hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
硫黄酸化細菌抑制による地熱発電所冷却水系統の運転安定化

本研究では、地熱発電所の冷却水系統で発生する硫黄スケール量を、硫黄細菌の活動を抑制することによって大幅に減少させることを目的とした。地熱発電所における硫黄化合物の物質収支の計算を行い、系内に流入する硫化水素の約10%程度が酸化され、約2%が元素硫黄となることを明らかにした。硫化水素の酸化は、主に冷却塔において生じていた。冷却水系統の冷却塔、復水器、クーラー排水管から採取した硫黄スケール中には、多種多様な細菌が棲息しており、これらのスケールから硫黄酸化細菌の単離を行ったところ多数の硫黄酸化細菌株が得られた。さらに、地熱発電所の冷却水として用いられている河川の汚泥からも硫黄酸化細菌が単離された。これらの菌株の遺伝子解析を行ったところ、地熱発電所内に棲息する硫黄酸化細菌は、河川水起源であることが推定された。冷却塔、復水器等の各場所における優占種の推定を行ったところ、単離した菌株が実際の現場において優占種となっている可能性が高いことが示された。一方、冷却塔の底部や復水器内部の嫌気的な環境下から硫酸還元細菌が単離され、系内では硫黄化合物の酸化と還元の両者が同時に異なる場所で進行するような生態系が形成されていることが判明した。地熱発電所の冷却水系統で発生する硫黄スケール量を最小化する方法として、硫黄酸化細菌の活動を抑制する薬剤添加を検討・実施した。添加する薬剤として生分解性の高いグルタルアルデヒドおよびカチオン系界面活性剤G-50を選定した。小規模の現場試験の結果、これらの有効性が示されたため、地熱発電所で実際に添加試験を実施した。添加方法は、運転開始時にグルタルアルデヒドを添加し、運転期間中G-50を継続的に添加するものである。その結果、約2/3の期間しかG-50を添加できなかったにもかかわらず、1年間の運転期間で硫黄スケールの生成量を25%削減することができた。本研究では、地熱発電所の冷却水系統で発生する硫黄スケール量を、硫黄酸化細菌の活動を抑制することによって大幅に減少させることを目的としている。本年度においては、地熱発電所における硫黄化合物の物質収支の計算を行い、硫化水素の酸化場所の特定を行うとともに、地熱発電所内に蓄積された硫黄スケールを採取し、地熱発電所冷却水系統に棲息する硫黄酸化細菌を分離し、それらの特性評価を行った。その結果、地熱発電所内において酸化される硫化水素は、生産井から流入する硫化酸素のうち約10%程度であり、元素硫黄となるのは約2%程度であることが分かった。また、硫化水素の酸化は、主に冷却塔において生じていることも判明した。また、冷却水系統の冷却塔、復水器、クーラー配水管から採取した硫黄スケール中には、多種多様な細菌が棲息しており、とくに硫化水素酸化能を有した細菌が約半数を占めることが分かった。これらのスケールから硫黄酸化細菌の単離を行ったところ15種類の硫黄酸化細菌株が得られたす。さらに、地熱発電所の冷却水として用いられている河川の汚泥からは15種類の硫黄酸化細菌が単離された。これらの菌株から16s rDNAを抽出し、PCR-RFLP法により解析したところ、地熱発電所から単離された硫黄酸化細菌のうち数種は河川中に棲息する硫黄酸化細菌と同じ、あるいは近種のものであることが判明した。すなわち、地熱発電所内に棲息する硫黄酸化細菌は、冷却水として用いる河川水とともに発電所内に入りったものと推定された。

さらに、抽出した16s rDNAを用いて、DNAプローブを作成した。これらの菌株の中には、硫黄酸化細菌として一般的な菌株よりも、10倍以上の硫化水素酸化速度を有するものも確認された。この硫化水素酸化速度の大きな菌株における硫化水素酸化メカニズムは、硫化水素から逐次的に硫酸まで酸化されるもの、および硫化水素からチオ硫酸まで酸化され、そこから硫黄が生成するものという2種類が存在することが認められた。この後者のの菌株が硫黄スケール生成に大きく寄与しているもとと推定される。本研究では、地熱発電所の冷却水系統で発生する硫黄スケール量を、硫黄酸化細菌の活動を抑制することによって大幅に減少させることを目的としている。本年度においては、昨年度に単離された硫黄酸化細菌15種について詳細な検討を行うこととした。まず、昨年度にPCR-RFLP法により単離株は8種類に分類されたが、このうち7種類9菌株について、16S rRNA遺伝子を抽出し、遺伝子解析を行うことにより再分類および同定を行った。その結果、これらの菌株はBurkh olderia目に属する4種の細菌に分類されることが判明した。昨年度に実施したPCR-RFLPによる解析結果とは大きく異なるものであった。Burkholderia目の細菌は、これまでに硫黄酸化能力があることは報告されておらず、本研究の大きな成果である。なを、Burkholderia目の細菌が属するβ-proteobacteriaには硫黄酸化細菌も含まれることが知られている。この解析の結果、冷却水系統に存在する主要硫黄酸化細菌の固有遺伝子情報が明らかになり、各菌株固有の合成DNAプローブの作製が可能となった。これらの菌株のうち、昨年度において硫化水素からチオ硫酸まで酸化され、そこから硫黄が生成する菌株についてより詳細な酸化メカニズムの検討を行った。その結果、チオ硫酸の多くはテトラチオン酸に酸化されていることが確認された。すなわち、硫黄成分は徐々に酸化されているものの、完全酸化型である硫酸には向かわず、硫黄原子が繋がっていくポリチオン酸になることが見い出された。この過程において、元素硫黄が形成されると推測されるが、このメカニズムについては現在も検討中である。本年度においては、地熱発電所内に蓄積された硫黄スケールを再度採取し、その中に生育する微生物の全DNAを抽出し、PCR-DGGE法を利用してこれまでに単離した硫黄酸化細菌との比較を行い、冷却塔、復水器等の各場所における優占種の推定を行ったところ、従来単離してきた菌株が実際の現場において優占種となっている可能性が高いことが示された。また合わせて、地熱発電所冷却水系統のうち、嫌気的な環境下に棲息する硫酸還元細菌を分離し、それらの特性評価を行った。その結果、冷却塔の底部や復水器内部から硫酸還元細菌が単離され、系内では硫黄化合物の酸化と還元の両者が同時に異なる場所で進行するような生態系が形成されていることが判明した。16s rDNAを抽出し、PCR-RFLP法により解析した結果、地熱発電所から単離された硫酸還元細菌は冷却水として用いる河川水とともに発電所内に入ってきたものと推定された。これまで得られてきた知見をもとに、地熱発電所の冷却水系統で発生する硫黄スケール量を最小化する方法として、その主要原因となる硫黄酸化細菌の活動を抑制する薬剤添加を検討・実施した。
院内イントラネット上での電子シャウカステンシステムの構築とその活用

