hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
Small-Colony Variants検出時に検査すべき株の選択について

1の結果から対象とした7株のうち2株はTD-SCVとparent株あるいはrevertant株間で薬剤感受性に差はみられなかった。しかし、残り5株ではMIC値が2管差以上を示す抗菌薬がみられた。差の見られた抗菌薬はβラクタム系抗菌薬、アミノグリコシド系抗菌薬、ニューキノロン系抗菌薬、マクロライド系抗菌薬など多岐にわたり、感受性判定が異なる抗菌薬もあった。今回の検討により、TD-SCVsとparent株あるいはrevertant株間での薬剤感受性の違いが明らかになった。TD-SCVとparent株あるいはrevertant株を同時に検出した場合、最適な抗菌薬の選択にはその双方について薬剤感受性結果が必要であり、その場合には我々がこれまで検討してきたTD-SCVsに対する薬剤感受性試験方法が有用と考えられる。
余剰汚泥の肥料化過程で発生するMVOCsの生物脱臭に関する研究

小規模な有機性肥料化施設におけるMVOCsの発生挙動の把握とMVOCsの生物脱臭プロセスの確立を目指して,肥料化過程におけるMVOCs濃度と微生物叢との関係をGC/MS/MSと分子生物学的手法により解析するとともに,生物脱臭措置内でMVOCs除去に関与する微生物を単離・同定とその特性の解明を試みた。発酵処理過程で検出されたMVOCsは、副資材によって大きな違いは認められないものの、副資材が異なると発生するMVOCs濃度に2倍程度の差が生じ、その違いは生分解性の有機物量の差によることが示唆された。発酵槽内の微生物叢は、発酵が進んでもあまり変化が見られない場合がある一方、微生物叢の多様性が大きく変化する場合があった。この様なMVOCsの発生や微生物叢の変遷に影響を及ぼす肥料化プロセスの要件は、有機物の質や量と通気量であった。プラスチック担体を有する生物脱臭塔内から60°Cの温度条件で32株の好気性微生物を単離した。得られた菌株の80%以上はFirmicutesに属し残りの20%がそれぞれActinomycetalesとPseudomonadalesに属していた。一方、担体付着物と塔内液中の微生物叢を次世代シーケンスで解析すると、担体付着物の微生物はBurkholderialesやXanthomonadalesなどProteobacteriaに属する菌種が53%でありGemmatalesやPirellulalesの様なPlanctomycetesに属する菌種の優占順位が34%と高く、菌株として単離したActinomycetalesに属する菌種は6%と3番目の優占順位であった。このことから、生物脱臭塔内におけるMVOCsの除去は、単純には単離・取得が難しい微生物種が担っている可能性が示唆された。本研究では、小規模な肥料化施設におけるMVOCsの発生に関与する微生物を分子生物学的手法により解析するとともに,脱臭措置内に生息するMVOCs分解に関与する微生物を単離・同定し,生物脱臭プロセスに関与する微生物の取得とその特性の解明を試みることを目的としている.平成28年度は、小規模な肥料化施設におけるMVOCsの発生に関与する微生物を分子生物学的手法により解析するために、杉チップや竹チップを用いて余剰汚泥を発酵処理によって肥料化する施設において発酵過程の試料を経時的に採取しMVOCsの測定を行うと共に微生物の16SrRNAのV3,V4領域をターゲとする次世代シーケンサーによる解析を行った。その結果、本研究で取り扱っている発酵プロセスでは、次世代シーケンスによって得られた微生物叢の変遷と発酵状態の指標となるMVOCsの発生挙動との関係は直接的ではなく、同じ微生物叢であってもプロセス管理が悪ければ発酵は不適となるMVOCs濃度の上昇が起こり得ることが示された。また、杉チップと比べて竹チップを用いた場合は、竹チップ由来が疑われる処理開始時の微生物叢の影響によって6か月間に門レベルでのダイナミックな微生物叢の変遷が起きることが次世代シーケンスによって認められ、発酵槽内の状態は頻繁に把握し、適切なプロセス管理を行う必要があると考えられた。従って、今後は、処理時間毎に発酵に関与する微生物種を把握すると共に単離を試み、それらの微生物による最適な発酵条件におけるMVOCsの発生挙動を把握する必要がある。また、発酵状態の適正性をリアルタイムで判定する指標の探索とその活用が本プロセスの安定運転に必須になると考えられる。本研究では、木質系の副資材として余剰汚泥を減容化して有機性肥料を製造するプロセスにおいて、発酵槽内容物中の微生物叢と発酵槽内容物の有機性指標の経時変化を調べた。基本技術である杉チップを用いた標準的な有機物負荷で発酵処理を行った場合、発酵槽内の微生物叢は、門レベルでも目レベルでもほとんど変化しないことが確認された。一方、竹チップを副資材の代替物として使用した場合、発酵の進行に伴って門レベルでのダイナミックな微生物叢の変化が認められた。門レベルでの微生物叢変化の特徴は、PlanctomycetesとProteobacteriaは、竹チップを用いた発酵プロセスには、あまり重要な役割を担っておらず運転管理に影響を受け難い微生物を考えられた。また、Bacteroidetesは、正常な発酵が行われる場合には、運転管理による影響を受けず、発酵プロセスには、あまり重要な役割を担っていない可能性が示唆された。一方、ActinobacteriaとFirmicutesは、発酵初期の優占率は低いものの発酵の進行と共に優占率を高める傾向を示したことから、本プロセスにおいては、運転管理に影響を受けずに優占率を増加させる微生物であり、有機物の分解に関与する可能性が高い微生物であると考えられた。発酵槽内の状態を把握するために発酵槽内容物に含まれるMVOCsの経時変化を調べた結果、発酵の進行に伴って濃度変化が顕著であったMVOCsは、2-Butanoneと2-Pentanolであり、発酵初期の2-Butanoneの急激な増加と発酵中期以降の高濃度の維持や発酵中期の2-Pentanolの顕著な増加は、発酵終了近くでの発酵不適を予測させるシグナルとなる可能性が示された。また、竹チップを用いた場合に発酵中期で2-Nonanoneが検出されない場合もその後の発酵不適を予測させる可能性が示唆された。平成29年度は、第一番目のテーマである肥料化施設における微生物叢の変遷とMVOCsの発生挙動の把握を実施した。有機性肥料の肥料化プロセスである好気性発酵において微生物の代謝によって産生されるMVOCsの測定を継時的に行い発酵状態との関係を調べた。

