hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
フットサウナを用いた心疾患患者におけるＱＯＬと予後の改善を目指した看護ケアの構築

また、血行動態の有意な変化は無く安全に温熱ケアを行う事ができた。2) 3施設での連続温熱ケアプログラムの検討3日から2週間の連続ケア前後での血中生理活性物質(脳性ナトリウム利尿ポリペプチド等)の測定と血流依存性血管拡張反応検査を行い有意な改善が見られた。また、睡眠に対する効果は一般的な睡眠調査票により調査を行うとともに客観的な検討のために簡易型ポリソムノグラフィを記録し睡眠脳波も検討した。睡眠調査では夢見などにおいて改善し、脳波では浅睡眠が減少し、より深睡眠へと移行していた。また、旭川医科大学の検討から睡眠時無呼吸患者においてフットサウナの後にヒートショックプロテインの有意な上昇、九州大学と同様に心不全や血管内皮拡張反応の改善が見られている。以上の結果から膝下をフットサウナで温めることにより全身の体温が上昇し、安定した血管内皮機能の改善や睡眠改善効果が得られると考えられ、我々が開発した看護ケアプログラムによって入院中の患者の睡眠や心不全の改善を補助できる可能性が示唆された。昨年度に引き続き九州大学、北海道大学、旭川医科大学において入院中の心不全患者を対象としたフットサウナの短時間使用による血行動態や睡眠に対する効果を検討した。九州大学では今年度までの症例数は心不全患者34例(男性22人、平均年齢:57±15歳)に増えた。北海道大学でも5症例の検討がなされた。膝下を遠赤外線足温器(フットサウナ)を用いて暖めることにより、皮膚温は平均1.0度、深部体温は平均0.4度上昇したが、血行動態の有意な変化は無く安全に温熱療法を行う事ができた。45°Cの加熱15分に加えて保温30分の45分間の使用を3日間就寝前に連用する事によって、その前後での血中生理活性物質(脳性ナトリウム利尿ポリペプチド:BNP)などの測定と血流依存性血管拡張反応検査(FMD検査)を行った。また、睡眠に対する効果は一般的な睡眠調査票であるOSA睡眠調査票、セントマリー病院睡眠質問票により使用前と使用後3日間の調査を行うとともに客観的な検討のために簡易型ポリソムノグラフィー(フィリップス社製Alice PDx)によって睡眠中の脳波も検討した。3日間の連続使用で心不全増悪の指標のひとつであるBNPと血管拡張機能の指標であるFMDの改善が見られ、睡眠調査では夢見などにおいて改善をみた。脳波では浅睡眠が減少し、より深い睡眠へと移行していた。以上の結果から膝下をフットサウナで温めることにより全身の体温が上昇し、安定した血管内皮機能の改善や睡眠改善効果が得られると考えられた。現在、旭川医科大学においてもポリソムノグラフィーを用いて温熱効果が睡眠に及ぼす効果を検討中である。今後、心不全患者が自宅でフットサウナを長期使用した時にどのような効果が見られるか検討する予定である。九州大学が中心となって研究を遂行するが、寒冷地での効果を検討するために北海道大学と旭川医科大学に分担研究を依頼している。九州大学での症例数は当初の計画以上に進行しているが、分担研究施設での研究の進行が予定より遅れている。以上の理由より(1)おおむね順調に進展していると自己評価した。25年度が最終年度であるため、記入しない。
ニュ-ロペプタイドの気道平滑筋及び自律神経-効果器伝達に及ぼす効果の薬理学的研究

イヌ及びネコ気管平滑筋組織における興奮性効果器伝達と平滑筋細胞に及ぼすVasoactive intestinal polgpeptide(VIP)、抗-VIP-抗体及び二種類のVIP拮抗剤の効果を、収縮記録法、微小電極法及び二重〓糖隔絶法を用いて観察した。VIPはイヌ及びネコ気管平滑筋のコリン作働性神経の電気刺激によって発生する収縮を10^<-11>M以上の濃度で用量依存性に抑制した。VIPは10^<-9>Mの濃度まで気管平滑筋細胞の静止膜電位、膜実効抵抗に効果を示さなかったが、10^<-8>M以上の濃度で膜過分極と膜実効抵抗の減少をもたらした。VIPは10^<-11>M以上の濃度でe.j.p.の大きさを用量依存性に抑制した。低頻度(0.033H-0.1Hz)の連続刺激を与えるとe.j.p.の大きさは最初の刺激によって発生するe.j.p.の大きさに比し漸減する。VIPはネコ及びイヌ気管平滑筋で観察されるe.j.p.の漸減現象を増強した。高頻度(20Hz)の神経刺激によりe.j.p.は加重現象を示し、この現象はイヌ気管において顕著であった。すなわち20Hzで10回の頻回刺激により、e.j.p.の大きさは1回刺激のそれに比しイヌでは22.3±4.2倍に、ネコでは2.2±2.0倍にすぎなかった。VIPはこのe.j.p.の加重現象を両組織において抑制した。内因性VIPの興奮性神経-効果器伝達に及ぼす効果を観察する目的で、抗VIP-抗体及び、VIP拮抗剤の効果を観察した。抗-VIP-抗体はネコで観察されるNANC弛緩を著明に抑制し、ネコ気管平滑筋におけるe.j.p.の加重現象を著明に増強した。しかしイヌe.j.p.には効果を示さなかった。VIP拮抗剤もネコe.j.p.の加重現象を著明に増強したが、NANC弛緩には効果を示さなかった。以上の実験結果よりネコ迷走神経系に含まれるNANC伝達物質にはVIPが関与する可能性が示唆され、さらにVIPは気道平滑筋に直接作用し筋弛緩をもたらすと共に迷走神経終末に作用しアセチルコリン放出を抑制する二重抑制効果を有すると考えられる。喘息患者の肺組織にはVIPが欠除していると考えられており本実験結果は喘息発症への手掛りとなる。
クライン群論および双曲幾何学研究支援ソフトウェアの開発