昨年構築した、病棟と手術室、検査室、医局を結ぶ当科専用のイントラネットに、今年は外来も接続された。そこで昨年から行っている病棟での入院患者情報のネットワークデータベース活用を、退院後の外来患者の診察にも広げると共に、外来患者専用の医療情報データベースも作成し、効率的な治療や研究に役立てている。また、患者、学生、看護婦、医師、それぞれにwwwで各種情報の提示も昨年から行っていたが、院内イントラネットの仕組みや活用状況、ネットワークでの事故や犯罪を防ぐための方法などの情報も今年から載せている。当科でのイントラネット活用が進む中、ネットワーク使用者にイントラネットの長所や現状を知ってもらい、更なる活用を進めてもらう事と、医療情報をネットワークで扱うことの危険性やそれを回避する方法を知ってもらい、セキュリティーに対する意識を向上する事を目的としており、実際に現在までネットワークに関する大きなトラブルは起きていない。そして遠隔端末操作ソフトを使用し、ネットワーク上の離れた端末の画面をキャプチャーする事で、医局など離れた端末から、検査室の検査の進行状況などを確認することも可能になった。外来患者用の端末では診察進行状況に関する情報提示も行っており、その確認も可能であった。手術室と医局に双方向映像音声通信装置を設置し、手術室からは手術の顕微鏡映像や内視鏡映像、手術支援機器のモニター映像、各種電気刺激結果や術者の声を送信し、医局でそれらを見たスタッフが映像や音声で手術に関する指導を行うシステムも構築した。イントラネットでは安全で十分な速度の回線利用が可能で、遠隔手術指導に十分な画質での双方向映像通信が可能であった。昨年からの研究で、実際の医療現場での、非常に先進的で有効なイントラネットの活用が行えた。今後も、新しい技術や医療機器のネットワークでの積極的な活用を進めていきたい。まず、院内に既存の光ファイバー通信網を利用し、当科専用の光ファイバー対応のHUBと各部署ごとのHUB、各部屋への配線と情報コンセントの設置で、病棟と手術室、検査室、医局を結ぶネットワークを構築した。当初は病院内で構築中のネットワークを利用し、その中でサブネットを構築する予定であったが、それはインターネットと接続されており、この研究では患者情報を扱うため、安全性の問題から、新たなネットワークを組むことになった。医局のMacintoshで、WWWとFTP、データベースのサーバーソフトを立ち上げ、TCP/IPで接続された各部署の端末からはブラウザやFTPソフトでアクセスするイントラネットを構築した。ネットの内容は患者用、学生用、看護婦用、医師用に分かれ、患者用以外はIDとパスワードでアクセス制限されている。患者用としては、病棟の待合い室に専用のコンピュータが設置されており、ビデオや音声を含む、脳神経外科の検査や看護、疾患についての分かりやすい情報が常時提示され、データベースと連動したアンケートも行っている。学生用は、臨床実習の学生用の講義に関する情報を提示しており、講義の後でも自由に学生が学習できる。看護婦用は、看護研究などに利用している。そして医師用ネットでは、検査室の端末にデジタルで送られたMRIやCT、それら三次元再合成像などの画像情報を加工し、サーバーにFTPで送り、主訴や経過、検査情報などは病棟から受け持ち医がブラウザからデータベースに入力し、患者データベースを作製し、手術やカンファレンス、症例検討などに活用している。また、検査や治験、手術に関する詳しい情報も提示し、患者への説明に活用している。
酵母の栄養シグナル伝達経路ＴＯＲＣ１活性を指標とする大豆ペプチドの生理特性解析

大豆タンパク質の加水分解物は、さまざまな生理機能を持つことが知られている。本研究では、大豆ペプチド中に含まれる3種類のジペプチド(Lys-Ala、Ser-Tyr、Val-Lys)が、栄養シグナル伝達経路TORC1の活性化状態やリピッドボディー形成、ならびに翻訳開始に及ぼす影響について、酵母を用いて検討を行った。その結果、3種類のジペプチドはTORC1の活性化状態には影響を及ぼさなかった。しかしながら、培地中の窒素源を制限した状態において、Lys-AlaならびにVal-Lysが細胞内の脂質代謝や翻訳開始に影響を及ぼすことを見いだした。前年度の研究で、大豆ペプチドに含まれるジペプチドは、Sch9のリン酸化を指標として検討した限りにおいてはTORC1活性に影響を与えなかった。しかしながら、低窒素源培地(SD-N)にLys-AlaやVal-Lysを添加すると、Sch9タンパク質レベルの減少が観察された。Sch9欠損株では菌体内でのリピッドボディの形成が強く抑制されることが報告されていることから、今年度はジペプチド含有培地で生育させた酵母のリピッドボディ形成について検討を加えた。その結果、Lys-AlaやVal-Lysを添加したSD-N培地で培養すると、リピッドボディの形成が抑制された。一方、前年度の研究では、TORC1活性はSch9のリン酸化に伴うバンドシフトの有無で評価していた。Sch9は複数のリン酸化部位を持つので、TORC1によるリン酸化を特異的に検出するため、Sch9の疎水性モチーフ内のThr残基の特異的リン酸化抗体の作成を試みた。しかしながら、抗体作成中に免疫動物が死亡し、Thr残基のリン酸化抗体を作成することができなかった。そこで、これらのジペプチドがTORC1の局在性に及ぼす影響について、TORC1のコンポーネントであるTco89にGFPタグを付加したTco89-GFPを用いて観察した。しかしながら、これらのジペプチドはTco89-GFP、ならびにSch9-GFPの局在性に影響を与えなかった。以上の結果から、大豆ペプチドに含まれるジペプチドLys-AlaならびにVal-Lysは、低窒素源条件下ではSch9のタンパク質レベルを減少させるとともに、細胞内の脂質代謝に影響を及ぼす可能性が示唆された。大豆ペプチドは、動物細胞において脂質代謝改善作用などが知られており、大豆を利用した栄養食品やダイエット食品などが多く市販されている。本研究では、大豆ペプチドのもつ生理作用を、栄養シグナル伝達経路(TORC1経路)に及ぼす影響に着目して明らかにすることを目的としている。すなわち、これまでの研究から、酵母を大豆ペプチドを窒素源として培養すると、細胞内でのリピッドボディー(脂肪滴)の形成が著明に抑制されること、ならびに中性脂肪(トリグリセリド)含量が顕著に低下するという結果を得ている。一方、酵母TORC1の基質であるSch9を欠損させると、菌体内でのリピッドボディーの形成が強く抑制されることが報告されている。そこで本研究では、大豆ペプチドが酵母TORC1活性に及ぼす影響を、Sch9のリン酸化状態と、TORC1の細胞内局在性を指標に評価することにした。本年度は、HepG2細胞において脂質代謝改善作用が報告され、大豆ペプチド中に含まれる3種類のジペプチド(Lys-Ala、Ser-Tyr、Val-Lys)について検討を行った。酵母の培養には、炭素源としてグルコース、窒素源としてyeast nitrogen base(YNB)を用いた最小培地を用いた。YNB中の硫酸アンモニウム濃度を制限した低窒素源培地(SD-N培地)と、通常の硫酸アンモニウム濃度のSD培地に、0.01%、あるいは0.02%のジペプチドを添加し、HAタグを付加したSch9(Sch9-5HA)を持つプラスミドを導入した酵母を培養し、Sch9のリン酸化状態を検討した。その結果、3種類のジペプチドはいずれも、SD培地、SD-N培地において、Sch9のリン酸化状態には影響を及ぼさなかった。しかしながら、SD-N培地にLys-Ala、Val-Lysを添加した培地で培養した酵母ではSch9の発現レベルが低下していた。本年度の研究計画では、大豆ペプチド中に含まれる3種類のジペプチドが、TORC1活性にどのような影響を与えるかについて検討する予定であった。培地中の窒素源濃度を変えた条件で検討を行った結果、ジペプチドそのものはSch9のリン酸化状態を指標として検討した限りにおいてはTORC1活性に影響を与えなかった。TORC1活性については、「今後の研究の推進方策」欄にも記したが、Sch9の疎水性モチーフ内のThr残基のリン酸化に焦点を絞って検討を行うとともに、Sch9以外の指標についても検討を進めて行く必要がある。しかしながら、興味深いことに、ジペプチドのうちLys-AlaとVal-Lysを添加した条件では、Sch9のタンパク質レベルの減少が観察された。