発酵状態をMVOCsの発生状況で評価すると、杉チップの場合は、3-Octanolの減少であり、竹チップを用いた場合は、2-Butanone、2-nonanoneや1-Octen-3-olの増減状態で把握することができた。また、生分解性の高い竹チップの場合は、CECの値や増加傾向でも発酵状態を評価することができた。一方、次世代シーケンスから得られた微生物叢を主成分分析で評価すると、杉チップでは菌叢変化が小さく、微生物を保持する機能として安定しているが、竹チップは、竹の生分解性の高さのため、竹チップ分解微生物の変遷によって菌叢の変化が大きくなった。一方,二番目のテーマであるMVOCs等の“悪臭"成分の産生と代謝に関与する微生物種の把握に関しては,前述の肥料化施設の反応槽内や脱臭装置内の試料から,寒天培地等を用いて微生物を単離し,生化学的性状やシーケンス解析によって同定を行うとともに,生育条件の違いによるMVOCs等の発生・分解挙動を把握した。戻し肥料から微生物を単離し、16SrRNAをターゲットとしたホモロジー解析とアピ試験を用いて生化学的性状による同定を行ったところ、単離したものは全てグラム陽性菌でありBacillus族であった。また、単離を行った菌とMVOCsの関係を求めるために、それぞれの単離菌を滅菌した戻し肥料に加え一晩培養したところ2-Butanoneにおいて、菌株No,1とNo,8で産生が見られ、逆にNo,4とNo,6では分解が行われていた。肥料化過程で発生するMVOCsの挙動を把握しMVOCsによって発酵状態を評価できることが示された。また、戻し肥料や脱臭装置から微生物を単離し遺伝子解析や生化学的性状に基づく同定を行った結果、単純に取得される微生物は、全てグラム陽性菌であり枯草菌の仲間であった。本年度までは、主として発酵状態の性状を臭気成分で把握することを目的としてため、発酵過程におけるMVOCsの挙動を重点的に検討していたが、発酵状態の評価方法としてのMVOCsの特性は、ほぼ確定できたことから、H30年度は、実施設で問題となるアルデヒド類などの悪臭物質の情報を得る必要がある。また、戻し肥料や施設から得られた新規の菌株数は、10株程度と少ないことが課題として残された。小規模な有機性肥料化施設におけるMVOCsの発生挙動の把握とMVOCsの生物脱臭プロセスの確立を目指して,肥料化過程におけるMVOCs濃度と微生物叢との関係をGC/MS/MSと分子生物学的手法により解析するとともに,生物脱臭措置内でMVOCs除去に関与する微生物を単離・同定とその特性の解明を試みた。発酵処理過程で検出されたMVOCsは、副資材によって大きな違いは認められないものの、副資材が異なると発生するMVOCs濃度に2倍程度の差が生じ、その違いは生分解性の有機物量の差によることが示唆された。発酵槽内の微生物叢は、発酵が進んでもあまり変化が見られない場合がある一方、微生物叢の多様性が大きく変化する場合があった。この様なMVOCsの発生や微生物叢の変遷に影響を及ぼす肥料化プロセスの要件は、有機物の質や量と通気量であった。プラスチック担体を有する生物脱臭塔内から60°Cの温度条件で32株の好気性微生物を単離した。
老化による好中球機能低下と易感染性の関連、その改善に関する研究

重症感染症である敗血症は現在でも世界的に致死率の高い疾患であり、高齢者の罹患率が高い。日本でも高齢化社会が進むにつれ、敗血症が現在以上に臨床的にも社会的にも問題となることが予想される。すなわち、高齢患者は容易に感染症に罹患し重篤化し、長期に及ぶ困難な治療に伴い高額な医療費が必要となり医療経済を圧迫する。本研究は免疫機能にとって重要な役割を担う好中球に着目している。高齢者で好中球機能が低下していることは断片的に報告されており、その機能を改善することによって高齢者の易感染性、敗血症発症を回避する積極的な予防および治療法の基盤を作り上げる。
トータルスポーツパフォーマンス(人間力)向上を目指した教育システムの構築

スポーツ活動には,「人間力」を高める効能が内在されていると思われるが,逆にスポーツマンとして成功するために必要な「人間力」を顕在化させることで,スポーツ活動による人間力向上効果がさらに高まることが期待される.しかしながら,これまでスポーツに携わる人物を対象として,その「人間力」を質的あるいは量的に検証可能な方法で検討した研究は見当たらない.そこで本プロジェクトでは,優れた競技成績をもつ元スポーツ選手や現役のスポーツ指導者を対象として,スポーツマンに必要な「人間力」とは何かを探求してきた.その結果を踏まえ,本プロジェクトではスポーツマンの人間力を向上させるための具体的な方策に関して検討し,様々な教育プログラムの構築に取り組み,さらにはその教育プログラムゐ効果について検証を行う事を目的とした。教育効果を検証するために、「人間力のスポーツ学」の講義を受講受講した学生を対象として,大学生アスリートの情動的知能に関する特徴を明らかにすることを目的として調査をおこない,以下のような結果を得た.1)本研究の対象となった大学生アスリートは一般学生と比較して,すべてのEQS項目において有意に高い値を示した.2)男子アスリートは,女子アスリートと比較して「自己対応」領域の対応因子得点において有意に高い値を示した.一方女子アスリートは,男子アスリートより「対人対応」領域の得点が高い傾向にあった.3)団体種目アスリートは,個人種目アスリートと比較して「状況対応」の領域得点において有意に高い値を示した.4)競技成績に優れたアスリートは,その他のアスリートと比較して総合点において有意に高い値を示した.以上の結果から,スポーツ活動によって「人間力」が高まる可能性とともに,スポーツ活動の種類によって異なる「人間力」が向上する可能性も示唆された.スポーツ活動には,「人間力」を高める効能が内在されていると思われるが,逆にスポーツマンとして成功するために必要な「人間力」を顕在化させることで,スポーツ活動による人間力向上効果がさらに高まることが期待される.しかしながら,これまでスポーツに携わる人物を対象として,その「人間力」を質的あるいは量的に検証可能な方法で検討した研究は見当たらない.そこで本プロジェクトでは,優れた競技成績をもつ元スポーツ選手や現役のスポーツ指導者を対象として,スポーツマンに必要な「人間力」とは何かを探求してきた.その結果を踏まえ,本プロジェクトではスポーツマンの人間力を向上させるための具体的な方策に関して検討し,様々な教育プログラムの構築に取り組み,さらにはその教育プログラムゐ効果について検証を行う事を目的とした。教育効果を検証するために、「人間力のスポーツ学」の講義を受講受講した学生を対象として,大学生アスリートの情動的知能に関する特徴を明らかにすることを目的として調査をおこない,以下のような結果を得た.1)本研究の対象となった大学生アスリートは一般学生と比較して,すべてのEQS項目において有意に高い値を示した.2)男子アスリートは,女子アスリートと比較して「自己対応」領域の対応因子得点において有意に高い値を示した.一方女子アスリートは,男子アスリートより「対人対応」領域の得点が高い傾向にあった.3)団体種目アスリートは,個人種目アスリートと比較して「状況対応」の領域得点において有意に高い値を示した.4)競技成績に優れたアスリートは,その他のアスリートと比較して総合点において有意に高い値を示した.以上の結果から,スポーツ活動によって「人間力」が高まる可能性とともに,スポーツ活動の種類によって異なる「人間力」が向上する可能性も示唆された.本年度は、主にスポーツマンにとって必要な人間力は何かを定義することに焦点を当て、各種競技において、優れた競技実績と社会的地位を獲得した人物にインタビューを実施した。インタビュー対象者は10名で、うち8名がオリンピック出場経験をもち、1名は国際的コンクールで金賞を獲得し、残り1名は国際的にスポーツジャーナリストとして活躍する人物であった。インタビューの結果、スポーツマンに必要な人間力として共通して指摘された要素は、1)自制心(セルフコントロール)、2)公平、公正性(リベラリズム)、3)論理的思考および言語能力(インテリジェンス)、4)新規開拓能力(ノベルティー)、5)柔軟性などであった。当初予想された、専門的知識や高度な競技能力よりも、人間としての内面の質的高さが重要とする意見が多かった。またスポーツマンの人間力を高めるための具体的な方策として、経験豊富な助言者(メンター)を交えてのディベート体験や、オーストラリアの国立スポーツ科学センターが実施するキャリア&エデュケーションプログラムを応用したプログラムの実施等の助言が得られた。さらに学部学生時代に、競技生活後のセカンドキャリアに関して、十分意識付けすることの重要性も指摘され、早急に我が国の実態に即した、スポーツマンのための人間力向上プログラム作成が急務であるとの認識を得た。今後は、本結果を基盤として心理学的、社会学的、体育史的にさらに研究テーマを精選し、各分野ごとに人間力を高めるための具体的方策を検討する予定である。そして来年度以降は、これらの実証的研究結果を元に学生に対する具体的な教育プログラムを実践する予定である。これまでスポーツに携わる人物を対象として,その「人間力」を質的あるいは量的に検証可能な方法で検討した研究は見当たらない.そこで本研究では,優れた競技成績をもつ元スポーツ選手や現役のスポーツ指導者を対象として,スポーツマンに必要な「人間力」とは何かを探求することを目的とする.本研究は2つのパートから構成され,インタビュー形式による質的検討と心理テストによる量的検討を実施し,スポーツマンの「人間力」を構成する要素を明らかにする.心理テストに関しては,「人間力」を測定するために標準化されたテストが存在しないため,内山らの情動知能尺度を用いて検討した.

