。また灌流画像に関しては研究の途中から造影剤の投与方法を変更したため、新たな解析を行う必要が生じている。MR spectroscopyの検討に関しては、当初は外部標準物質を置いて半定量的に代謝産物を測定する予定であったが、この方針を修正し、定量解析が可能な専用のソフトウェアを導入することとした。今後、腫瘍再発と非再発の鑑別における有用性を評価する予定である。拡散強調画像によるADC(見かけの拡散係数)、susceptibility weighted images (SWI)の検討に関しては、データの蓄積に努めている段階である。MRスペクトロスコピーのデータ解析を進める。症例数は限られるが、再手術あるいは生検にて結果の判明した症例を中心に、SWIや灌流画像画像の解析結果と病理との対比を順次行っていく。脳腫瘍症例の画像データの蓄積に努め、可能なかぎり病理組織所見との対比を行う。MR spectroscopyの検討に関しては新たな解析ソフトウェア(LC model)を導入し、腫瘍再発と非再発の鑑別における有用性を評価する予定である。・コンピュータ外部記憶装置・記憶メディア・成果発表のための旅費・英語論文校正費・関連書籍次年度使用額は、今年度の研究を効率的に推進したことに伴い発生した未使用額であり、平成25年度請求額とあわせ、解析用コンピュータ等を購入し、平成25年度の研究遂行に使用する予定である。コンピュータ外部記憶装置・記憶メディア成果発表のための旅費英語論文校正費関連書籍購入
教育のスマート化を目指した英語デジタル教材の開発と実践

2020年度を目途に進められている「生徒1人1台タブレット端末の導入」に向けて,英語デジタル教材の開発を行い,その効果を検証した。研究代表者が担当した中学3年生の授業で活用する教材として, (1)目標言語材料を含む英語の歌のワークシート,(2)Shutter Stockで購入した画像を活用したpicture descriptionのタスク,(3)タブレット端末を使って例文を検索するデータ駆動型学習(DDL)のワークシートを作成し,授業実践を行った。特に(3)については,中学校の英語の授業にDDLを取り入れることで,生徒の英語力や言葉に対する「気づき」の力にどのような変容をもたらすのかを検証するため, DDLを授業に取り入れた処置群と,従来型の教師主導型文法指導を行う対照群とを比較する形で,事前・事後・遅延の3度の文法テストと文構造の「気づき」テスト,質問紙調査によってその指導効果を考察した。その結果,処置群と対照群との間で遅延テストにおける得点差が開き, DDLは獲得した知識の定着・保持において高い効果がある傾向が確認できた。また「気づき」テストの結果から,処置群で文構造に対する「気づき」の力が育っていることが推定された。生徒1人1台タブレット端末を活用した実践として, AntPConcというコーパス検索ソフトを使用した文法ルールの発見学習も行った。(1)(3)のすべての実践において, ICTを効果的に活用しつつ,教師主導型の演繹的な学びではなく,学習者の「気づき」を引き出す帰納的な学びを促し,自ら発見したルールをもとに英語で表現する力を育成することができると考える。
マイクロチューブ超高液圧成形における成形・トライボ機構と寸法効果の解明

本研究では微細な金属マイクロチューブの低いハイドロフォーム性に着目しそれを支配する高圧下における材料と摩擦の寸法効果の解明と、既報で得られている枝管成形の高いマイクロ成形性の成形メカニズムを解明することを目的としている。本年度の研究実績は以下のとおりである。(1)現在世界最小直径500μmのSUS304鋼管を用いたマイクロT字成形では、プロセスウインドウの低内圧側における座屈・しわ限界線は枝張出し側と反対側の底部における座屈発生がりん脱酸銅C1220より抑えられ、高圧側にシフトし、耐座屈性の高いことが確認できた。この現象は高強度(高n値)で高剛性のSUS304鋼管の方が、軸圧縮下における軸対称座屈限界が高くなるGerardの理論結果と同じ傾向であることを確認した。このように高圧負荷によるマイクロトライボ特性の改善効果とは別に、材料物性による耐座屈性向上効果で生じるものであることを示した。(2)超高圧負荷によるマイクロトライボ特性の解明に適した顕著な摩擦効果が発現する長尺管のハイドロフォーミング性に着目した。本研究では既報のマイクロ管初期長さの3.1倍長い初期長さ10mmのマイクロ長尺管を用いて、まず従来の巨視的有限要素法を用いてマイクロ十字成形解析を行った。その結果,摩擦係数が小さく良好な潤滑状態でも、成形部キャビティ内へ材料は流動できず、十分な張出し高さを実現させることは困難となった。マイクロ管の変形は管端部領域に集中して軸押込みによる圧縮による増肉が深刻になることを示した。(3)微細管では製造方法による制約からマイクロ化に伴い幾何学的厚肉化が進行することを現状の各種金属材料の微細管の製造可能範囲から整理し明らかにし、寸法効果とは異なる制約条件から金属管のマイクロハイドロ成形が難加工化する分析結果を示した。本年度計画していた超高圧発生装置の設計・試作が遅れている。摩擦の顕著な影響を解明するためには、長尺マイクロ管を用いる必要性を痛感したため、既報の3.1倍長い長尺管に変更した。さらにより高強度で微細なマイクロチューブのハイドロ成形実験を目指して、その可能な必要設計使用圧力を見積もるため、結晶レベルの微細な変形挙動まで調査できないがその成形加工条件の検討に十分利用できる従来の巨視的FE解析を行った。そのため、従来より解析も当然長時間を要していたが、突然に解析コンピュータの寿命によるブルースクリーンの発症で使用困難という不測の事態が生じ、最終的にデータの一部も消失した。そのため新規の解析コンピュータやハードディスクの交換と解析コンピュータ変更によるソフトのリース再契約、データ移植作業等に手間取って設計に必要な解析の大幅な遅れをきたした。現在では解析を再開し遅れを取り戻すべく推し進め、設計完了の見通しも得ている。材料流動、成形不良(破裂、座屈、しわ、変形の局所化)の現象解明、それを基にした最適加工条件の解明に関しては、長尺マイクロ管の十字成形に関しては金型との摩擦抵抗増大によるマイクロ成形性の低下は確認することはできた。長尺管では摩擦の影響はより顕著になり、摩擦抵抗増大により材料流動が抑えられ管端部での局所的な増肉ならびに成形性の減少の原因となることを明らかにした。一方、T成形における座屈・しわ限界に対する材料物性の影響に関しては上記のとおり古典理論からの考察により裏づけを得ることができた。内圧負荷時の座屈限界に関しては今後の課題としている。長尺マイクロ管における材料流動、成形不良の現象解明の整理や最適加工条件の検討は徐々に進展しているが成果として公表までには至っていない。前年度の解析コンピュータ関連のトラブルによる研究の遅れを挽回するためにもより効率的な研究推進を図る。そのためにはまず積極的な従来の巨視的FE解析を活用し、迅速な研究の方向付けに生かす。並行して寸法効果解明に向けた検討に本格的に着手する。そのために必要なマイクロチューブの力学特性値、その微視的観察やマイクロ表面性状等の基礎データの収集について早期に研究分担者や研究協力者と緊密な連携をとって取り組み、当初の研究計画レベルまで進展できるように努める。超高圧発生装置と長尺マイクロ管用の金型を試作し、SUS304に集中して早期にハイドロ成形実験に着手し、データの収集に努める。