遺伝的にSch9を欠損させると、菌体内でのリピッドボディーの形成が強く抑制されることが報告されていることから、このことは大豆ペプチド中に含まれるジペプチドの脂質代謝に及ぼす影響の解明への新たな手がかりになると評価できる。本年度の研究によって大豆ペプチド中に含まれるジペプチドのうち、Lys-AlaとVal-LysがSch9のタンパク質レベルを低下させる効果を持つ可能性を見いだすことができた。Sch9欠損株ではリピッドボディーの形成が強く抑制されることから、これらのジペプチド含有培地で生育させた酵母のリピッドボディー形成について検討を加える。また、Sch9のリン酸化を指標とした解析では、ジペプチドの有無はTORC1の活性に影響を与えていないと考えられた。しかしながら、現段階で観察しているSch9のリン酸化は、Sch9のリン酸化に伴うバンドシフトの有無で評価している。Sch9は複数のリン酸化部位を持つので、TORC1によりリン酸化を受ける疎水性モチーフ内のThr残基のリン酸化抗体を作成し、ジペプチドによるリン酸化の有無を精査する。また、Sch9に加え、Npr1のリン酸化やオートファジーの誘導などについても合わせて検討を行う。さらに、ジペプチドがTORC1の細胞内局在性に及ぼす影響についても検討を行う。具体的には、TORC1のコンポーネントであるTco89やKog1とGFPを融合させたレポーター遺伝子を構築し、それらを発現させた酵母を用いて、ジペプチドの有無でのTORC1の細胞内局在性を観察する。平成25年度の研究経費は162万円(繰り越し金を含む)である。平成25年度では、Sch9の疎水性モチーフ内のThrのリン酸化抗体の作成を行い、ジペプチドの有無がTORC1活性に及ぼす影響について精査する予定である。そこで、そのリン酸化抗体の作成を外部業者に依託する。抗体の作成費用が概算で45万円かかる。その他の経費としては、ジペプチド、ならびに一般試薬類(42万)、レポーター遺伝子作成に係る試薬類(30万)、ウエスタンブロッティングに必要な試薬類やメンブレンの購入(20万)、プラスチック器具類(15万)、学会出張旅費(10万)を予定している。
慢性肉芽腫症患児好中球における一酸化窒素とプロテアーゼの関係について

【目的】活性化酸素がまったく産生されない慢性肉芽腫症(CGD)患者にスルファメトキサゾール-トリメトプリム合剤を投与したときにみられる臨床的改善の機序を一酸化窒素(NO)の代謝の面から探ることである。今年度はフローサイトメトリーを用いて、ブドウ球菌貧食刺激をしたCGD患児好中球中のNOを測定した。【方法】(1)CGD患児の全血200μlにPBS浮遊ブドウ球菌850μlを加える。DAF-2 DA(2μl)をPBSで50μlに希釈したものを加えて全量1,000μlとする。(2)健康成人の全血200μlにブドウ球菌850μlを加える。NADPH oxidase阻害剤であるdiphenyleneiodonium (DPI) 10μM、20μMと活性酸素消去剤であるglutathione (GSH) 6.25mM、12.5mMをそれぞれ加えて全量を1,000μlとした。(1)、(2)とも90分インキュベーションして、時間経過後溶血処理をしてフローサイトメトリーで測定した。【結果】(1)CGD患児好中球中のNO産生量は成人コントロールの半分であった。(2)DPI処理後の健康成人好中球中のNO産生量はDPIを添加しなかった群と比較して1/3まで減少した。GSH処理後の健康成人好中球中のNO産生量はGSHを添加しなかった群と比較しても有意差はなかった。【考察】ブドウ球菌貧食刺激をしたCGD患児好中球中のNO産生量が低下している理由としてNADPHoxidaseの酵素活性が低下していることが関与していると予測した。その仮説に基づいてDPIを健康成人好中球に添加した結果、好中球NO産生量は有意に抑制された。以上の結果から、CGD患児は活性酸素産生能だけでなくNO産生能も低下していることがわかった。この原因としてNADPH oxidaseの活性低下が関与していると考えた。【目的】活性化酸素がまったく産生されないCGD患者にST合剤やインターフェロンγを投与したときにみられる臨床的改善の機序を過酸化水素とNOとproteaseとの代謝の面から探ることである。今年度は関西医科大学小児科研究室に現有のフローサイトメトリーを用いて、好中球過酸化水素産生量を新しい過酸化水素を検出する試薬であるを使用して測定した。なおHPFはOH^-,ONOO^-をAPFはOH^-,ONOO^-,OCl^-だけ検出する試薬である。【方法】健康成人の全血100μlにPBS浮遊ブドウ球菌850μlを加える。HPFあるいはAPF(2μl)をPBSで50μlに希釈したものを加えて全量1,000μlとする。30分インキュベーションする。時間経過後溶血処理をしてflow cytometerにかける。【結果】ブドウ球菌を添加してインキュベーション後無刺激と比較してHPFは1,658倍蛍光強度が増加した。またNO阻害剤のL-NAMEを添加して後は540倍と阻害された。これはONOO^-分が消去されたため蛍光強度が減少したと考えられた。同様にAPFはブドウ球菌刺激により489倍増加し、L-NAME添加により230倍まで阻害された。【考察】APFあるいはHPFを使用することにより全血を用いた好中球中の過酸化水素を測定することができた。しかもL-NAMEでNOによる影響を消去することができることを確認した。今後はCGD患児の血液をAPFあるいはHPFを使用して測定することにより、どの過酸化水素の産生が減少しているか明らかにしていく予定である。