その結果、スポーツマンに必要な「人間力」の因子として以下の項目が抽出された.1)常に自分を見失わず,自己制御(セルフコントロール)できるかが重要であり,さらに公正・公平な態度を心がけ,周囲の人間に対して信頼感や安心感を与えられる2)広い視野を持ち,状況の変化に対応できる柔軟な発想ができること3)集団を指導できる力や危機管理能力を含むリーダーシップが発揮できること4)適材適所で人材を活用し,人づきあいをうまくして,対人コントロールに優れていること5)機転を利かせて臨機応変に対応して状況をコントロールできることこの「人間力」を高めるためには,自らが問題意識を持ち,自己認識)を確立する事,あるいはコンピテンシー(職務で一貫して高い業績を出す人の行動特性)をまね,実体験を伴ったスキルトレーニングをすることが有効であるとの知見を得た.本年度は,筑波大学総合科目として「人間力のスポーツ学」を開講し,スポーツマンが如何にしたら人間力を向上させられるのか,あるいは一般人にとってスポーツが人間力を鍛えるのに如何に有効であるかについて,具体的な例をあげながらオムニバス形式で講義を行った.講義では,1)なぜ人間力が問われているのか?,2)人間力は意図して高めることができるのか?3)人間力を高めるのにスポーツがいかに介在できるのか?4)スポーツを通して人間力が高められた事例,などについて多角的に情報提供を行った.その結果,受講する前後を比較して,学生の「人間力」に対する認知度が大きく変化し,人間力を高めるためにスポーツの持つ潜在力への認識が深まったと言える.さらに講義の際,受講生に対しては昨年度と同様に内山らの情動知能尺度(EQS)を用いて「人間力」に関する調査を実施した.その結果、スポーツマンに必要な「人間力」の因子をとして昨年度の結果と同様に以下の項目が抽出された.1)常に自分を見失わず,自己制御(セルフコントロール)できるかが重要であり,さらに公正・公平な態度を心がけ,周囲の人間に対して信頼感や安心感を与えられる2)広い視野を持ち,状況の変化に対応できる柔軟な発想ができること3)集団を指導できる力や危機管理能力を含むリーダーシップが発揮できること4)適材適所で人材を活用し,人づきあいをうまくして,対人コントロールに優れていること5)機転を利かせて臨機応変に対応して状況をコントロールできること以上の因子の中でも,競技力の高い学生ほど1)のセルフコントロールの因子得点が高い傾向が認められた.
根管内細菌叢パンゲノムの特性評価に基づく新しい歯内治療ストラテジー

根尖性歯周炎を発症した患歯から根管壁象牙質削片を採取し、微生物迅速検査装置、嫌気培養法、16S rRNA遺伝子を標的としたPCR法を利用したメタゲノム解析を通じ治療前後の根管内細菌叢を評価した。その結果、感染根管の細菌叢は嫌気性菌優勢で症例により細菌の種類、数、量が大きく異なること、機械的拡大と抗菌剤による洗浄消毒で感染をほぼ制御できることが判明した。Propionibacterium属やOlsenella属などが治療前に検出されることが多く、根管以外の口腔内細菌叢とゲノム構成を比較することにより根管に定着・感染しやすい菌種群を特定できれば、根尖性歯周炎の診断・治療の一助となる可能性がある。根尖性歯周炎の原因が根管内の細菌感染であることは、確立した知見である。しかし、感染根管から検出される細菌は多種多様で、多くの場合、重複感染を呈している。歯周病におけるRed groupに該当するような「根尖歯周組織に対する病原性が特に強い菌」というものはまだ特定されておらず、感染根管内の病原因子は解明されていない。菌種、すなわちフローラ(細菌叢)中の優勢菌や共存共生する菌種の組み合わせばかりではなく、棲息する細菌の総量や、細菌の集合体であるフローラそのものが病原性を発揮している可能性もある。本研究ではメタゲノム解析を通じ感染根管をパンゲノムとして捉え、その構造や機能特性を解明し、新しい歯内治療ストラテジーに応用することを目的としている。今年度は、東北大学病院を受診した根尖性歯周炎を有する患者5名から、インフォームドコンセントを得た上で、感染根管から象牙質試料を採取しメタゲノム解析を実施した。試料の採取は各症例ともに3回、すなわち根管治療前、根管の拡大形成後、根管貼薬による消毒が奏功し根管充填する直前、に実施した。それぞれの治療ステージにおいて、根管壁を削去した手用ファイルの刃部を滅菌ニッパーで切断、滅菌チューブに投入し生理食塩水を加え、試料とした。試料中の象牙質削片を分散均一化後、メタゲノム専用のDNA抽出を行い、さらに16S rRNA遺伝子を標的としたメタゲノム専用のプライマーを用いてPCR増幅を行った。続いて454 Genome SequencerFLXsystem(Roche)によってpyrosequencingを行い、この手順でシークエンス・データが確実に得られることを確認した。現在、BLAST search解析によって菌種の同定、フローラ構成について多角的に検討中である。しかし、感染根管から検出される細菌は多種多様で重複感染を呈していることが多く、歯周病におけるRed groupに相当するような「根尖歯周組織に対する病原性が特に強い菌」というものはまだ特定されていない。菌種、すなわちフローラ(細菌叢)中の優勢菌の種類や共存共生する菌種の組み合わせばかりではなく、棲息する細菌の総量や、細菌の集合体であるフローラそのものが病原性を発揮している可能性もある。本研究の目的は、メタゲノム解析を通じ感染根管をパンゲノムとして捉え、その構造や機能特性を解明し、新しい歯内治療ストラテジーに応用することである。根尖性歯周炎に罹患し東北大学病院歯内療法科を受診した患者からインフォームドコンセントを得た上で、感染根管から象牙質試料を採取しメタゲノム解析した。各症例における試料採取は3回、すなわち1根管治療前、2根管の機械的・化学的拡大形成後、3根管貼薬による消毒が奏功し根管充填を施行する直前、に実施した。それぞれの治療ステージにおいて、根管壁を削去した手用ファイルの刃部を滅菌ニッパーで切断し滅菌チューブに投入、生理食塩水を加え試料とした。続いて454 Genome SequencerFLXsystem (Roche)によってpyrosequencingを行い、得られたシークエンス・データをBlast search解析し、従来の定量・定性分析、すなわち迅速細菌数測定や嫌気培養法とPCR法を組み合わせた手法により得られた知見と比較し、多角的に検討中である。根尖性歯周炎の原因は根管内の細菌感染である。しかし感染根管から検出される細菌は多種多様で、根尖歯周組織に対する病原性が特に強い細菌種はまだ特定されていない。根管内に棲息する細菌の総量や、細菌集合体であるフローラ自体が病原性を発揮している可能性もある。本研究では根管内フローラをパンゲノムとして捉え、その構造や機能特性を解明し、歯内治療ストラテジーへの応用を模索した。インフォームドコンセントの得られた根尖性歯周炎症例において、1根管治療前、2根管の拡大形成後3根管充填直前の計3回、根管壁を手用ファイルで切削し象牙質を採取した。試料は実験室に移送し生理食塩水を加えて均一分散化後、専用機器を用いて細菌数を計測した。さらに嫌気ボックス内で10倍連続希釈し血液寒天培地に接種、37°Cで1週間嫌気培養した。残った試料は培養を経ずにPCR増幅しpyrosequencingを行い、メタゲノム解析した。嫌気培養後、CFUを求め、生育したコロニーを継代純培養しDNAを抽出、PCR増幅しシークエンスを決定、Blast search解析により菌種を同定した。