本研究では既報のマイクロ管初期長さの3.1倍長い初期長さ10mmのマイクロ長尺管を用いて、まず従来の巨視的有限要素法を用いてマイクロ十字成形解析を行った。その結果,摩擦係数が小さく良好な潤滑状態でも、成形部キャビティ内へ材料は流動できず、十分な張出し高さを実現させることは困難となった。マイクロ管の変形は管端部領域に集中して軸押込みによる圧縮による増肉が深刻になることを示した。(3)微細管では製造方法による制約からマイクロ化に伴い幾何学的厚肉化が進行することを現状の各種金属材料の微細管の製造可能範囲から整理し明らかにし、寸法効果とは異なる制約条件から金属管のマイクロハイドロ成形が難加工化する分析結果を示した。本年度計画していた超高圧発生装置の設計・試作が遅れている。摩擦の顕著な影響を解明するためには、長尺マイクロ管を用いる必要性を痛感したため、既報の3.1倍長い長尺管に変更した。さらにより高強度で微細なマイクロチューブのハイドロ成形実験を目指して、その可能な必要設計使用圧力を見積もるため、結晶レベルの微細な変形挙動まで調査できないがその成形加工条件の検討に十分利用できる従来の巨視的FE解析を行った。そのため、従来より解析も当然長時間を要していたが、突然に解析コンピュータの寿命によるブルースクリーンの発症で使用困難という不測の事態が生じ、最終的にデータの一部も消失した。そのため新規の解析コンピュータやハードディスクの交換と解析コンピュータ変更によるソフトのリース再契約、データ移植作業等に手間取って設計に必要な解析の大幅な遅れをきたした。現在では解析を再開し遅れを取り戻すべく推し進め、設計完了の見通しも得ている。材料流動、成形不良(破裂、座屈、しわ、変形の局所化)の現象解明、それを基にした最適加工条件の解明に関しては、長尺マイクロ管の十字成形に関しては金型との摩擦抵抗増大によるマイクロ成形性の低下は確認することはできた。長尺管では摩擦の影響はより顕著になり、摩擦抵抗増大により材料流動が抑えられ管端部での局所的な増肉ならびに成形性の減少の原因となることを明らかにした。一方、T成形における座屈・しわ限界に対する材料物性の影響に関しては上記のとおり古典理論からの考察により裏づけを得ることができた。内圧負荷時の座屈限界に関しては今後の課題としている。長尺マイクロ管における材料流動、成形不良の現象解明の整理や最適加工条件の検討は徐々に進展しているが成果として公表までには至っていない。前年度の解析コンピュータ関連のトラブルによる研究の遅れを挽回するためにもより効率的な研究推進を図る。そのためにはまず積極的な従来の巨視的FE解析を活用し、迅速な研究の方向付けに生かす。並行して寸法効果解明に向けた検討に本格的に着手する。そのために必要なマイクロチューブの力学特性値、その微視的観察やマイクロ表面性状等の基礎データの収集について早期に研究分担者や研究協力者と緊密な連携をとって取り組み、当初の研究計画レベルまで進展できるように努める。超高圧発生装置と長尺マイクロ管用の金型を試作し、SUS304に集中して早期にハイドロ成形実験に着手し、データの収集に努める。上記の「現在までの進捗状況」の欄で記載したとおり、マイクロ管の初期長さを長尺管に変更したことと、解析コンピュータの故障に伴う超高圧発生装置と長尺管用金型の設計・試作に遅れが生じた。次年度に早期に設計が完了する見込みである。