GSH処理後の健康成人好中球中のNO産生量はGSHを添加しなかった群と比較しても有意差はなかった。【考察】ブドウ球菌貧食刺激をしたCGD患児好中球中のNO産生量が低下している理由としてNADPHoxidaseの酵素活性が低下していることが関与していると予測した。その仮説に基づいてDPIを健康成人好中球に添加した結果、好中球NO産生量は有意に抑制された。以上の結果から、CGD患児は活性酸素産生能だけでなくNO産生能も低下していることがわかった。この原因としてNADPH oxidaseの活性低下が関与していると考えた。
イランカスピ海沿岸地域における消化管がんの宿主・環境要因の研究

【目的】イランカスピ海沿岸地域(カスピ海南東バボール市)において、消化管がんに関する国際エコロジカル研究、食道がん・胃がん・大腸がん症例と病院対照研究を行ない、宿主要因および生活習慣要因について調べ、当該がんの予防、コントロールに資する。【対象と方法および結果】1.国際エコロジカル研究2004年夏、地域住民130名(男性50、女性80)(年齢30-80歳)をリクルートして、生活習慣と食生活に関する情報を質問票で入手した。呼気UBT陽性率、血中ピロリ菌(Hp)IgG抗体陽性率、ペプシノゲン陽性率は、いずれも日本人の数値より高かった。尿中塩分、カリウム排泄量は日本人と大差がなかった。胃がんSMRは男性で83(vs100日本)、女性で138であるが、これはHP感染率、生活習慣・食生活、医療レベル、検診制度などと関連していよう。現在、白血球層を用いたHLA、HP感染・炎症サイトカインなどに関する遺伝子多型を解析して、宿主要因と環境要因の交互作用を調べている。2.食道がん・胃がん・大腸がん症例対照研究バボール市および近郊において、胃がん症例133例(男96例、女37例)、食道がん症例45例(男33例、女12例)、大腸がん症例22例(男13例、女9例)、共通対照群135例(男74例、女61例)を収集した。現在、胃がん症例対照研究については、症例・対照群に対して生活習慣・食生活調査を行ない、UBT、血清成分を4分注して、Hp IgG抗体、ペプシノゲンテスト、血清脂質マーカー、抗酸化物質分析に関して、解析を試みている。その他の部位のがんについては、しばらく症例・対照の収集を継続する。白血球層を用いたHLA、Hp感染・炎症サイトカインなどに関する遺伝子多型を解析して、宿主要因と環境要因の交互作用も調べる。イランカスピ海沿岸地域における食道がんおよび胃がんに注目した疫学研究を行ない、当該がんの予防に資する。まず、平成16年度の初めに、イランカスピ海沿岸において宿主要因および宗教、社会階層などの社会経済的要因、飲酒、喫煙、身体活動などに関する生活習慣調査票(LSQ)および食品リスト、ポーションサイズ、摂取頻度からなる半定量食物摂取頻度調査票(SQFFQ)を開発した。平成16年8月に一般住民など130名(男50名、女80名)を対象にして、LSQおよびSQFFQ調査を実施し、呼気、血液、尿および便を採集して国際エコロジカル研究を行なった。すなわち、呼気に関してはウレアーゼテスト、血液に関してHp抗体、ペプシノゲン、脂質関連マーカー、抗酸化物質などを分析し、尿は塩分などの排泄量、便はpH、突然変異原性分析、便中金属、胆汁酸分析、腸内菌叢およびHpのPCR分析などを実施し、わが国と当該地区との国際比較を行なった。なお、Hpの遺伝子多型の分析も実施している。現在、当該地区における食道がんおよび胃がんの症例対照研究を行なっている。採取した血液の血清成分を4分注して、Hp抗体、ペプシノゲン、血清脂質マーカー、脂肪酸濃度・組成分析、抗酸化物質分析などを実施する。白血球層を用いて薬物代謝酵素、アルデヒド脱水素酵素、脂質代謝酵素、サイトカインなどに関する遺伝子多型を解析して、宿主要因の関与を調べる。1年間に胃がん症例100例(男女合計)、大腸がん症例100例、病院対照群それぞれ100例を目標に症例対照研究の実施している。

すなわち、平成17年19年までの3年間で、胃がん症例300例、大腸がん症例300例、それぞれの対照群を300例づつ収集する。イランカスピ海沿岸地域における食道がん、胃がんおよび大腸がんに注目した疫学研究を行ない、当該がんの予防に資する。まず、平成16年度の初めに、イランカスピ海沿岸において宿主要因および宗教、社会階層などの社会経済的要因、飲酒、喫煙、身体活動などに関する生活習慣調査票および食品リスト、ポーションサイズ、摂取頻度からなる半定量食物摂取頻度調査票を開発した。平成16年8月に一般住民など130名(男50名、女80名)を対象にして、生活習慣調査票および半定量食物摂取頻度調査票調査を実施し、呼気、血液、尿および便を採集して国際エコロジカル研究を行なった。すなわち、呼気に関してはウレアーゼテスト、血液に関してHp抗体、ペプシノゲン、脂質関連マーカー、抗酸化物質などを分析し、尿は塩分などの排泄量、便はpH、突然変異原性分析、便中金属、胆汁酸分析、腸内菌叢およびHpのPCR分析などを実施し、わが国と当該地区との国際比較を行なった。なお、Hpの遺伝子多型の分析も実施している。現在、当該地区における食道がんおよび胃がんの症例対照研究を行なっている。採取した血液の血清成分を4分注して、Hp抗体、ペプシノゲン、血清脂質マーカー、脂肪酸濃度・組成分析、抗酸化物質分析などを実施する。白血球層を用いて薬物代謝酵素、アルデヒド脱水素酵素、脂質代謝酵素、サイトカインなどに関する遺伝子多型を解析して、宿主要因の関与を調べる。1年間に食道がん症例100例(男女合計)、胃がん症例100例、大腸がん症例100例、病院対照群それぞれ100例を目標に症例対照研究を実施しているが、これまで食道がん症例8例(男女合計)、胃がん症例38例、大腸がん症例5例、病院対照群それぞれの病院対照群を収集した。目標対象数の収集を達成すべく働きかけており、研究は順調二進捗している。なお、平成18年1月には、イランの共同研究者を招聘して、進捗状況、対象数収集の方策などに関する研究打ち合わせを行なった。イランカスピ海沿岸地域において、食道がん、胃がんおよび大腸がんに注目した国際エコロジカル研究、症例対照研究を行ない、当該がんの予防とコントロールに資する。平成16年8月に一般住民など130名(男50名、女80名)を対象にして、宿主要因および宗教、社会階層などの社会経済的要因、飲酒、喫煙、身体活動などに関する生活習慣調査および食生活調査を実施し、呼気、血液、尿および便を採集し、胃がん・大腸がんに関する国際エコロジカル研究を行なった。呼気を用いてウレアーゼテスト、血液はピロリ菌(Hp)抗体、ペプシノゲン、脂質関連マーカー、抗酸化物質などを分析し、尿はナトリウム、カリウムなどの排泄量、便はpH、突然変異原性分析、便中金属、胆汁酸分析、腸内菌叢およびHpのPCR分析などを実施し、わが国と当該地区との国際比較を行なった。なおHpの遺伝子多型の分析も実施している。現在、当該地区における食道がん、胃がんおよび大腸がんの症例対照研究を行なっているが、食道がん症例27例(男女合計)、胃がん症例101例、大腸がん症例15例、それぞれの病院対照群を収集している。白血球層を用いてHLA、薬物代謝酵素、アルデヒド脱水素酵素、脂質代謝酵素、サイトカインなどに関する遺伝子多型を解析して、宿主要因の関与を調べる。
女子中等教育の普及・拡大と地域的展開に関する史的研究