迅速計数は嫌気培養で求めたCFUよりつねに約4100倍近く大きい値を示し、培養困難菌の存在によりCFUが低下するだけでなく、象牙質削片試料を用いると装置の測定誤差(過大に計数)をもたらす可能性が窺われた。本年度解析した6症例から嫌気培養を通じて123コロニーが得られた。Propionibacterium属が67コロニーと最も多く、5症例から検出された。P. acidipropionici、P. propionicum、Enterococcus faecalisの単一感染が各1例認められた。術前の臨床所見から感染菌種数の多寡を推測することは困難であったが、単一感染でも重複感染でも通法の機械的化学的根管の拡大形成により感染制御可能であった。根尖性歯周炎を発症した患歯から根管壁象牙質削片を採取し、微生物迅速検査装置、嫌気培養法、16S rRNA遺伝子を標的としたPCR法を利用したメタゲノム解析を通じ治療前後の根管内細菌叢を評価した。その結果、感染根管の細菌叢は嫌気性菌優勢で症例により細菌の種類、数、量が大きく異なること、機械的拡大と抗菌剤による洗浄消毒で感染をほぼ制御できることが判明した。Propionibacterium属やOlsenella属などが治療前に検出されることが多く、根管以外の口腔内細菌叢とゲノム構成を比較することにより根管に定着・感染しやすい菌種群を特定できれば、根尖性歯周炎の診断・治療の一助となる可能性がある。本年度の研究により、高速シークエンサーを用いたメタゲノム解析を通じて、感染根管内フローラの細菌構成の精密な解析、ならびに治療経過に伴うフローラの変遷をモニターできる可能性が明らかになった。医歯薬学次年度は臨床症例を増やしてBLAST search解析を進め、フローラ構成と臨床症状、治療の進展に伴うフローラ構成の変遷に着目し、根尖性歯周炎を惹起する病原因子の実体を追究していく予定である。本年度の研究により、高速シークエンサーを用いたメタゲノム解析を通じて、感染根管内フローラの細菌構成の精密な解析、ならびに治療経過に伴うフローラの変遷をモニターできる可能性が明らかとなった。年度末の国際学会に参加したため、為替レートに左右される旅費および参加費の正確な金額を正確に想定できず、余剰金が生じた。次年度は臨床症例を増やしてBLAST search解析を進め、フローラ構成と臨床症状、治療ステージに伴うフローラ構成の変遷に着目し、根尖性歯周炎を惹起する病原因子の実体を追究していく予定である。実験器具などの消耗品購入費用に充当する。メタゲノム解析の外部委託料、試薬がともに高額である。一部臨床試料は外部委託する処理が年度内に終了しなかったため、次年度に持ち越すこととした。メタゲノム解析の外部委託料、および試薬の購入代金に充当する予定である。
科学技術医学における図像の制作と利用に関する歴史研究