本研究の研究代表者が開発し,インターネットを通じて公開しているプログラムOPTiは,Troels Jorgensen (Columbia Univ.), Albert Marden (Univ.Minnesota), William Thurston (UC Davis)といった著名な研究者を含む多くのクライン群論および双曲幾何学の研究者に利用されている.この研究の目的は,OPTiをさらに洗練し,クライン群論および双曲幾何学研究支援ツールとしてより役立つものにすると同時に,ユーザインターフェイスを工夫・改良することによって,専門の研究者はもちろんのこと,学生にとっても使いやすいプログラムにし,教育目的にも有効に利用できるようにすることであった.本研究の研究代表者が開発し,インターネットを通じて公開しているプログラムOPTiは,Troels Jorgensen (Columbia Univ.), Albert Marden (Univ.Minnesota), William Thurston (UC Davis)といった著名な研究者を含む多くのクライン群論および双曲幾何学の研究者に利用されている.この研究の目的は,OPTiをさらに洗練し,クライン群論および双曲幾何学研究支援ツールとしてより役立つものにすると同時に,ユーザインターフェイスを工夫・改良することによって,専門の研究者はもちろんのこと,学生にとっても使いやすいプログラムにし,教育目的にも有効に利用できるようにすることであった.平成14年度の研究計画は次の5点であった.1.ソースプログラムの公開とアルゴリズムの解説.2.擬Fuchs群判定アルゴリズムの開発.4.プログラムの最新OSへの対応.5.プログラムの紹介および機能に関する要望調査.このうち1のアルゴリズムの解説に関しては論文「OPTi's algorithm fordrawing the limit set」が発表予定である.また1,2,5に関連して2002.9.9-10にWarwick大学で開催されたKleinian Groups Workshopで発表「Viewing once punctured torus groups」を行った.その内容を論文「OPTi's algorithm fordiscreteness determination」としてまとめたものを近々発表する予定である.4については年度当初にMac OS X対応のOPTi 3.50を公開した.その後,5の要望にも関連するが,3次元表示もできるようにOPTiを拡張し,現在の最新バージョンはOPTi 3.60となっている.OPTi 3.60ではこのほか,Maskit Sliceの表示に関する改良も加えられているが,それらについてはOPTiのウェブサイトに詳しく解説してある.3については,残念ながら今年度中には実現できなかった.これは来年度へ向けての継続課題としたい.平成15年度研究実施計画のうち,2点穴空きトーラスへの拡張について大きな進展があった.上記Newton Instituteにおける研究集会においては,分担者の山下氏と共同でコンピュータグラフィクスを用いて1点穴空きトーラス群のモジュライ空間の実3次元スライスを表示する研究も行い,"From Maskit toMcMullen"として発表した.OPTiにおける実2次元のスライスと比較して,格段に多くの情報を一度に表示することができ,今後のKlein群の研究に大きな示唆を与える発表となった.この研究には,研究代表者が開発した別のプログラムであるDelta Viewerが非常に役立った.平成16年度の研究計画のうちOPTiの2点穴あきトーラスへの拡張の理論的側面に関しては,プレプリント「From once-punctured torus to twice-punctured torus」としてまとめた.またDeltaViewerを応用して1点穴あきトーラス群変形空間の実3次元スライスの形を見る研究に関しては,研究代業者が奈良女子大学において平成16年12月18日に主催した研究集会「数学と物理学と情報科学に研究交流シンポジウム」において行った講演「DeltaViewerによる立体構築」においてその一部を紹介した.その内容についてはシンポジウムの報告書に掲載される予定である.平成17年9月12日から15日にかけて大阪大学で開催された研究集会「穴あきトーラス擬フックス群に関するJorgensen理論」において講演「OPTiでみるJorgensen理論」を行った.この研究集会のテーマであるJorgensen理論は,OPTiを作成する直接のきっかけとなったものであり,その後もOPTiを通じて作間誠らとの共同研究を進めているが,その研究の一部を「Punctured torus groups and 2-bridge knot groups(1)」という255ページのプレプリントとしてまとめることができた.
マメ科植物と根粒菌の共生における一酸化窒素の新しい機能の解明

昨年度得られたミヤコグサclass1ヘモグロビン遺伝子LjHb1に点突然変異を有する5系統のM3種子の中から、変異をホモで有する個体を選抜した。その結果、点突然変異をホモで有する個体を各系統につき少なくとも1つ得ることができた。十分量の種子が収穫でき次第、共生に対する影響を調べる。各個体から変異LjHb1 cDNAをクローン化した。今後は変異組換えタンパク質を精製し、NO除去活性を調べる。ミヤコグサにミヤコグサ根粒菌を接種した際、根で一過的な一酸化窒素(NO)の発生が見られる。このNO発生を誘導する根粒菌因子の同定を試みた。nodAC欠損変異株を接種した場合でもNO発生は見られたことから、共生のシグナル因子であるNod factorはNO発生に関係しないことが示唆された。ミヤコグサ根粒菌から精製した細胞表層多糖lipopolysaccharide(LPS)を添加すると、一過的なNO発生が観察された。よってNO発生の誘導活性成分がLPSを含む画分に存在することが示唆された。LPSを更に構成要素に分解し、各画分についてNO誘導活性を評価した。その結果、core oligosaccharide(OS)画分に誘導活性があることが分かった。共生と防御応答との関係の研究ためには、ミヤコグサに感染する病原菌を利用することが必要であるが、これまで見つかっていなかった。様々な植物病原菌をミヤコグサの葉に接種した結果、エンドウつる枯れ病菌pseudomonas syringaepv. pisiとジャガイモ青枯れ病菌Ralstonia solanacearum MAFF301522株およびMAFF730135株が葉を枯死させた。枯死は接種葉に限られたことと、接種部位に強いNO発生が観察されたことから、これらの病原菌はミヤコグサに対して非親和性であることが示唆された。1.ミヤコグサの根にミヤコグサ根粒菌を接種すると一酸化窒素(NO)が発生する。NO発生を引き起こす菌体成分の同定や発生量の経時変化の追跡のためにはNOを定量化する必要がある。そこで根で発生するNOの定量法の確立を試みた。いくつかの方法を検討したところ、次の方法が最もよい結果が得られた。数本の根を付け根から切り取り、バイアル瓶に入れる。7μMのdiaminofluorescein-FM(DAF-FM)を200μL加え、暗所で30分振とうする。NOは容易に細胞膜を透過するため、この間に細胞外に放出されたNOがDAF-FMと反応して波長515nmの蛍光を発するようになる。蛍光分光計ナノドロップによりこの蛍光を測定することによりNOを定量する。得られた定量値は顕微鏡観察の結果とほぼ一致したことから、本方法の妥当性が確認できた。2.ミヤコグサのclass1ヘモグロビン遺伝子LjHb1はNOを除去する活性を持ち、根粒菌接種後の根および根粒中で発現が活性化される。Lの共生窒素固定おける役割を解明するために、TILLING法(targeting induced local lesions in genome)を用いてL遺伝子の突然変異株の探索を行った。5000系統のミヤコグサ変異株をスクリーニングした結果、18系統でL遺伝子内に突然変異が検出され、うち6系統がコード領域内の変異であった。6系統のうち2系統は同一のアリルであったため、最終的に5系統のL変異株の種子を得ることができた。このなかにはグルタミン酸からリジンおよびプロリンからセリンなどの性質の大きく異なるアミノ酸への変異が含まれていた。様々な植物のclass1ヘモグロビンで非常に保存度の高い127番目のグルタミン酸に変異を持つ株も得られた。3.根で発生するNOが根粒着生どのような影響を与えるかについてはこれまで直接的な検証が行われていなかった。そこで、NO発生試薬sodium nitroprusside(SNP)を用いてこの点について調査を行った。様々な濃度のNO発生薬剤SNPを含む寒天培地上で栽培したミヤコグサにミヤコグサ根粒菌を接種し、30日後に着生された根粒を数え、SNPを添加しないものと比較した。その結果、100μMのSNP添加では3分の1、150μMのSNP添加では10分の1に根粒着生数が減少した。また、SNPを添加すると根の生長が遅くなった。根粒菌接種により発生したNOは接種後24時間以内に消去されることが分かっている。今回の結果から、このようなNOの消去は正常な根の生長と根粒着生に重要な役割を担うことが示唆された。