本研究では、実科高等女学校の府県立への昇格と高等女学校への組織変更について研究を進めた。まず、研究を進めるにあたっての主たる作業として、史料の調査・収集を行い(国立公文書館、新潟県等)、収集した史料の分析を同時並行して進めた。本研究期間内では、新潟県佐渡郡において郡立・県立昇格と組織変更の誘致合戦を展開した町村の抗争に関する考察を全国学会で発表し、現在論文化を進めている。暫定的な結論を述べるならば、実科高等女学校の昇格と組織変更には、設置する町村自体のニーズや近隣町村との誘致合戦、町村と府県との関係が強く反映されるため、いくつかのパターンが存在していたことが明らかとなった。今年度は、先行研究の検討と基本文献・史料調査、および収集した文献・史料の「仮目録」作成期間と位置づけた。まず、本研究課題採択前こ収集した関連文献・史料のなかで直接的に本採択課題の対象となるものを抽出を予定どおりに行った。次に、本採択課題について、現在までの研究の到達点を再度確認するための先行研究の検討、基本文献・史料の調査・収集について、予定どおり行った。とりわけ、史料の調査・収集については、中央の史料として国立公文書館所蔵の「高等女学校設置廃止認可」関係簿冊、地方の史料として群馬県立文書館(主に大正から昭和戦前期の県会議事速記録と地元新聞)、和歌山県立文書館(主に大正から昭和戦前期の地元新聞や県議会関係史料)、新潟県立文書館(主に大正から昭和戦前期の地元新聞や県議会・佐渡郡会議事速記録等)では、直接現地に赴いて生の史料の閲覧・収集を行うことができた。3年計画の1年目であったが、当初の計画通り、1年目は所蔵史料・文献の整理と新たな史料・文献の調査・収集を中心に作業を進めることができ、おおむね順調に進展している。本年度は、昨年度実施した国立公文書館、群馬県立文書館、和歌山県立文書館、新潟県立文書館における史料調査において収集した実科高等女学校の組織変更に関する史料の分析と整理を中心に研究を進めた。これらの資料の分析作業を進める中で、とりわけ新潟県において興味深い事態が生じていたことを確認したため、本年度は再度新潟県において悉皆調査をおこない、新たな史料を収集した。具体的には、新潟県の佐渡郡における実科高等女学校の設置、郡立移管、県立移管をめぐる県・郡・町村の激しい対立に関する史料である。こうした事例は全国的にみられたものだったと思われるが、地域の出来事であるため、残念ながら史料的な裏付けが難しいことが少なくない。そうした中で佐渡郡の事例は郡役所史料や郡会議事録なども残っているため、具体的な分析が可能と考えている。この成果は、来年度の全国学会で発表する予定である。他には来年度予定している福井県では、県立実業女学校が存在していたこと、南条郡武生町が町立高等女学校と町立実科高等女学校を設置していたことなどに関する史料調査・収集を予定している。今年度の成果については、収集した史料の分析と整理を中心に継続的に進めている関係でほとんど無い状況ではあるが、本研究課題に直接関係するものとしては、本研究課題の先行研究にもあげている書籍の書評をおこなった。この書評の中で、著者が明らかにしていない点について、本研究で調査・収集した成果をもとに言及した。本研究をスタートして2年が経過し、作業としてはおおむね順調に進んでいると考えている。歴史研究の主たる作業となる基本文献や史料の調査・収集が順調におこなえているからである。とりわけ新潟県での調査は、佐渡郡内での実科高等女学校昇格をめぐる激しい対立とその後の顛末に関する史料を収集することができ、当時の郡や町村における中等教育機関に対する認識や位置づけを明らかにするうえで貴重な事例であると考えている。本年度は、昨年度実施した新潟県立文書館における史料調査で収集した実科高等女学校の郡立・県立移管をめぐる地域間の誘致合戦に関する史料の分析と整理を中心に研究を進めた。これらの分析を進める中で、とりわけ佐渡郡で繰り広げられた実科高女の郡立移管、県立移管をめぐる金沢村と相川町による激しい誘致合戦の顛末に注目し、日本学習社会学会第14回大会(国士舘大学)で発表し、次のような考察を行った。町村地域の学校を郡立や県立に組織変更することは、町村立で学校を運営するよりも財政負担の削減につながることはもちろんであるが、それ以上に「町益」「村益」、言い換えれば「名誉心」や近隣町村との「競争意識」が大きく作用していたと考えられる。こうした「名誉心」や「競争意識」を充足させることこそが学校誘致の意義であり、今回とりあげた地域抗争の大きな原動力のひとつとなっていたことは間違いない。地域の女子教育発展もさることながら、このような「町益」「村益」を充たすためには、全村を挙げて政友会に入党し、郡会議員の身柄を監禁・争奪までした金沢村、芸者をスパイとして利用した相川町にように、目的達成のためには思想・主義をもかなぐり捨て、手段を選ばずに行動するという貪欲さがみられた。金沢村や相川町のような事例は、決してと祝なものではなく、程度の差こそあれ全国的に行われていたこともまた事実であった。今後の課題として、他地域でも同様の事例が多数存在していたことを確認しているので、引き続き実科高女の郡立・県立への組織変更を切り口として、昇格や組織変更という目的を達成するための町村地域の動向・戦略・抗争などを調査・分析することで、近代日本の地域と学校をめぐる関係史を考察し、現代の教育問題対応への一助としたいと考えている。

本研究では、実科高等女学校の府県立への昇格と高等女学校への組織変更について研究を進めた。まず、研究を進めるにあたっての主たる作業として、史料の調査・収集を行い(国立公文書館、新潟県等)、収集した史料の分析を同時並行して進めた。本研究期間内では、新潟県佐渡郡において郡立・県立昇格と組織変更の誘致合戦を展開した町村の抗争に関する考察を全国学会で発表し、現在論文化を進めている。暫定的な結論を述べるならば、実科高等女学校の昇格と組織変更には、設置する町村自体のニーズや近隣町村との誘致合戦、町村と府県との関係が強く反映されるため、いくつかのパターンが存在していたことが明らかとなった。3年計画の2年目は、1年目に収集した文献・史料等を整理・分析して学会・研究会等での発表を予定している。和歌山県と新潟県で興味深い事例を確認できたため、両県を事例としてそれぞれの研究発表を行い、2本の論文化を目指したいと考えている。来年度で最終年となるため研究の総括をおこなう。新潟県の事例を全国学会で発表し論文投稿をおこなうとともに他の調査によって収集した史料の公開準備する予定でいる。ただし、公開に制限を設けている文書館もあるため、すべてを公開することは難しい状況である。また、最終年ではあるが、福井県において興味深い事例が確認できたので史料の調査・収集をおこなう予定でいる。他府県でも確認すべき事例がでてきた場合には、調査・収集をおこなう予定である。教育学予定していた資料調査・収集のための旅費が、校務のため1回分実施できなかったことより生じたものである。複数回の出張を予定していた時期に転職したため、当初の計画を実行できなくなった。実施できなかった資料調査・収集のための旅費として使用することを計画している。次年度は研究総括が中心的作業となるが、前年度にやり残した史料調査も並行しておこなう。
胎児栄養膜細胞の分化・浸潤における微小管制御因子スタスミンの機能解析