近年になり、科学技術医学史諸分野における図像の利用について精力的に研究され、それら多数の事例研究を総括する研究もなされている。本研究計画では、それらの内外の研究も参照しつつ、参加者が専門とする領域で研究を進めたものである。主として検討したテーマは、レーウェンフックの顕微鏡観察研究、その後の19世紀に至るまでの顕微鏡観察研究の系譜、またカメラオブスクラや写真などの光学関連技術の歴史などである。2018年度は、5月に開催された科学史学会年会でシンポジウムを企画し、そこで本プロジェクト参加者の橋本、吉本氏、田中氏を含む4名で研究成果の発表をした。また7月にはケンブリッジ大学の楠川幸子教授を招き、研究プロジェクト参加者とともに国際研究集会を開催し、その後2回の定例の研究会を開催した。これらの研究会で田中氏は主としてレーウェンフックの顕微鏡観察に関して一次史料を丹念に参照しながら観察営為と画像製作に関する検討と解釈を提示してくれた。橋本は、レーウェンフック以降の18世紀と19世紀の顕微鏡観察の系譜を、海外の歴史研究を参照しつつ追いかけたが、それらの成果はそれぞれ『化学史研究』に論文と総説として発表された。また7月の研究会では、田中氏のレーウェンフックに関する研究発表とともに、橋本が18世紀英国の解剖図譜に現れる図像とその製作に関わった版画家について調査結果を発表し、吉本氏は17世紀の原子論の系譜とそこで表現される図像についての検討の成果を発表したが、同研究会に参加してくれた楠川氏が各発表に対して適切なコメントを与えてくれ、各参加者の今後の研究に対する有益なヒントを提供してくれた。これらの研究成果を元に、学会発表や学会誌での論文等の発表とともに、2019年度からも引き続き、科学技術医学の文献に現れる図像の歴史について研究プロジェクトを始めているところである。2016年度は7月、9月、2月の3回に会合をもち、代表者と2人の分担者に研究発表をしてもらった。9月からは研究協力者として河野俊哉氏にも研究会合に参加してもらい、研究発表をしてもらい始めた。7月においては、参加者の問題意識を披露し、各参加者の担当領域とともに基本的な研究計画について確認した。第二回以降の研究会においては、橋本が第二回の会合でMarc J. RatcliffによるThe Quest for the Invisible: Microscopy in the Enlightenment (2009)の内容を紹介した。17世紀の顕微鏡の発明は、レーウェンフックを初めとする先駆的な顕微鏡観察研究を生み出したが、同書はその後の18世紀における顕微鏡観察研究の系譜を主に小動物(微生物)の観察研究に焦点を当て、研究者個人と科学者集団との関係に注意を払いつつ分析したものである。その過程で、顕微鏡の性能や小動物の分類概念に対する複数の科学者による共通理解が鍵となっていることが説かれている。田中氏は、本研究プロジェクトにおいて、自著『科学と表象』の研究に基づきレーウェンフックの顕微鏡観察研究の実情を図像利用の観点から再検討しているが、Ratcliffの研究はそのような17世紀の研究を再検討し、その後の19世紀の研究の背景を理解する上でも参考になる研究だった。吉本氏は写真技術発明の起源をたどり、19世紀初頭の科学者たちの研究の成果について検討を加えた。また江戸時代後期における「写真」という言葉の意味と用法についても、最近の歴史研究を紹介しつつ、検討成果を報告した。また2016年度においては橋本が図像を伴う科学史諸分野の歴史を説いた『図説科学史入門』を出版した。予定していた東京と京都での会合を2回と1回もつことができ、代表者と2人の分担者が発表報告を行った。計画されていた事項の一部はまだ遂行されていないが、今後遂行していく予定である。8月、9月、3月の3回会合をもち、それぞれの研究内容に関して討議した。9月の会合は、化学史学会主催のワークショップという形で開催し、10名ほどの出席者がいる中で、プロジェクトの参加者である田中氏、吉本氏、橋本、そしてプロジェクトに協力してくれている化学史家の河野俊哉氏が研究成果を報告し、質疑応答した。8月の会合はこの9月の会合の準備のために開催し、3月の会合は9月の会合の成果を発展させ、論文として成果をまとめていくための準備を進めた。9月の会合では、田中氏と橋本は2016年度に進めていた研究を今年度も引き続き深めていく作業を進めた。田中氏はレーウェンフックの顕微鏡による観察研究において、何を観察し、それをどのように理解し、図で表現しつつ説明したか、分析を深めてもらった。田中氏は橋本はもっぱらRatcliffとSchickoreの研究内容と論点を紹介し、また依拠しつつ、他の関連する一次、二次資料を紹介することで、18世紀から19世紀にかけての顕微鏡を利用した生命現象の観察研究の進展と、その顕微鏡自体の発展との関連性に関して報告した。顕微鏡観察の性能向上、観察された視覚像・図像の信頼性、ミクロの生命・自然界の細密な構造に関する理論の発展との関係について論じた。吉本氏は写真技術の起源についての研究を深め、紫外線や光化学作用の発見から写真の発明に至るまでの過程を詳しく分析して紹介した。写真の発明にあたっては感光作用と定着作用の発見とその技術的応用が鍵になるが、関わった科学者・技術者の認識や実際の貢献に関して明らかにした。各参加者はこれらの研究成果をさらに発展させ、化学史学会の機関誌に投稿する論文を準備しているところである。

3月の研究会では、それらの準備を進める論文の内容に関して、予備的な報告を行い、検討とディスカッションを行った。予定していた東京と京都での会合を2回と1回もつことができ、代表者と2人の分担者が発表報告を行った。昨年度から研究プロジェクトに協力してくれている河野俊哉氏も報告してくれた。また2017年度は、プロジェクトの参加者内部での会合だけでなく、前述のように化学史学会のワークショップとして関心をもつ科学史家に研究成果を報告し、ディスカッションを通じて貴重な意見を聞くことができたことも成果であった。計画されていた事項の一部はまだ遂行されていないが、今後それらの事項もなるべく含めて遂行していく予定である。近年になり、科学技術医学史諸分野における図像の利用について精力的に研究され、それら多数の事例研究を総括する研究もなされている。本研究計画では、それらの内外の研究も参照しつつ、参加者が専門とする領域で研究を進めたものである。主として検討したテーマは、レーウェンフックの顕微鏡観察研究、その後の19世紀に至るまでの顕微鏡観察研究の系譜、またカメラオブスクラや写真などの光学関連技術の歴史などである。2018年度は、5月に開催された科学史学会年会でシンポジウムを企画し、そこで本プロジェクト参加者の橋本、吉本氏、田中氏を含む4名で研究成果の発表をした。また7月にはケンブリッジ大学の楠川幸子教授を招き、研究プロジェクト参加者とともに国際研究集会を開催し、その後2回の定例の研究会を開催した。これらの研究会で田中氏は主としてレーウェンフックの顕微鏡観察に関して一次史料を丹念に参照しながら観察営為と画像製作に関する検討と解釈を提示してくれた。橋本は、レーウェンフック以降の18世紀と19世紀の顕微鏡観察の系譜を、海外の歴史研究を参照しつつ追いかけたが、それらの成果はそれぞれ『化学史研究』に論文と総説として発表された。また7月の研究会では、田中氏のレーウェンフックに関する研究発表とともに、橋本が18世紀英国の解剖図譜に現れる図像とその製作に関わった版画家について調査結果を発表し、吉本氏は17世紀の原子論の系譜とそこで表現される図像についての検討の成果を発表したが、同研究会に参加してくれた楠川氏が各発表に対して適切なコメントを与えてくれ、各参加者の今後の研究に対する有益なヒントを提供してくれた。これらの研究成果を元に、学会発表や学会誌での論文等の発表とともに、2019年度からも引き続き、科学技術医学の文献に現れる図像の歴史について研究プロジェクトを始めているところである。橋本は計画に従い、Schickoreと28年度に読解したRatcliffらの著作を参照し、一次史料も適宜参照しつつ、顕微鏡と望遠鏡の性能の理解に関する歴史的分析を進める。吉本氏は引き続き写真技術の起源の探求を進める。また橋本とともに図像と画像の制作に関する歴史的検討に着手する。田中氏は、17世紀ヨーロッパの自然科学研究の全体的な動向とレーウェンフックの顕微鏡観察の、相互的影響関係を分析する。そのため、レーウェンフックの行なった観察のうち、医学的関心に基づく生体の細部に関する観察と、彼独自の極小生物=アニマルキュールに関する観察とを、その図示・記述の仕方において比較する。
システムバイオロジーのためのマイクロバイオデバイスの開発