nodAC欠損変異株を接種した場合でもNO発生は見られたことから、共生のシグナル因子であるNod factorはNO発生に関係しないことが示唆された。ミヤコグサ根粒菌から精製した細胞表層多糖lipopolysaccharide(LPS)を添加すると、一過的なNO発生が観察された。よってNO発生の誘導活性成分がLPSを含む画分に存在することが示唆された。LPSを更に構成要素に分解し、各画分についてNO誘導活性を評価した。その結果、core oligosaccharide(OS)画分に誘導活性があることが分かった。共生と防御応答との関係の研究ためには、ミヤコグサに感染する病原菌を利用することが必要であるが、これまで見つかっていなかった。様々な植物病原菌をミヤコグサの葉に接種した結果、エンドウつる枯れ病菌pseudomonas syringaepv. pisiとジャガイモ青枯れ病菌Ralstonia solanacearum MAFF301522株およびMAFF730135株が葉を枯死させた。枯死は接種葉に限られたことと、接種部位に強いNO発生が観察されたことから、これらの病原菌はミヤコグサに対して非親和性であることが示唆された。
遺伝子組換えメタノール資化性菌による生分解性共重合ポリエステル生産

3-ヒドロキシ酪酸と3-ヒドロキシ吉草酸で構成される共重合ポリエステルを生成できる菌株を、安価なメタノールを唯一炭素源として生育できるメタノール資化性細菌より選び、選択した菌株が生成するポリエステルの特徴を調べるとともに、ポリエステル生合成に関与する遺伝子について解析を行い、さらに、得られた遺伝子を元の菌株にクローン化することによって遺伝子増幅を行うことによる菌株の改良を目指した。種々のメタノール資化性細菌について共重合ポリエステル生成を検討したところ、Paracoccus denitrificansが比較的安価な炭素源であるメタノールとn-アミルアルコールから共重合ポリエステルを生成できることを初めて見い出し、さらに、ポリエステル中の3-ヒドロキシ吉草酸含量が高くできるという特性を有していたことから、本菌株を選択した。本菌株の場合、培地中のn-アミルアルコール濃度に依存して3-ヒドロキシ吉草酸が092モル%の幅広い組成のポリエステルが生成できるのみならず、n-アミルアルコールで生育させた場合には、増殖連動的なポリエステル生成が認められ、3-ヒドロキシ吉草含量も99%以上となった。このことから本菌株のポリエステル合成遺伝子に興味が持たれ、これの単離・解析を試みた。単離にあたり、既に塩基配列が明らかなAlcaligenes eutrophusの当該遺伝子をDNAプローブとしてサザンハイブリダイゼーションで調べたところ、相同性の高い領域を見い出すことができた。その領域を大腸菌にクローニングし、ポリエステル合成に関与する3つの遺伝子(phbA,phbB,phbC)の染色体上での相対的な位置関係について調べたところ、P.denitrificansのものは他の既に明らかとなっている菌株のものとは異なる遺伝子配置であることが認められた。当該遺伝子の遺伝子増幅によるポリエステル生成に及ぼす効果については、遺伝子の塩基配列レベルの解析が必要であり、検討するに致らなかった。現在、Alcaligenes eutrophusなどを用いてグルコ-スと吉草酸から生成されている3ーヒドロキシ酪酸と3ーヒドロキシ吉草酸からなる共重合ポリエステルは生分解性プラスチック素材として注目されている。しかし、これら炭素源は価格が高いという欠点がある。そこで、より安価な炭素源を用いた共重合ポリエステル生産を行うために、炭素源の検討と菌株の選択を行う事を第一の課題とし、次に選択した菌株の共重合ポリエステル生合成経路について酵素レベルで検討することを第2の課題とした。さらに、より効率的な共重合ポリエステルの生成を実現するための基礎的知見を得るために、ポリエステル生合成に関与する遺伝子の単離と解析を目ざした。本年度の成果としては、まず第一の課題である炭素源の検討について、メタノ-ル資化性細菌であるParacoccus denitrificansを用いると、メタノ-ルとnーアミルアルコ-ルから共重合ポリエステルを生成できることを初めて見い出した。さらにnーアルミアルコ-ルの培地中濃度に依存して、3ーヒドロキシ吉草酸割合が092%まで幅広く変化したポリエステルを生成できることが明らかとなり、安価なこれら両アルコ-ルが炭素源として有用であることを見い出した。次に、第二の課題に関し、P.denitrificansはメタノ-ルで生育とた場合、メタノ-ルデヒドロゲナ-ゼが誘導され、本酵素がメタノ-ルとnーアミルアルコ-ル両者の酸化に関与していることが判明した。これらの結果は平成3年度日本醗酵工学会で口頭発表し、また平成4年度日本農芸化学会でも報告する予定である。現在、本菌株のポリエステル生成に関与する遺伝子の単離を試みており、すでに単離・解析のされているA・eutrophusのポリメラ-ゼ遺伝子の一部分をプロ-ブとしたサザンハイブリダイゼ-ションによる遺伝子バンクのスクリ-ニングを行い、その結果、可能性あるクロ-ンが得られたので、さらに検討を進めている。

細菌による3-ヒドロキシ酪酸(3HB)と3-ヒドロキシ吉草酸(3HV)で構成される共重合ポリエステルは、グルコースと吉草酸を炭素源として生産されている。しかし、これらの炭素源は価格が高いという欠点があることから、より安価な炭素源を用いて共重合ポリエステルを生成できる能力を有する菌株の検索を行うことを第一の課題とし、次に検索の結果選んだ菌株のポリエステル生合成に関与する遺伝子を単離し、解析を行うことを第二の課題とした。まず第一の課題である炭素源と菌株の検討に関して、前年度の結果、メタノール資化性細菌であるParacoccus denitrificansが比較的安価な炭素源であるメタノールとn-アミルアルコールから共重合ポリエステルを生成できることを初めて見い出したことから、本年度、本菌株について検討を加えた。本菌株は、n-アミルアルコールの培地中濃度に依存して、生成ポリエステル中の3-ヒドロキシ吉草酸含量が092モル%まで幅広い組成のポリエステルを生成する特徴を有するのみならず、n-アミルアルコールで生育させた場合には、増殖連動的にポリエステルが生成され、しかも、その組成において99%以上が3HVとなる他の菌株では報告されていない特徴も有していた。第二の課題であるP.denitrificansのポリエステル合成遺伝子に関しては、すでに塩基配列が明らかなAlcaligenes eutrophusの3つの関連遺伝子であるphbA,phbB,phbCを含むDNA断片をプローブとして用い、P.denitrificansの染色体DNAに対してサザンハイブリダイゼーションを行い、各遺伝子に相同性の高い領域を見出した。その領域を大腸菌にクローニングし、制限酵素地図を作成するとともに、3つの遺伝子の染色体上における相対的な位置関係を決定した。その結果、P.denitrificansのものは、既に明らかとなっているA.eutrophus等のものとは異なる遺伝子配置をとっていることが認められた。
植物培養細胞における葉緑体分化の制御機構の生科学的・分子生物学的解析