胎盤形成において胎児由来栄養膜細胞の分化と子宮内膜への浸潤は、必須の過程である。栄養膜細胞における微小管制御因子スタスミンの発現をノックダウンすると、分化刺激による絨毛性ゴナドトロピン(hCG)産生が減少し、また、形態学的分化である栄養膜細胞の融合(シンシチウム化)も抑制された。これら細胞にスタスミンを強制発現させるとhCG産生及びシンシチウム化が回復した。さらに、スタスミン発現の抑制により、栄養膜細胞の増殖・浸潤能が低下したことから、胎盤形成に不可欠な栄養膜細胞の増殖、浸潤及び分化をスタスミンが調節することを明らかにした。胎盤(絨毛)を構成するシンシチオトロホブラスト(SyncytioT)は、単核のサイトトロホブラスト(CytoT)が分化・融合(シンシチウム化)した多核の栄養膜細胞であり、妊娠維持に不可欠な絨毛性ゴナドトロピン(hCG)やプロゲステロンを分泌する。微小管制御因子として知られるスタスミンは、未分化なCytoTで発現し、CytoTが分化したSyncytioTではその発現がみられない。絨毛癌細胞(BeWo細胞)や単離した栄養膜細胞へのcAMPアナログ(ジブチリルcAMP)処置によりSyncytioTへの分化をin vitroで再現することが可能である。そこで、この分化モデルを用いてSyncytioTへの分化過程におけるスタスミンの役割をhCGβの産生や細胞融合を指標として解析した。BeWo細胞と妊娠初期の胎盤組織から単離した栄養膜細胞では、ジブチリルcAMP処置によりhCGβの産生が高進し、この分化と共にスタスミンの発現は低下した。また、BeWo細胞では分化刺激により細胞融合マーカーのシンシチンの発現高進と細胞融合による多核の細胞が多くみられた。しかし、siRNAにより予めスタスミンの発現を抑制したBeWo、単離栄養膜細胞では、分化刺激によるhCGβ産生が抑制された。BeWo細胞では、スタスミン発現抑制によりシンシチンの発現低下と多核細胞数の減少がみられた。さらに、テトラサイクリンに応答してスタスミンの発現が誘導されるBeWo細胞を作製し、分化に対するスタスミン強制発現の効果について検討したところ、スタスミンsiRNA処置により低下したhCGβ産生及びシンシチン発現は、スタスミンの発現誘導により回復した。以上の結果より、胎盤形成に不可欠な栄養膜細胞の分化にスタスミンが関与することを明らかとした。今後は、栄養膜細胞の子宮内膜への浸潤におけるスタスミンの役割について解析していく予定である。胎児由来栄養膜細胞は、子宮内膜の脱落膜組織中のらせん動脈血管内皮に浸潤し、胎児・母体間での物質交換を開始する。この浸潤過程の異常は、妊娠高血圧症などの病態と密接に関連することが知られている。今年度は、栄養膜細胞の浸潤における微小管動態調節因子スタスミンの役割について解析した。なお、栄養膜細胞の浸潤を評価するためのモデルとして、トランスウェルのフィルター上に脱落膜細胞を播種した系を作製した。本実験進行中に同様のモデルが、他の研究グループからも発表された(Spessotto et al., 2006J Cell Sci. 119 : 4574)。絨毛癌細胞株(BeWo、JEG-3)、絨毛外栄養膜細胞株(HTR-8/SVneo)、妊娠初期の絨毛組織より単離した栄養膜細胞におけるスタスミン発現をsiRNAにてノックダウンし、浸潤への影響について検討したところ、コントロールsiRNAを処置した対照群と比較して、スタスミン発現の抑制によりこれら用いた全ての細胞の浸潤が抑制された。栄養膜細胞では、ゲラチナーゼ活性を有するメタロマトリックスプロテナーゼ(MMP)-2、-9が子宮内膜への浸潤に関与していることを示唆する報告があるため、スタスミン発現抑制時の培養メディウム中のMMP-2及びMMP-9の活性をゲラチンザイモグラフィー法により検討したが、スタスミンのノックダウンは、これら細胞のMMP-2、-9活性に対して影響しなかった。また、BeWo、JEG-3、HTR-8/SVneo細胞の増殖に対するスタスミンノックダウンの影響について検討したところ、上記の浸潤アッセイと比較するとその作用は弱いものの、有意な細胞増殖の抑制効果がみられた。以上より、ヒト栄養膜細胞に発現するスタスミンは、胎盤形成に不可欠な栄養膜細胞の浸潤、増殖および、前年度明らかにしたようにシンシチオトロホブラストへの分化に関与する因子であることが明らかとなった。
記憶性の通信路に適した誤り訂正符号と反復復号法に関する研究