24年度は,23年度に引き続き反応時に必要な熱を利用した自動閉鎖型バルブの改良と,モジュール化可能な機構の開発の基盤技術として,新しく小型デバイスに開発に必要な小型の電力供給システムの開発を行った。反応時に必要な熱を利用した自動閉鎖型バルブは,ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)の熱サイクル中に溶液が揮発するのを防ぐための機構であり,反応時の熱を駆動現としたバルブである。23年度までに光硬化性樹脂を使ったデバイス作製法とマイクロ流路内における薄膜変形の解析手段を確立しており,24年度は実際の反応系でマイクロ流路内に作製した反応場を自動的に閉鎖できるようなバルブの開発をするための解析をした。また,NOA81を用いた作製法を応用した3次元的に入り組んだ構造や流路の作製も行っており,商品化されている3Dプリンターと同等の分解能を達成している。デバイス作製の試作段階では非常に重要な技術である。小型デバイス開発に必要な小型の電力供給システムの開発に関しては,原理確認とLEDや小型ポンプの駆動を行った。マイクロチップの微小化に対して,周辺機器が小型化していないことが問題視されており,近年はポンプやバルブ,検出器に関しての小型化開発も進んでいる。その場で分析を行うオンサイト分析のためには装置全体の小型化は非常に重要ではあるが,そうした小型デバイスへの電力供給システムの小型化研究がされていなかったため,本研究では,イヤフォンジャックとイヤフォンケーブルを用いて,スマートフォンや携帯音楽プレーヤーから出力される音声データを電気信号として扱い,小型デバイスへの電力供給源として用いた。このシステムを使用することで,LEDの点灯,点滅,小型の電気浸透流ポンプの駆動に成功した。反応時に必要な熱を利用した自動閉鎖型バルブの改良と細胞培養デバイスの開発を行った。これまでに申請者開発してきた熱を利用した自動閉鎖型バルブは、6070°Cで作動し始める状態であり,PCRを始めとする酵素反応へ適応可能なバルブへの応用のため、バルブ開閉温度をさらに下げることと,反応場を密閉できるデバイス設計の考案について研究してきた。このバルブは薄膜をバルブの弁として用いるダイヤフラム型のマイクロバルブであり,その膜変形は流路の深さ、アクチュエータチャンバーの体積、膜の厚みなどに依存すると考え、構造力学における両端固定梁の等分布荷重モデルの計算式と蛍光顕微鏡による流路内の構造変化観察を行うことで解析した。両端固定梁のモデルは薄膜の変形によく一致しており,薄膜変形の近似式として用いる事で,パラメータ変化に対してのバルブ性能評価を定量的に行えることが分かった。実際に温度,マイクロ流路の流路幅,圧力印加チャンバの体積を変化した際の薄膜変形を評価したところ,気体の状態方程式と構造力学の知見から薄膜の変形を予測する事が分かった。また,その予測をもとに反応場を密閉すためのデバイス設計・開発にも成功した。また、細胞培養デバイスについては,一度マイクロ流体デバイス外に排出した溶液を再び同じマイクロ流路に導入する事で形成する逐次的2層流の形成に成功し,流路内を満たす溶液の交換を迅速に行うための基盤技術を開発した。当初目的としていた温度応答性のバルブの動作温度の目標温度には到達していないが,目標温度到達にむけたモデル式が実際の実験系に適応できる事を明らかにしており,各パラメータの膜変形への寄与について理解を深める事ができたため,計画に対しておおむね順調に進展している。細胞培養デバイスの開発とモジュール化のためのインターフェース開発を行う。細胞培養デバイスは申請者がこれまでに開発してきた細胞回収デバイスを23年度開発した環流デバイスに組み込み,機能する事を確認する。また,モジュール化のためのインターフェース開発に関しては,デバイスの材料について検討したり,電源や他デバイスを簡易的に集積したデバイスの開発を行う。
直接接触法による新PCM・リキッドアイスの高効率伝熱機構に関する研究

固・気・液三相流動層によるリキッドアイスよりの直接接触採冷熱伝達に及ぼす,空気流量,初期水溶液濃度,空気温度,およびリキッドアイス層高の効果に関して研究がなされた.得られた成果は下記の通りに要約することができる。(1)リキッドアイスを用いた固・気・液三相流動層は,その流動状態および槽内の撹伴状況は非常に良好であり,スラッギングは認められない.(2)リキッドアイス中に,直接空気を吹き込むことにより,固・気・液三相流動層を形成させることができ,かつリキッドアイスから気泡に対し,直接接触採冷熱を高い効率で行なうことができる.(3)リキッドアイスから空気へ直接接触で採冷熱を行う場合,空気流量が大きく,また流入空気温度が高く,かつリキッドアイス中のエチレングリコール水溶液初期濃度が高いほど,交換熱量は大きい.(4)採冷熱を行う際の体積熱通過率は,空気流量が大きく,また流入空気温度が高く,かつリキッドアイス中のエチレングリコール水溶液初期濃度が高いほど大きい。(5)直接接触法によって採冷熱を行う場合,交換総熱量の0.2から0.7%程度の送風動力により採冷熱を行うことが出来る。(6)直接接触法によって採冷熱を行う場合,間接的に空気へ採冷熱を行う管群などの場合と比較して,同容積の場合,約40倍の冷熱が得られる。(7)リキッドアイスから空気へ採冷熱を行う場合の層高の効果については,層高が高く,空気流量が大きく,また初期水溶液濃度が高く,流入空気温度が高いほど採冷熱量は大きい.(8)リキッドアイスから空気の採冷熱を行う場合,リキッドアイス層高く低く,空気流量が小さく,初期水溶液濃度が高く,流入空気温度が高いほど,単位送風動力当りの採冷熱量は大きくなる.固・気・液三相流動層によるリキッドアイスよりの直接接触採冷熱伝達に及ぼす,空気流量,初期水溶液濃度,空気温度,およびリキッドアイス層高の効果に関して研究がなされた.得られた成果は下記の通りに要約することができる。(7)リキッドアイスから空気へ採冷熱を行う場合の層高の効果については,層高が高く,空気流量が大きく,また初期水溶液濃度が高く,流入空気温度が高いほど採冷熱量は大きい.(8)リキッドアイスから空気の採冷熱を行う場合,リキッドアイス層高く低く,空気流量が小さく,初期水溶液濃度が高く,流入空気温度が高いほど,単位送風動力当りの採冷熱量は大きくなる.1.リキッドアイス融解試験槽の製作内部における流動状況および融解挙動を可視化し、かつ量的な測定を行うため、アクリル透明パイプ(直径200mm,高さ700mm)にて融解試験槽を作製した。底面には、空気を一様に流入させるための分散板を設置した。下部には、リキッドアイスを流入させるための側溝を設け、上部はオーバーフロー形とした。下部より流入した空気は、上部から恒温室へ戻る構造とした。内部を可視化観察するとき以外は、厚さ50mmのスタイロフォームで試験部を覆った。2.実験結果およびその特記すべき点今年度は、固・気・液の三相流動層によるリキッドアイスよりの直接接触採冷熱伝達に及ぼすリキッドアイス層高など、効果について、実験的検討を行った結果、以下のことが明らかになった。(1)リキッドアイスを流動層とする固・気・液三相流動は、その流動状態および層内攪乱効果が非常に良好である。(2)リキッドアイス中に、下部より空気を吹き込むことにより、固・気・液流動層が実れ、かつリキッドアイスから空気泡に対して、直接接融により採冷熱操作を行うことができる。(3)リキッドアイスから空気泡へ採冷熱を行う場合、空気流量が大きく、流入空気温度が高く、かつ溶液濃度が高いほど、交換熱量は大きい。(4)採冷熱を行う際の、体積通過率は、空気流量が大きく、また流入空気量が大きく、また流入空気温度が高く、かつリキッドアイス中のエチレングリコール水溶液濃度が高いほど大きくなる。(5)直接接触によって採冷熱を行う場合、交換熱量の0.20.7%程度の送風動力により、間接法により管内空気流に冷熱を与える操作と比較して、同容積の場合約40倍の採冷熱が実行できる。1.リキッドアイス融解試験槽の改良前年度の研究において,流動化に使用する空気の温度により,実験結果に影響が生ずることが明らかになった。