昨年度は細胞選抜により確立したタバコ光独立栄養細胞を用い、その葉緑体の分化発達過程を解析すると共に、葉緑体および核遺伝子が培養により変異している可能性を解析した。その結果、光合成のみで生育している光独立栄養細胞といえどもその葉緑体の発達、機能発現は緑葉と異なった制御を受けていることが明らかになった。一方、光独立栄養細胞の葉緑体遺伝子を制御酵素により解析した結果、顕著な変異は認められず、また核遺伝子であるrDNAに関しても、質的な変化は認められなかった。従って、培養細胞における種々の遺伝子発現の違いは遺伝子レベルでの変化の影響と言うよりは転写、翻訳の段階での制御が関与していると考えた。本年度は、これらの結果を補足確認すると共に、さらに培養細胞において特異的に発現しているタンパク質の同定を試みた。細胞粗抽出液を2次元ゲル電気泳動により分離した後、ポリビニリデンダイフルオライド膜に転写した。転写したタンパク質を色素で染色し識別した後、切り出し、直ちにエドマン分離を行い、N末端アミノ酸の決定を行った。その結果、培養細胞において特異的に発現しているタンパク質4個のうち3個についてN末端アミノ酸35-38残基を決定することができた。得られたアミノ酸配列を基にデータベースによるホモロジー検索を行ったところ、培養細胞において検出されたタンパク質はいずれもストレスタンパク質として知られているosmotinあるいはキチナーゼと高い相動性を有することが明らかとなった。光独立栄養細胞で認められたストレスタンパク質は光独立栄養細胞のみならず、他の未分化の培養細胞、あるいは再分化しつつある培養細胞においても検出されていたことにより、培養細胞は一般的にきわめて高いストレス条件下にあると判明した。今後、このストレス因子の解明を試みる。
水酸化ラジカルを応用したインプラント周囲炎治療の確立―銀イオンへの紫外線照射効果

銀イオンの抗菌効果は広く知られているが、その殺菌作用は比較的マイルドであり、歯科分野において病原菌を殺菌する方法としては応用されていない。しかし銀イオンを含む水溶液に波長365ー400 nmのUVAを照射すると水酸化ラジカルが発生し、殺菌活性が増強されることを発見した。そこで、本研究は、銀イオンを併用することで酸化チタンに対するUVA(長波長紫外線)照射で生成する水酸化ラジカルを応用した新しい概念のインプラント周囲炎療法の確立を目的としている。平成30年度では銀イオンと長波長紫外線照射を併用した殺菌療法の効果をin vitroにおいて検証した。まず初めに、形態学的解析を用いて2種の口腔内細菌のバイオフィルムを、歯科用インプラント表面と類似した表面構造を持つチタンディスク上に作製できる条件を確立した。次いで、浮遊菌及びバイオフィルムに対し銀イオン単独もしくは長波長紫外線照射併用療法を行った。その結果、銀イオン単独では、浮遊菌及びバイオフィルムに対して銀イオン濃度依存的に殺菌効果があることを確認した。一方、長波長紫外線照射を併用した場合も1同様に銀イオン濃度依存的に殺菌効果があること、2その殺菌効果は銀イオン単独よりも強いことを確認した。さらに発生する水酸化ラジカル量を評価したところ、銀イオン単独ではわずかに水酸化ラジカルが発生していたのに対し長波長紫外線照射を併用すると有意に発生量が大きくなることが分かった。しかし、照射時間はラジカル発生量は影響を及ぼさなかった。これらの結果から本治療方法は汚染されたインプラント表面への殺菌療法として有効であることが示唆できた。平成30年度は口腔内細菌を用いたバイオフィルムの作製及び細菌に対する銀イオン及び長波長紫外線照射の殺菌効果を調べる予定であった。その結果、予定通りバイオフィルムの作製と殺菌効果をin vitroで検証することができた。本研究の最終的な目的はインプラント周囲炎療法の確立である。そこで、平成31年度は、前年度に得た結果から有効な銀イオン濃度及び長波長紫外線時間の条件を決定し、汚染されたチタンディスク表面に銀イオン/長波長紫外線照射併用療法を適用し、その後の細胞の進展や増殖性などの細胞毒性及び石灰化形成能について評価し、インプラント表面への再オステオインテグレーションの可能性について評価する予定でいる。平成32年度はin vivo研究を行う。即ち、バイオフィルムが形成されたラット用チタンインプラントを銀イオン/長波長紫外線照射併用療法を適用した後、ラット口腔内に移植、骨結合を組織学的に観察し、in vivoでの殺菌治療の有効性を検証する予定でいる。またH32年度までに得られた成果を国際科学専門誌に発表する。本年度、老朽化したLED照射装置及びその関連部品を購入する予定であったが、モデルチェンジに伴い照射強度が変更したため、購入を検討する必要が生じ、別の機器を探していた。本年度はこれまで所有していた旧タイプのLED照射器を修理応用して実験を遂行したため、一部繰越金が発生した。
骨髄内細胞注入法を利用した単一ヒト造血幹細胞による造血再生

造血幹細胞は自己保存能と多分化能を併せ持つ細胞であり、移植することにより宿主の造血系を長期間にわたって再構築する能力を持つ。組織幹細胞としては最も詳細にその性質が明らかにされており、他の組織幹細胞研究のモデルを提供してきた。マウスにおいては1996年に造血幹細胞が同定され(Science 273,242,1996)、1個のLin-Sca-1^+c-kit^+CD34^-細胞により宿主の長期造血系再構築が可能である。ヒト造血幹細胞は免疫不全マウスやヒツジ胎仔を利用した異種移植系の開発より解析が進んだが、未だ単一細胞レベルでの同定は行われていない。われわれは最近NOD/SCIDマウスの骨髄内にヒト細胞を直接移植する技術を開発し、従来より15倍の感度でヒト幹細胞を検出する事を可能にした。(投稿中)本研究ではこの技術を利用して研究費交付期間内にヒト造血幹細胞を単一細胞レベルで同定し、マウスと同様に1個の細胞で個体の造血再構築を行うことを目的とする。具体的には平成15年度にマウス骨髄内に造血支持能力の高い骨髄ストローマ細胞を直接移入し骨髄環境を改変する技術を開発する。本計画実施期間内に以下の成果を得た。1ヒト間葉系幹細胞のマウス骨髄内移植法の開発個体内でヒト単一細胞を測定するためには効率の良い移植法の開発が必須である。免疫不全マウス骨髄内へ直接ヒト造血幹細胞を移植することにより効率よく移植可能であることを報告した(Blood 101,2905-2913,2003)。また従来のNOD/SCIDマウスよりさらにヒト細胞を受容しやすいNOGマウスを開発して、造血幹細胞の分化能を検討した(Exp Hematol.3,789-797,2003)。さらに個体内でヒト単一細胞を測定するためには骨髄微小環境の開発が必須である。免疫不全マウス骨髄内へ直接ヒト間葉系細胞を移植することにより効率よく移植可能であることを報告した(Blood 104,3581-3587,2004)。また従来のNOD/SCIDマウスよりさらにヒト細胞を受容しやすいNOGマウスを開発して、造血幹細胞の分化能を検討した(Mol Ther.10,882-891,2004)。2ヒト臍帯血CD34細胞の遺伝子マーキングし、骨髄内移植法を利用してNOD/SCIDマウスに移植後、LAM-PCR法によりクローンレベルで幹細胞の動態を解析した(論文投稿中)。