今期前半は、本研究プロジェクトの最終年度として、論文"バースト誤り通信路に適した反復復号"執筆を中心に行った。この論文は本研究プロジェクトで得られた種々の成果(隠れマルコフ通信路に適した反復復号、2次元バースト通信路に適した反復復号法)をまとめたものであり、本研究の総括的な意味合いを持つ論文である。同論文は、平成17年2月号の電子情報通信学会論文誌に採録されている。また、本年度の後半では、今後の研究の新しい方向性を見いだす取り組みをいくつか行った。そのひとつとして、記憶性の通信路に適した符号化の問題が挙げられる。本研究では特に復号法に焦点を定めて研究を進めてきたが、復号特性を決めるのは復号法だけではなく、符号化も重要である。LDPC符号において、列順序を適切に定めるとそのバースト訂正能力を向上させることが可能であることが本年度後半の研究により明らかとなった。この成果は、電子情報通信学会情報理論研究会において発表済みであり、現在、国際会議に投稿中である。この方向の研究はまだ緒がつけられた段階だがひとつの有望な方向性が見いだせたと考えている。この3年間における本研究プロジェクトの総括を以下に述べる。当初、アイデアだけであった反復復号法と通信路状態推定器の組み合わせは、隠れマルコフ通信路、2次元バースト通信路、有色ガウス雑音通信路などの通信路で有効であることが本プロジェクトにおいて実証された。これらの成果に関連して他の研究者による関連研究が始まっている。このように本プロジェクトにおいて当初の目標である記憶性の通信路における復号法の開発と評価はほぼ実現されたと考えている。ただし、通信路パラメータの推定など残された問題もいくつかあり、これらに関しては今後引き続き継続して研究を進めていく必要がある。さらに、より高度な復号器を構成するには、学習理論など他分野との連携も必要になってくることが予想される。これらの課題は将来、研究されるに値する問題だと考えている.今期に遂行した研究活動の主たるところは、1)前年度にほぼ完成していた隠れマルコフモデルに基づく反復復号法の研究とりまとめとそれに関する論文執筆・投稿、2)有色ガウス雑音通信路に適した復号法の開発とその性能検証である。本年度に開発・評価した有色ガウス雑音通信路に適した復号アルゴリズムは、sum-product復号法が出力する一時的復号結果(暫定復号語と呼ぶ)を利用して近似通信路尤度値を計算することにより、既存のsum-product復号法を記憶ある通信路用に拡張したものとなっている。言い換えると、提案復号法は、通信路確率モデルに基づく近似尤度値計算器と復号器の協調動作に基づいている。本プロジェクトのアプローチは、通信路モデルを復号器に内蔵し、その通信路モデルに適した推論アルゴリズム、例えば、隠れマルコフモデルに対するBCJRアルゴリズム、平均場近似などの事後確率計算アルゴリズムをsum-productアルゴリズムに組み合わせることにより、通信路特性を十分に考慮に入れた復号を可能にしようというものである。本年度に主として取り組んだ有色ガウス雑音通信路において、その雑音状態の推定にはカルマン平滑器を利用した。本年度の本課題に関する研究の流れを以下にまとめる。本年度の前半では、復号アルゴリズムの理論的検討・予備実験を行った。この予備実験で理論の妥当性をチェックした後、復号シミュレータの開発を行った。具体的には、通信路モデルと提案復号アルゴリズムをC言語で記述し作成した。購入したPCによりシミュレーションに基づく復号器の性能評価を行った。その結果、提案方式が既存の方式と比較して復号性能で優位に立つことが実証された。本研究の成果の一部を、昨年、10月に西安で開かれた国際会議International Symposium on Communications, International Symposium on Information Theoryにて発表した。この結果は現在、論文誌に投稿中である。今期前半は、平成14年度に行った研究である"有色ガウス雑音通信路に適した復号法の開発"の仕上げと論文執筆を中心に行った。この有色ガウス雑音通信路に適した復号アルゴリズムは、sum-product復号法が出力する一時的復号結果(暫定復号語と呼ぶ)を利用して近似通信路尤度値を計算することにより、既存のsum-product復号法を記憶ある通信路用に拡張したものとなっている。この成果は、電子情報通信学会論文誌10月号に掲載された。さらに、統計力学分野で知られている平均場近似を通信路の状態推定に利用した復号アルゴリズムを情報理論分野の国際会議であるIEEE International Symposium on Information Theoryにおいて発表した。本年度の後半からは、今までに得られたアルゴリズムを単純化した、より計算量の少ないバースト誤り通信路に適した反復復号法の開発をスタートした。そこで復号アルゴリズムの理論的検討・予備実験を行った。シミュレーションに基づく復号器の性能評価を行った。その結果、非常に簡単化した通信路状態推定器を内蔵した反復復号法においても十分なバースト誤り訂正能力が発揮されることが明らかとなってきた。

現在は、その復号アルゴリズムの改良と理論的評価の方法を模索している段階である。今期前半は、本研究プロジェクトの最終年度として、論文"バースト誤り通信路に適した反復復号"執筆を中心に行った。この論文は本研究プロジェクトで得られた種々の成果(隠れマルコフ通信路に適した反復復号、2次元バースト通信路に適した反復復号法)をまとめたものであり、本研究の総括的な意味合いを持つ論文である。同論文は、平成17年2月号の電子情報通信学会論文誌に採録されている。また、本年度の後半では、今後の研究の新しい方向性を見いだす取り組みをいくつか行った。そのひとつとして、記憶性の通信路に適した符号化の問題が挙げられる。本研究では特に復号法に焦点を定めて研究を進めてきたが、復号特性を決めるのは復号法だけではなく、符号化も重要である。LDPC符号において、列順序を適切に定めるとそのバースト訂正能力を向上させることが可能であることが本年度後半の研究により明らかとなった。この成果は、電子情報通信学会情報理論研究会において発表済みであり、現在、国際会議に投稿中である。この方向の研究はまだ緒がつけられた段階だがひとつの有望な方向性が見いだせたと考えている。この3年間における本研究プロジェクトの総括を以下に述べる。当初、アイデアだけであった反復復号法と通信路状態推定器の組み合わせは、隠れマルコフ通信路、2次元バースト通信路、有色ガウス雑音通信路などの通信路で有効であることが本プロジェクトにおいて実証された。これらの成果に関連して他の研究者による関連研究が始まっている。このように本プロジェクトにおいて当初の目標である記憶性の通信路における復号法の開発と評価はほぼ実現されたと考えている。ただし、通信路パラメータの推定など残された問題もいくつかあり、これらに関しては今後引き続き継続して研究を進めていく必要がある。さらに、より高度な復号器を構成するには、学習理論など他分野との連携も必要になってくることが予想される。これらの課題は将来、研究されるに値する問題だと考えている.
マイクロ構造体粉末プロセスのための焼結変形－組織形成ハイブリッド解析法の開発