そのため,流動化空気温度を正確に制御するために,空気供給恒温槽と試験部の中間に,温度制御槽(熱交換器および電気ヒーターを設置)を設けた。これにより,±0.1度の精度で流入空気温度の制御が可能となった。2.研究結果およびその特記すべき点今年度は,固・気・液三相流動層によるリキッドアイスよりの直接接触採冷熱熱伝達に及ぼす初期溶液濃度,流入空気量,流入空気温度,および氷充填率の効果,さらに気泡囲りの融解メカニズムについて検討した。その結果以下のことが明らかになった。(1)リキッドアイスより空気泡へ採冷熱を行なう場合,流入空気量が大きい,水溶液初期濃度が高い,流入空気温度が高いほど採冷熱量は大きい値となる。(2)単位送風動力当りの採冷熱量は,リキッドアイス層高が低い,流入空気量が小さい,初期水溶液濃度が高い,流入空気温度が高いほど大きくなる。(3)直接接触法により採冷熱を行う場合,本研究の範囲では,採冷熱量の約0.20.7%の送風動力(流動化のための動力)により,水平円管等を用いる間接採冷熱法の場合に比較して,約3040倍高い採冷熱効率が得られる。(4)レザーおよびシヤドウグラフ法による空気泡囲りの観察を行なった。その結果,空気泡表面に微細氷粒子が付着し,気泡は揺動しながら流動層を上昇するが,その時はげしい攪伴を伴うため粒子と高温空気との熱交換が効率よく行われるものであることが明らかとなった。これは次年度研究への朗報である。1.融解試験槽の改良(層高を変化させるため)今年度は,融解挙動および採冷熱挙動に及ぼすリキッドアイス層高の効果を検討するために,試験槽の改良を行なった。それに際して,空気送入分散板および温度制御装置にも,改良を加えた。2.研究結果およびその特記すべき点今年度は,固・気・液三相流動層によるリキッドアイスよりの直接接触採冷熱伝達に及ぼすリキッドアイス層高の影響,ならびに固・気・液三相流動層の熱伝達に及ぼす添加粒子の効果について検討を行なった。その結果,本研究の範囲内で以下のことが明らかになった。(1)リキッドアイスから採冷熱を行う場合,リキッドアイス層高が低く,空気流量が小さく,水溶液初期濃度が高く,また流入空気温度が高いほど,単位送風動力当りの採冷熱量は高くなる。(2)リキッドアイスから空気への採冷熱を行なう場合,リキッドアイス層高が高く,空気流量が大きく,また水溶液初期濃度が高く,流入空気温度が高いほど,採冷熱量は大きくなる。(3)リキッドアイス中に,ガラス粒子を添加することによる影響は大きく,ある添加量により極大値を,また極小値を示す。これには送入空気量(空筒速度が密接に関与している。(4)層高を変化させても,直接接触によって採冷熱を行う場合,交換熱量の0.20.7%程度の送風動力で採冷熱を行うことが可能である。
高分子糖鎖による酵母・植物プロトプラスト細胞の安定化に関する研究

酵母細胞の細胞壁は、水不溶性の丈夫なβ-1,3-グルカン系の高分子糖鎖で覆われている。それ故、酵母プロトプラスト細胞を同系列の高分子糖鎖で包み込めば、プロトプラスト細胞はより安定化すると考え、プロトプラスト細胞の再生率を調べた。その結果、水溶性のβ-1,3-グルカンであるシゾフィランが、酵母プロトプラスト細胞の再生率を約千倍近く向上させることが分かった。β-1,3-グルカンの特長は、三本鎖構造(トリプルヘリックス構造)をとることである。酵母プロトプラスト細胞の安定化には、シゾフィランの高次構造が非常に重要であることを示したが、このことは、他の結合様式を持った高分子糖鎖では、酵母プロトプラスト細胞の安定化に寄与できないことを意味する。β-1,3-グルカンには、免疫能力を賦活化する能力のあることが知られている。この生理活性の発現は、β-1,3-グルカン特有の高次構造(トリプルヘリックス構造)と深く関係する。本研究で新たに発見された、酵母プロトプラスト細胞の再生率向上効果は、β-1,3-グルカンの高次構造の点で、免疫賦活活性の発現機構と類似することが分かった。しかし、さらに、高度な高分子糖鎖の機能利用を追求するためには、これらの高分子糖鎖のレセプター部位に関する研究をしなければならない。酵母プロトプラスト細胞の安定化に関した研究で、細胞壁多糖と類似の高分子糖鎖に効果のあることが明らかとなったので、次ぎに、植物細胞で調べてみた。植物の種類は万とあるため、ここでは非常によく研究されているタバコの細胞について、酵母の場合と同じような考え方で実験を行った。その結果、水溶性のβ-1,4-グルカンであるサクシノグリカンやザンサンガムにタバコのプロトプラストを安定化させる傾向の高いことが示唆された。水溶性β-1,3-グルカン(シゾフィラン)が、約千倍の酒酵母プロトプラスト再生効果を示すことを見いだしたので、このような細胞を安定化する生理機能の発現が三本鎖構造によるものなのか、一本鎖構造によるものなのかを調べるため研究を行い、下記の成果が得られた。1.シゾフィラン(分子量146万)を0.01M硫酸を含む85%DMSOに溶解後、100度5時間処理を行い、セミ分取型ゲルクロを繰り返し運転して十種類の低分子化試料を調製した。GPC-LALLA法でそれぞれの分子量を測定した。2.分子量の違いから、FII(90kDa),FIV(66kDa),FVI(36kDa),FVIII(5.7kDa)の試料を選び、染料との複合体形成能や酵素の分解性特性を詳細に調べ、低分子化試料の糖鎖の構造を調べた。その結果、FII,FIV,FVIは三本鎖構造であり、FVIIIは一本鎖構造であることが分かった。3.これらの試料について、酵母プロトプラスト再生促進効果を調べたところ、FIIとFIVは強く、FVIは中程度の活性を示したのに対し、一本鎖構造のFVIIIは全く活性を示さなかったことから、シゾフィランの酵母プロトプラスト細胞を安定化させる機構は、β-1,3-グルカンの三本鎖構造(トリプルヘリクス構造)が重要であることが分かった。この結果は、β-グルカンの抗腫瘍性活性の発現機構と非常によく類似していることから、β-1,3-グルカンの動物細胞に対する機能の解明にも、本研究の成果は役に立つ可能性が示唆された。