組織幹細胞としては最も詳細にその性格が明らかにされており、他の組織幹細胞研究のモデルを提供してきた。マウスにおいては1996年に造血幹細胞が同定され(Science 273,242,1996)、1個のLin-Sea-1^+c-kit^+CD34-細胞により宿主の長期造血系再構築が可能である。ヒト造血幹細胞は免疫不全マウスやヒツジ胎仔を利用した異種移植系の開発により解析が進んだが、未だ単一細胞レベルでの同定は行われていない。われわれは最近NOD/SCIDマウスの骨髄内にヒト細胞を直接移植する技術を開発し、従来より15倍の感度でヒト幹細胞を検出することを可能にした。(投稿中)本研究ではこの技術を利用して研究費交付期間内にヒト造血幹細胞を単一細胞レベルで同定し、マウスと同様に1個の細胞で個体の造血再構築を行うことを目的とする。具体的には平成15年度にマウス骨髄内に造血支持能力の高い骨髄ストローマ細胞を直接移入し骨髄環境を改変する技術を開発する。2003年度は以下の成果を得た。1ヒト単一細胞のマウス骨髄内移植法の開発個体内でヒト単一細胞を測定するためには効率の良い移植法の開発が必須である。免疫不全マウス骨髄内へ直接ヒト造血幹細胞を移植することにより効率よく移植可能であることを報告した(Blood 101,2905-2913,2003)。また従来のNOD/SCIDマウスよりさらにヒト細胞を受容しやすいNOGマウスを開発して、造血幹細胞の分化能を検討した(Exp Hematol.31,789-797,2003)。2マウス骨髄環境の改変骨髄内移植法を利用してマウス間葉系幹細胞がG-CSFにより骨髄より末梢へ動員され、心筋梗塞後の心筋再生に関与することを示した(論文投稿中)。造血幹細胞は自己保存能と多分化能を併せ持つ細胞であり、移植することにより宿主の造血系を長期間にわたって再構築する能力を持つ。マウスにおいては1996年に造血幹細胞が同定され(Science 273,242,1996)、1個のLin-Sca-1^+c-kit^+CD34^-細胞により宿主の長期造血系再構築が可能である。2004年度は以下の成果を得た。1ヒト間葉系幹細胞のマウス骨髄内移植法の開発個体内でヒト単一細胞を測定するためには骨髄微少環境の開発が必須である。免疫不全マウス骨髄内へ直接ヒト間葉系幹細胞を移植することにより効率よく移植可能であることを報告した(Blood 104,3581-3587,2004)。また従来のNOD/SCIDマウスよりさらにヒト細胞を受容しやすいNOGマウスを開発して、造血幹細胞の分化能を検討した(Mol Ther.10,882-891,2004)。2ヒト臍帯血CD
渦の周期的衝突による伝熱・物質移動

軸対称衝突噴流及び二次元衝突噴流を対象として、大きなスケールの乱れ渦の伝熱促進効果について実験及びモデル解析した。その結果、衝突噴流の伝熱・物質移動は非定常的であり、その促進機構は界面への大きなスケールの乱れ渦の準周期的衝突による界面更新作用に支配されていること、すなわち(1)衝突速度、(2)乱れ強度(速度スケール)だけでなく(3)特性周波数(時間スケール)が重要であることが判明した。そこで、この特性周波数を求めるために、到達速度の時間変動を条件付統計解析し「界面更新頻度」と結びつけた。この結果に基き、衝突噴流伝熱をさらに促進、制御する技術について実験研究を展開した。二次元噴流中に12本の円柱を設置して、大きなスケールの乱れ渦を人為的に発生させ、この乱流を強制的に伝熱面に衝突させる方法について検討した。ノズル・伝熱面間距離は衝突噴流伝熱が最大となるノズル幅の6倍の位置に固定した。その結果、2円柱の間隙の中心が二次元噴流の中心軸に来るように、かつ伝熱面から上流へ円柱径の約4倍の位置に設置した時、中心淀み線上伝熱係数が最大になることがわかった。一方、一円柱の中心軸が二次元噴流の中心軸と一致するように、かつ伝熱面から上流へ円柱径の約46倍の位置に設置した時、中心淀み線から伝熱面に沿ってノズル幅の約0.75倍の位置の伝熱を局所的に促進・制御できることも明らかになった。このような円柱挿入による衝突伝熱の促進においても、(1)衝突速度、(2)乱れ強度を大きくするだけでなく、(3)界面更新頻度も大きくする方法が有効であると結論できた。昭和62年度は下記の2実験を行い,以下のような新しい知見,成果を得た.1.往復動ロール渦による物質移動促進に関する実験平行な棒列を物質移動界面に平行に往復運動することにより,タイムスケールおよび長さスケールの明確な界面更新渦運動(周期的ロール渦)を発生することに成功した.この渦運動により促進された物質移動は, Sh=0.88Re^<1/2>Sc^<1/3>(H/λ)^<-0.60>なる実験式にまとめられた.渦発生器の往復運動のある周期範囲では,往復運動と同期して物質移動界面が更新され,渦流本体のマクロな速度スケールAfと長さスケールλは正確に物質移動界面の速度勾配変動の乱れ強度√<S^^->^2/S^^-と渦波長Λと対応していることがわかった.2.カルマン渦による伝熱促進に関する実験縮流型スロットノズルから発する2次元噴流のポテンシャルコア中に一本あるいは2本の円柱を平行に設置して,下流に垂直に設置した伝熱板上の促進効果を実験により解明できた.淀線上の伝熱に関しては円柱を二本設置した時,促進効果が一番大きいこと,円柱を一本設置した時は後流の影響で促進効果が一番低かったことなどが明らかになった.伝熱板の伝熱係数分布に関しては,円柱を一本設置した時,カルマン渦の直接的な衝突により周辺部の伝熱係数が非常に大きくなるが,淀線付近は衝突速度が低下しているため小さな伝熱係数を与えること,円柱を二本設置した時は淀線付近で大きな伝熱係数を与えるだけでなく,二円柱の後流渦の衝突により周辺部の伝熱係数も促進されることなどが明らかになった.