近年,部品小型化のため,粒子サイズの数倍程度の大きさの焼結体が作製されるようになってきた.この場合,焼結体の寸法精度,焼結欠陥は個々の粉末粒子の変形と粒界移動に直接的な影響を受けるようになる.本研究ではマイクロ構造体における焼結変形と組織形成を予測するために,個別要素法とフェーズフィールド法との連成解析手法の開発を行った.また,実際の焼結における諸問題に適用することで,本手法の有効性を確認した.焼結の素過程を再現するために開発した各手法について,計算パラメータを変えたシミュレーションを続け,基礎理論との比較検討や適用範囲の確認を行った.また,焼成実験によるデータ収集を続け,計算と実験の比較を行うことで,計算結果の妥当性を検証した.必要に応じ,モデルの改良も行った.1.緻密化と粒成長:多結晶からなる粉末と,単結晶からなる粉末について,粒成長のシミュレーションを行った.多結晶からなる粉末粒子においては,粉末粒子内部で結晶粒成長が進み,粉末粒子が単結晶化した.2つの粉末粒子が同じ大きさの単結晶粒子である場合,接合部の粒界の移動は起こらなかった.これらの基本的な過程をシミュレーションで再現できることを確認できた.実験においてもこれらと矛盾ない結果は得られた.2.異常粒成長:昨年度開発した計算コードを,平均粒径,粒度分布の設定をより正確に行えるよう改良し,計算を実行した.計算結果においては,粒度分布が狭い場合,異常粒成長の発生が遅れることが確認でき,実験で観察される現象と一致する結果を得ることが出来た.3.拡散と緻密化:ユニットセルモデルにより2粒子間に生じた液相柱内での拡散と,溶解,析出を伴いながらの剛体運動を計算できるようにした.これにより,粒子表面の溶解析出による凹凸と柱の形状の変化を同時に計算することが可能となった.4.収縮変形(焼結モデル):フェーズフィールド法と個別要素法の連成解析手法について,2球体モデルにおけるネック径や接近速度を計算した.古典的モデルによる計算結果とのよい一致が得られ,焼結モデルの妥当性を確認できた.また,多粒子に適用した場合の焼結力の導入方法を考案し,クラスターの収縮変形を計算できるようにした.さらに,引張の外力を作用させた場合,粒子が分離する過程を計算可能であることを確認した.近年,マイクロ部品の製造が注目されるようになり,粉末射出成型(MIM)による微細転写成形に関する研究も盛んになってきている.焼成により小形精密部品を製造する際は,粉末成形体の焼結収縮の制御が重要となる.このような中,MIMによるマイクロ構造体の寸法精度向上を念頭に,焼結体の寸法変動への粉末粒度分布の影響を調べる研究が行われている.これによると,粒度分布が小さい金属粉末を用いた場合に寸法精度が大幅に向上することがわかっている.一方,本研究では,焼結変形挙動を理論的に予測するために,前年度までフェーズフィールド法(PFM)と個別要素法(DEM)を連成させる解析手法を開発してきた.これにより,DEMにより焼結収縮を,PFMにより結晶粒成長をシミュレートし,PFMで得られる気孔形状はDEMにおける焼結駆動力に,DEMで得られる剛体運動はPFMにおける移流項に,それぞれ反映させることができるようになった.最終年度である今年度は,開発した連成解析手法の妥当性,有用性を確認するために,上記の実際のマイクロ構造体の焼成プロセスに,本手法を適用した.すなわち,平均粒径が同じで粒度分布幅が異なる2種類の粉末を用い,MIMにより作製した四角柱状粉末成形体(幅150ミクロン,高さ200ミクロン)を基にして,計算モデルを作成し,焼成シミュレーションを行った.計算結果を基に,焼結収縮による寸法形状の変化を調べたところ,分布幅が小さいほうが焼結体の場所による収縮率の差が小さく,全体の寸法変動が少ないという傾向が得られた.これは実験で得られた結果,すなわち,粒度分布が狭い場合に寸法精度が向上する傾向と一致し,PFM/DEM連成解析が有効であることを裏付けることができた.近年,部品小型化のため,粒子サイズの数倍程度の大きさの焼結体が作製されるようになってきた.この場合,焼結体の寸法精度,焼結欠陥は個々の粉末粒子の変形と粒界移動に直接的な影響を受けるようになる.本研究ではマイクロ構造体における焼結変形と組織形成を予測するために,個別要素法とフェーズフィールド法との連成解析手法の開発を行った.また,実際の焼結における諸問題に適用することで,本手法の有効性を確認した.焼結部品が小型化すれば,寸法精度,焼結欠陥は個々の粉末粒子の変形と粒界移動に直接的な影響を受けるようになる.本研究ではこのようなマイクロ構造体における焼結変形と組織形成を予測するために,個別要素法とフェーズフィールド法との連成解析手法を確立することを目的としている.今年度は粉末成形体の焼結過程における収縮変形,粒成長,拡散等の素過程をシミュレートするための基礎的な手法の確立を目指し,粒子の剛体運動と焼結を結びつける焼結モデル,異方性粒子の発達や構成元素の拡散を計算するルーチン等,要素技術の導入を行った.また,収縮変形,組織変化のシミュレーション結果の妥当性検証のための焼成実験を始めた.1.焼結モデル:フェーズフィールド法において計算される界面(表面)のプロファイルより,粉末粒子のペアに作用する焼結力を算出する手法を構築し,個別要素法に導入した.

この結果,粒成長による粉末粒子の形状変化を,個別要素法における収縮変形の計算に反映させることができるようになった.2.異方粒成長:フェーズフィールド法において界面エネルギーの異方性およびそれによる界面易動度の低下のモデルを導入した.この結果,異方性粒子の選択的粗大化を再現できるようになった.3.構成元素の拡散:有限要素法を用い,2粒子間に液相が生じた場合のユニットセルモデルを開発し,ぬれ角を与えた際の焼結力を計算可能にするとともに,液相柱の形状を計算できるようにした.この結果を利用して拡散過程の解析を行うサブルーチンを作成し,液相柱内部の物質移動が計算できるようになった.4.焼成実験:Ni粉末の薄膜について,焼成実験を開始した.形状,粒子径の異なる粉末粒子3種類を用い,粉末成形体の焼結前と加熱後の組織をFE-SEM/EBSD法により観察した.その結果,粉末粒子における結晶学的な構造変化のデータを収集できた.焼結過程の解析の要素技術に関しては,焼結モデル,異方粒成長,構成元素の拡散について,それぞれの計算手法を改良し,より妥当な結果が得られるようになったと言える.それぞれの成果については,学会発表を行い,さらに次年度は国際会議で発表できるまでに成果がまとまった.ただし,液相柱の計算に関しては,有限要素のメッシュが乱れるなどの問題が生じており,今後の展開が遅れそうである.この点を除き,全体的には順調に伸展していると言える.納入が遅れた振動式自動研磨機については,ノウハウを取得しつつあり,精度な研磨ができるようになってきた.これにより,FE-SEM/EBSD法による十分な観察結果が得られるようになった.ただし,試料によってはうまく研磨されない場合もあり,今後,さらに最適な条件を模索していく.研磨がうまくできた焼結体に関しては結晶学的な構造変化がわかるようになったので,焼成実験に関しても,おおむね順調に伸展していると言える.焼結過程の解析の要素技術に関しては,焼結モデル,異方粒成長,構成元素の拡散について,それぞれ基本的な計算手法を開発できた.それぞれの成果については,次年度,学会発表を行う予定である.計算パラメータを大きく変えてシミュレーションを行ったわけではないので,計算結果の妥当性の検証は未だ十分でないが,基礎データの蓄積,モデルの修正は当初より2年計画であり,おおむね順調に伸展していると言える.一方,東日本大震災の影響で助成金の全額交付が遅れたため,申請していた振動式自動研磨機の発注,納入が遅れた.そのため,実験データの収集に関しては当初の計画通りにはいかず,高精度な研磨を施した試料を用いたFE-SEM/EBSD法による観察が十分出来ていない.しかしながら,通常の研磨を行った試料を用いても,粉末,焼結体の結晶学的な構造変化をある程度示す画像を得ることができたので,次年度の実験成果につなげる足がかりとなった.この意味で,焼成実験に対してもおおむね順調に伸展していると言える.1.3次元モデルへの拡張フェーズフィールド法と個別要素法の連成解析手法の2次元モデルに関しては,妥当な結果が得られたので,これを3次元コードに拡張する.また,比較のための有限要素モデルも開発する.これは過去に開発した粒子境界拡散と粒内変形を連成させる手法を適用するもので,比較用により細かい要素を用いることにする.これにより,3次元モデルの妥当性の検証を行う.2.実験による検証昨年度の焼成実験では,粒界移動が起きていない決定的な証拠を得られたわけではなかった.