前年度の研究成果により、水溶性のβ-1,3-グルカンであるシゾフィランが、酵母プロトプラスト細胞の再生率を約千倍近く向上させることが分かったので、その高分子糖鎖の発現機構をひき続いて調べた。その結果、酵母プロトプラスト細胞の安定化には、シゾフィランの高次構造が非常に重要であることを確認した。β-1,3-グルカンには、免疫能力を賦活化する能力のあることが知られているが、この生理活性の発現は、β-1,3-グルカン特有の高次構造(トリプルヘリックス構造)と深く関係する。本研究で新たに発見された、酵母プロトプラスト細胞の再生率向上効果は、β-1,3-グルカンの高次構造の点で、免疫賦活活性の発現機構と類似することが分かった。このことは、他の結合様式を持った高分子糖鎖では、酵母プロトプラスト細胞の安定化に寄与できないことを意味する。また、酒酵母以外の酵母についても、プロトプラスト細胞の安定化を研究したが、細胞壁多糖の構造が多少酒酵母と異なる様で、プロトプラスト細胞の調製条件から検討をし直す必要が出てきたので、十分な研究はできなかった。酵母のプロトプラスト細胞の安定化に関した研究で、細胞壁多糖と類似の高分子糖鎖に効果のあることが明らかとなったので、次ぎに、植物細胞で調べてみた。植物の種類は万とあるため、ここでは非常によく研究されているタバコの細胞について、酵母の場合と同じような考え方で実験を行った。その結果、水溶性のβ-1,4-グルカンであるサクシノグリカンやザンサンガムにタバコのプロトプラストを安定化させる傾向の高いことが示唆された。
異種金属材料の閉塞鍛造による複合化成形

歯車部品において,歯部(歯の表面)と軸部が,異なる素材からなる製品を閉塞鍛造にて成形する際の変形挙動(荷重特性,形状変化,材料流動)に及ぼす,材料の組み合わせ,負荷方法,型形状(歯数),潤滑状態の影響について調査した.使用した材料は,軸部(コア材)に純アルミニウムA1050焼鈍材を,歯部(リング材)にはA1050切出し材,A1050予加工材,A5056焼鈍材,A2024焼鈍材を用いた.荷重特性について:歯数が4の場合と6の場合を比較すると,コア材の高さを同じにした場合は,歯数6のほうが荷重が低い.リング材を変えても,パンチ荷重-ストローク曲線の概観はほぼ同様であり,リング材の硬度が上がるにつれて荷重レベルは上昇する.片押しと両押しを比較すると両押しのほうが,同じ充満度では荷重が低い.外形形状の変化について:片押し成形では,リング材側面およびリング,コア材底面に潤滑した場合と無潤滑では歯の成長の様子が異なる.無潤滑ではパンチ面に近いほうから歯が成長してゆくが,潤滑した場合は軸にほぼ平行に成長してゆく.両押し成形では,潤滑の有無によらず,歯は軸にほぼ平行に成長してゆく.リング肉厚3ミリの条件では,リング材がA1050ではリングの破断が見られなかったが,A5056では充満度が75%程度で破断した.A2024ではストロークのかなり早い段階で破断してしまった.また,両押し成形のほうが,片押しより若干高い充満度までリングが破断せず成形できる内部材料流動について:半割格子線試料により内部の材料流動を調べた.片押し成形においてリング材がA1050の場合,リング材とコア材の界面においてコア材の軸方向への流動,即ちリング材とコア材の相対辷りが見られたが,リング材がA5056の場合は,この相対辷りは見られず,コア材のリング材と接触している部分の材料は半径方向にのみ流動していることがわかった.また,両押し成形ではリング,コア界面での相対辷りは少ない.本研究では軸部と歯部が異なる材料からなる複合材歯形状部品を閉塞鍛造により成形する際の変形挙動について調査することが目的である.本年度は鉛,純アルミニウム(A1050),アルミニウム合金(A5056)の3種類を用いて主に冷間にて実験を行った.アルミニウムにおいては供試材のまま,および焼きなまし処理を行ったものを用意し,鉛と合わせて計5種類の降伏応力の異なる材料を用意した.実用的な観点から,歯部となる材料(以後リング材と呼ぶ)が軸部となる材料(以後コア材と呼ぶ)より平均降伏応力が高い組み合わせにて成形実験を行った.成形品の形状は直径30mmの円筒部に刃底幅10mm,歯先幅7.5mm,歯高5mmの台形歯が4枚付いた平歯車状の部品である.予備実験の結果より,歯高が10mmの場合充満度が高くなるとリングが歯元で破断する現象が見られたため,歯高は5mmとした.また,片押しでのみ実験を行った.実験結果をリング材の平均降伏応力とコア材の平均降伏応力の比(降伏応力比)で整理し以下の知見を得た.降伏応力比がほぼ同じ場合,降伏応力の大小によらず外形形状の変化は類似したものとなる.降伏応力比が1に近い場合,試験片の上押えに接触する面ではリングとコアの間に窪みを生じるが,降伏応力比が大きい場合はそのような欠陥は生じない.しかし,充満が進むと歯元で割れが生じる場合がある.健全な成形を行うことができる降伏応力比は,リング材の降伏応力が高くなると小さくなる傾向がある.歯車部品において,歯部(歯の表面)と軸部が,異なる素材からなる製品を閉塞鍛造にて成形する際の変形挙動(荷重特性,形状変化,材料流動)に及ぼす,材料の組み合わせ,負荷方法,型形状(歯数),潤滑状態の影響について調査した.使用した材料は,軸部(コア材)に純アルミニウムA1050焼鈍材を,歯部(リング材)にはA1050切出し材,A1050予加工材,A5056焼鈍材,A2024焼鈍材を用いた.荷重特性について:歯数が4の場合と6の場合を比較すると,コア材の高さを同じにした場合は,歯数6のほうが荷重が低い.リング材を変えても,パンチ荷重-ストローク曲線の概観はほぼ同様であり,リング材の硬度が上がるにつれて荷重レベルは上昇する.片押しと両押しを比較すると両押しのほうが,同じ充満度では荷重が低い.外形形状の変化について:片押し成形では,リング材側面およびリング,コア材底面に潤滑した場合と無潤滑では歯の成長の様子が異なる.無潤滑ではパンチ面に近いほうから歯が成長してゆくが,潤滑した場合は軸にほぼ平行に成長してゆく.両押し成形では,潤滑の有無によらず,歯は軸にほぼ平行に成長してゆく.リング肉厚3ミリの条件では,リング材がA1050ではリングの破断が見られなかったが,A5056では充満度が75%程度で破断した.A2024ではストロークのかなり早い段階で破断してしまった.また,両押し成形のほうが,片押しより若干高い充満度までリングが破断せず成形できる内部材料流動について:半割格子線試料により内部の材料流動を調べた.