特に円柱を二本挿入する場合は伝熱を促進するだけでなく,伝熱係数を一様化するような制御性もある点で有利であるが,ノズル・伝熱板間距離が大きくなるとその効果が弱くなることもわかった.前年度、衝突噴流伝熱は非定常性が強く、その促進機構は伝熱面への大きなスケールの乱れ渦の準周期的衝突による界面更新作用が支配的であることがわかった。この結果に基づき、衝突噴流伝熱をさらに促進、制御する技術について実験的研究を展開した。二次元噴流中に12本の円柱を設置して、大きなスケールの乱れ渦を人為的に発生させ、この乱流を強制的に伝熱面に衝突させる方法について検討した。ノズル・伝熱面間距離は衝突噴流伝熱が最大となるノズル幅Dの6倍すなわちZ/D=6の位置に固定した。その結果、2円柱の間隙の中心が二次元噴流の中心軸と一致するように、かつ伝熱面から上流へ円柱径dの約4倍すなわちX/d=4の位置に設置した時、中心淀み線上伝熱係数が最大になることがわかった。一方、1円柱の中心軸が二次元噴流の中心軸と一致し、かつ伝熱面から上流へX/d=46の位置に設置した時、中心淀み線から伝熱面に沿ってノズル幅Dの約0.75倍の位置すなわちy/D=0.75の伝熱を局所的に促進・制御できることが明らかになった。このような円柱挿入による衝突伝熱の促進においても、(1)衝突速度、(2)乱れ強度を大きくするだけでなく、(3)界面更新頻度も大きくする方法が有効であることが提案した界面更新モデルにより結論できた。
抗糖尿病作用を有するネパール産薬用食材中の生理活性成分の研究

ネパールのテライ、山岳、ヒマラヤ高地地区に自生する薬用植物の抗糖尿病活性物質探索スクリーニング実験の結果、高いラット小腸α-グルコシダーゼ阻害活性を示したPakhanbed(Bergenia ciliata)から活性成分の精製をおこなった。本植物のメタノール抽出物を水と酢酸エチルで分配し、活性の高かった酢酸エチル可溶部を疎水性樹脂クロマトグラフィー(Diaion HP-20)に供し、60%メタノール溶出区を逆相ODSカラムクロマトグラフィー(50%メタノール溶出)、逆相HPLC(36%メタノール溶離)で順次精製し、主活性成分2種を単離した。種々の機器分析結果より、構造をepicatechin 3-O-gallateおよびcatechin 3-O-gallateと同定した。ラット小腸α-グルコシダーゼ阻害活性のIC_<50>値はマルトースを基質とした場合それぞれ334μMおよび150μM、スクロースを基質とした場合それぞれ560μMおよび297μMであった。これらのカテキン誘導体は本植物からは初めて単離されたものであり、そのα-グルコシダーゼ阻害活性から本植物の抗糖尿病機能食品への応用が期待できる。ネパールのテライ、山岳、ヒマラヤ高地地区に自生する薬用植物83種を採集し、抗糖尿病活性物質探索スクリーニング実験材料に用いた。このうち21種は糖尿病治療の民間薬として知られているものである。また、同抽出物について市販のブタ膵臓α-アミラーゼを用いた阻害活性試験も順次行い、Achyranthues aspera、Punica granatumなどに高い阻害活性を見出した。
歯肉中幹細胞による簡便な歯槽骨再生への挑戦

本研究の目的は歯肉中の骨分化能をもつ細胞を採取することである。ヒト歯肉細胞はその採取部位と状況によって多様性があり、磁気ビーズ法によっても一様には分離できなかった。様々な抗体を検討する中で、CD166が一部の歯肉細胞群と間葉系幹細胞の石灰化を促進したことから、CD166は骨分化可能細胞の受容体に結合し、石灰化を誘導すると考えられる。磁気ビーズ法はこの細胞含有率を高めるために、相加的に作用すると考えられる。本研究の目的は歯肉中の骨分化能をもつ細胞を採取し、これを用いた歯槽骨再生医療のための基礎的知見を得ることである。本年度はヒト(3株)とF344ラットの歯肉から線維芽細胞を採取培養した。ヒトの歯肉線維芽細胞を最大5継代まで増殖させた細胞をCD29,CD74,CD90,CD146,CD166に対する抗体により標識し、FACSにて陽性率を解析した。その結果、ヒト歯肉の3株の線維芽細胞において陽性率は異なるが、CD29とCD90に強陽性細胞群と弱陽性細胞群の2群が存在することが示された。ヒト歯肉線維芽細胞は3株ともCD166弱陽性でCD74とCD146はほぼ陰性であった。これらの細胞を同様の抗体を用いてMACSによって分離したところ、CD29,CD90,CD166の陽性率は、FACSのそれよりも低かった。そして分離した細胞を培養継続し、コンフルエントに達した後に骨分化誘導培地で培養したところ、いずれの抗体陽性細胞群でも明らかな石灰化は認められなかった。以前の報告ではCD166陽性細胞群は石灰化が認められたため、この点についてはさらなる検討が必要である。同様にラットの歯肉線維芽細胞に対しても同様の抗体を用いてMACSによって分離し、分離した細胞を培養継続し、コンフルエントに達した後に骨分化誘導培地で培養したところ、CD74陽性細胞群で石灰化が認められた。ヒトあるいはラットの歯肉線維芽細胞を、5種類の抗体を指標として解析した結果、FACSでの陽性細胞率はMACSでの陽性率とは完全に一致しなかったが、CD74は高い骨分化能をもつ歯肉線維芽細胞を分取する良い指標となる可能性が示唆された。昨年度はヒト歯肉(3株)をMACSシステムとCD166抗体によって分離培養し、骨分化誘導培地で培養したところ、抗体陽性細胞群でも明らかな石灰化が認めらなかったことから、本年度はヒト歯肉の細胞株を9株に増やして検討した。その結果、1株で明らかにCD166陽性細胞群が、陰性細胞群に比べて強い石灰化を示した。同様の実験をCD146抗体を用いて行ったが、明らかな差は認められなかった。一方、CD166の抗体を添加するのみで、MACSで分離しない細胞群でも比較的強い石灰化を示した。したがって、CD166抗体が歯肉線維芽細胞の石灰化を特異的に促進するのか否かを確認するため、骨髄由来間葉系幹細胞と皮膚由来の線維芽細胞に対して、CD166抗体添加による石灰化促進効果を確認した。その結果、CD166抗体添加は皮膚由来線維芽細胞の石灰化には影響を与えず、骨髄由来間葉系幹細胞の石灰化は促進した。これは1998年のBruderらの結果と一致する。つまり、CD166抗体は骨芽細胞に分化する能力をもつ細胞のCD166受容体に結合し、特異的に石灰化を誘導すると考えられる。そして9株の歯肉線維芽細胞のうち1株には骨芽細胞に分化しうる細胞が多く含まれており、CD166抗体によって何らかのシグナルが伝わって、この細胞を骨分化誘導したと考えられる。MACSはこの細胞含有率を濃縮するために、さらに有効な手段となったと考えられる。
新しい血圧情報に基づく高血圧地域コホート研究における薬剤疫学的・医療経済学的研究

家庭血圧を導入した高血圧・循環器疾患に関するコホート研究である大迫研究のデータおよび厚生労働省発表の統計資料等を用いてディシジョンツリーを作成し、高血圧診断への家庭血圧導入による医療機関における主治医の診療行動および患者の受診行動の変化が生む医療経済的効果を試算した。家庭血圧導入に伴う診療行動・受診行動の変化が与える高血圧性疾患に関する医療費への影響を推計すると、1兆0136億円の費用が回避できると考えられた。その大部分は、降圧治療を受けておらず随時血圧高血圧域かつ家庭血圧正常血圧域である者が、家庭血圧の導入により新規受診が不必要であると判断されることで、本来費やされるはずであった医療費が回避されることに起因するものであった。また、家庭血圧導入による的確な血圧コントロールはその後の合併症の発症にも影響を及ぼすことが推測される。家庭血圧導入により新規治療開始または治療増強される患者の50%において、収縮期血圧が10mmHg降圧したと仮定すると、合併症予防効果に伴い年間30億円の医療費が削減できると推計された。さらに、的確な血圧コントロールによる脳卒中の予防は合併症の医療費だけでなく介護費の削減にもつながることが推察され、家庭血圧導入により新規治療開始または治療増強される患者の50%において収縮期血圧が10mmHg降圧したと仮定すると、合併症予防効果に伴い年間42億円の介護費が削減できると推計された。結論として、家庭血圧導入は非常に費用削減効果が高いことが示唆され、家庭血圧の更なる普及が望まれる。(目的)高血圧(HT)診療は予防医学である。HTをスクリーニングし、診断治療が行われることで、臓器障害の発症進展は抑制され、脳心血管疾患の発症・死亡が予防される。HT診療の医療経済効果はスクリーニング・診断・治療に関わる直接・関節経費と一次・二次予防によってもたらされる利益の差から求められる。高血圧診療のgold standardはなお外来随時血圧(CBP)にあるが、今日HT診療に自由行動下血圧(ABP)、家庭血圧(HBP)が導入され、白衣性高血圧(WCHT),逆白衣性高血圧(RWCHT)の存在が明らかとなった。もしもWCHTが長期にわたり無害なものであるなら、治療に関わる直接・間接経費は不要である。一方、RWCHTが有害なものであれば、介入により脳心血管疾患の予防がなされ、結果として、大きな医療経済効果をもたらす。(結果)正常血圧者(RH=1)に対し、RWCHTではRH=2.8(P<0.003),持続性高血圧ではRH=2.8(P<0.002)と有為に高値を示したがWCHTではRH=1.2(P=056)と危険比の上昇は認められなかった。従って、WCHTは平均10年の間に薬物治療の介入は必要なく、一方、RWCHTでは充分な介入により、一次、二次予防の可能性が考えられた。(考察)前者は、降圧治療の直接・間接経費を削減し、後者は脳心血管疾患症予防による経済効果が期待され、ABPの医療経済効果が明らかとなった。HT診療の医療経済効果はスクリーニング・診断・治療に関わる直接・間接経費と一次・二次予防によってもたらされる利益の差から求められる。高血圧診療のgold standardはなお外来随時血圧(CBP)にあるが、今日HT診療に自由行動下血圧(ABP),家庭血圧(HBP)が導入され、白衣性高血圧(WCHT)、逆白衣性高血圧(RWCHT)の存在が明かとなった。(方法)平成14年度実績報告書で記した方法により、大迫住民2821人の各年代層におけるHBPとCBPの関係から、本邦における各年代層のWCHT,RWCHT,過降圧,適正血圧群に分類し、CBPからHBPへの診断法の移行による医療費変動の推移を推計した。(結果)国民医療費の概況と循環器病基礎調査に基づき、高血圧診療費年間135242円/年、このうち年間薬剤費を56802円とした。更に以下の仮定でできた医療費を計算した。(1)スクリーニングでHTと診断されたものの30%が受診する。(2)HBP導入による降圧薬の増減は±50%。(3)無治療CBP正常の10%がHBPを測定する。以上の仮定に基づきCBPからHBPへHTの診断基準が移行したと仮定すると、診断上ではHTが増加し、即時的影響として医療費は5051億円/年増加する。しかし診断の変化により、本来増薬されるはずであった薬剤費と、新規に必要であったはずの医療費が計6121億円/年回避される。また、HBP導入により的確な血圧コントロールがなされることで高血圧合併症である脳心血管疾患の1535%が予防されると考えられ、4644億円/年の合併症医療費及び2621億円/年の合併症介護費が削減される。よって家HBP導入により約8000億円/年の医療費が削減されると推定される。(考察)HBP導入は、極めて費用効果は高く、HBPの更なる普及が望まれる。今後間接費用等も仮定に加え、更にマルコフ分析を導入し、医療費用を検討していく。

家庭血圧を導入した高血圧・循環器疾患に関するコホート研究である大迫研究のデータおよび厚生労働省発表の統計資料等を用いてディシジョンツリーを作成し、高血圧診断への家庭血圧導入による医療機関における主治医の診療行動および患者の受診行動の変化が生む医療経済的効果を試算した。家庭血圧導入に伴う診療行動・受診行動の変化が与える高血圧性疾患に関する医療費への影響を推計すると、1兆0136億円の費用が回避できると考えられた。その大部分は、降圧治療を受けておらず随時血圧高血圧域かつ家庭血圧正常血圧域である者が、家庭血圧の導入により新規受診が不必要であると判断されることで、本来費やされるはずであった医療費が回避されることに起因するものであった。また、家庭血圧導入による的確な血圧コントロールはその後の合併症の発症にも影響を及ぼすことが推測される。家庭血圧導入により新規治療開始または治療増強される患者の50%において、収縮期血圧が10mmHg降圧したと仮定すると、合併症予防効果に伴い年間30億円の医療費が削減できると推計された。さらに、的確な血圧コントロールによる脳卒中の予防は合併症の医療費だけでなく介護費の削減にもつながることが推察され、家庭血圧導入により新規治療開始または治療増強される患者の50%において収縮期血圧が10mmHg降圧したと仮定すると、合併症予防効果に伴い年間42億円の介護費が削減できると推計された。結論として、家庭血圧導入は非常に費用削減効果が高いことが示唆され、家庭血圧の更なる普及が望まれる。
ジャーナル滑り軸受に対する一般的スターブ潤滑理論の確立とその実験的検証

ジャーナル滑り軸受に対するより一般的なスターブ潤滑理論の体系化を計るために、非真円ジャーナル軸受を取り上げ、複数のくさび領域と複数の逆くさび領域から構成される軸受すきま内の油膜破断が発生し消滅し再び発生する潤滑メカニズムに及ぼすスターブ潤滑の理論的取扱いを解明した。その研究成果を以下に列記する。1.理論的研究では、非真円ジャーナル軸受として幾何学的なだ円軸受および多円弧偏心ジャーナル軸受を取り上げ、油膜破断が発生し消滅し再び発生すなわち複数の油膜形成領域に対して、また複数の油膜形成領域が連結された単一の油膜形成領域に対して、スターブ潤滑理論の構築を行った。軸の回転方向のみならず軸受幅方向にも不完全な油膜形成領域を発生することが判明したことから、この不完全油膜形成領域も考慮して、複数の油膜形成境界および油膜消滅境界ならびに複数の油膜破断開始境界および油膜破断終了境界が重なることから、スターブ潤滑境界条件を新たに提案した。油膜の曲線境界形状をいくつかの直線で近似することによって、スターブ潤滑境界条件を簡略化し、自由境界値問題としてコンピュータで数値解析し、油膜形成形状および油膜破断形状、圧力分布、負荷能力などの軸受特性を算出した。実験的研究においては、楕円軸受と比較のために用いる真円軸受とを透明なアクリル樹脂で製作し、特にだ円ジャーナル軸受の軸受すきまの分布を非接触変位センサで計測し、ひずみゲージを用いた自作圧力センサによって軸受隙間内の油膜形成領域および油膜破断領域の圧力分布を計測し、アンプ回路・シフト回路・リミタ回路をエッチング加工した自作のプリント基板ボードを介して、測定データをコンピュータ処理した。理論解析結果と比較検討して、真円および非真円ジャーナル軸受の性能に及ぼすスターブ潤滑の影響を明らかにした。本年度は、非真円ジャーナル滑り軸受のスターブ潤滑の基本理論を確立し実験的に検証するために、非真円ジャーナル軸受のひとつであるだ円軸受を主として取り上げた。理論的研究においては、だ円ジャーナル滑り軸受では、その軸受すきまが複数のくさび領域と複数の逆くさび領域から構成され、油膜破断が発生し消滅し再び発生すなわち複数の油膜形成領域と複数の油膜破断領域が形成されることから、まず、複数の油膜形成境界および油膜消滅境界ならびに複数の油膜破断開始境界および油膜破断終了境界に対して、互いに連立するスターブ潤滑境界条件を新たに提案した。これらの境界形状として複雑な曲線形状を想定すべきであるが、本研究では、いくつかの直線で近似することによって、スターブ潤滑境界条件を簡略化し、かつ油膜形成領域内の偏微分方程式のレイノルズ方程式を差分法を用いて解析する手法を提示した。これらの境界条件式ならびにレイノルズ方程式を連立させ自由境界値問題としてコンピュータで数値解析し、油膜破断領域がすべて消滅する場合や複数の油膜破断領域が1つ破断領域に結合される場合なども考慮して、油膜形成形状および油膜破断形状、圧力分布、負荷能力などの軸受靜特性を算出した。なお、本解析はフラッド潤滑下の特性解析ならびに真円ジャーナル軸受解析にも適用できることも明らかにした。実験的研究においては、現有のジャーナル軸受試験機を改良し、ひずみゲージを用いた圧力センサを軸受に挿入できる方式を採用し、油膜破断を実験的に解明するために透明なアクリル樹脂製の真円ジャーナル軸受とだ円軸受を製作した。まず、真円軸受に対して、供給油量を変化させることによってフラッド潤滑下とスターブ潤滑下で、ひずみ測定器によって軸受すきま内の油膜形成領域および油膜破断領域の圧力分布を測定し、かつ油膜形成領域と油膜破断領域を観察測定し、前述の理論解析結果と比較検討した。

本研究では、より一般的なスターブ潤滑理論を構築するために、その軸受すきまが複数のくさび領域と複数の逆くさび領域から構成される非真円ジャーナル軸受を取り上げる。昨年度はだ円軸受を取り上げたが、本年度はジャーナル滑り軸受のスターブ潤滑のより一般的な理論を確立し実験的に検証するために、非真円ジャーナル軸受の多円弧偏心軸受を取り上げた。理論的研究においては、多円弧偏心ジャーナル滑り軸受では、その軸受すきまが複数のくさび領域と複数の逆くさび領域から構成され、油膜破断が発生し消滅し再び発生すなわち複数の油膜形成領域と複数の油膜破断領域が形成され、これらの領域が多円弧の結合部分を含むと軸受隙間が不連続およびまたはその導関数が不連続になることから領域をさらに分割して、複数の油膜形成境界および油膜消滅境界ならびに複数の油膜破断開始境界および油膜破断終了境界に対して、多円弧結合部分を考慮して、互いに連立するスターブ潤滑境界条件を新たに提案した。これらの境界条件式ならびに各領域内のレイノルズ方程式を連立させ自由境界値問題としてコンピュータで数値解析し、油膜形成形状および油膜破断形状、圧力分布、負荷能力などの軸受静特性を算出した。実験的研究においては、現有のジャーナル軸受試験機を改良し、ひずみゲージを用いた圧力センサを軸受に挿入できる方式を採用し、油膜破断を実験的に解明するために透明なアクリル樹脂製の真円ジャーナル軸受とだ円軸受を製作した。真円軸受およびだ円軸受に対して、供給油量を変化させることによってフラッド潤滑下とスターブ潤滑下で、ひずみ測定器によって軸受すきま内の油膜形成領域および油膜破断領域の圧力分布を測定し、かつ油膜形成領域と油膜破断領域を観察測定し、前述の理論解析結果と比較検討した。ジャーナル滑り軸受に対するより一般的なスターブ潤滑理論を構築するために、その軸受すきまが複数のくさび領域と複数の逆くさび領域から構成される非真円ジャーナル軸受を取り上げ、油膜破断が発生し消滅し再び発生する潤滑メカニズムに及ぼすスターブ潤滑を明らかにする目的で、本年度は以下の研究を行った。理論的研究では、非真円ジャーナル軸受として幾何学的な楕円軸受を取り上げ、軸の回転方向のみならず軸受幅方向にも不完全な油膜形成領域を考慮し、油膜破断が発生し消滅し再び発生すなわち複数の油膜形成領域に対して、また複数の油膜形成領域が連結された単一の油膜形成領域に対して、それぞれ軸受幅方向に完全およびまたは不完全に形成される場合をも配慮したスターブ潤滑理論の構築を行った。複数の油膜形成境界および油膜消滅境界ならびに複数の油膜破断開始境界および油膜破断終了境界が重なることを考慮して、互いに連立するスターブ潤滑境界条件を新たに提案した。油膜の境界形状をいくつかの直線で近似することによって、スターブ潤滑境界条件を簡略化し、かつ油膜形成領域内の偏微分方程式のレイノルズ方程式を差分法を用いて解析する手法を導入して、自由境界値問題としてコンピュータで数値解析し、油膜形成形状および油膜破断形状、圧力分布、負荷能力などの軸受特性を算出した。実験的研究においては、楕円軸受と比較のために用いる真円軸受とを透明なアクリル樹脂で製作し、軸も再製作した。本年度は真円軸受に対して、ひずみゲージを用いた自作圧力センサによって、軸受隙間内の油膜形成領域および油膜破断領域の圧力分布を測定し、理論解析結果と比較検討して、実験装置の信頼性を検証した。