hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
診療報酬改定による医療生産性・効率性向上に関する研究

まずは平成30年度の手術データを前年同様に収集する。次に収集したデータを用いて診療報酬改定前後の生産性変化・効率性の科学的解析を開始する。効率性・生産性の解析手法としては、他産業分野で確立されているデータ包絡分析を中心に据える。解析ソフトウェアは、DEA-Solver-Pro (V 12.0)を利用する。これを駆使して、集積したデータに対してデータ包絡分析を行うことで、各外科医のMalmquist指数を算出する。さらにはMalmquist指数を効率変化と技術変化に分解して生産性変化を分析する。前年度と同様に平成31年度分の手術データを収集する。データ収集の具体的方法としては、帝京大学医学部附属病院電子カルテから必要な手術データを抽出する作業が中心とする。また、収集したデータをもとに効率性の科学的解析を継続する。これをもとに海外学会発表や国際雑誌論文発表を継続してゆく。おおむね予定通りであるが、25,000円程度の誤差が生じた。おおむね予定通りであるが、14万円程度の誤差が生じた。これは論文がオープンジャーナルに採択されるなどの不確定要素が生じた場合に使用予定である。
アンチセンスオリゴヌクレオチドを用いた筋ジストロフィー遺伝子治療に関する研究

【背景】ジストロフィン遺伝子の欠失により、mRNA上での欠失している領域の塩基数が3の倍数+1あるいは+2(out-of-frame)であるとDuchenne型筋ジストロフィー症(DMD)となるが、3の倍数(in-frame)であるとより軽症なBecker型筋ジストロフィー症(BMD)となる。申請者は先にエクソン19内に存在するエクソン認識配列に対するアンチセンスオリゴヌクレオチド(AS-oligo)によりエクソンをスキッピングさせることが可能であることをin vitroで明らかにしたが、このことを臨床に応用することができると、DMDの症例の欠失領域に隣接する1ないし数個のエクソンを、AS-oligoによりmRNA上から消失させ、欠失領域をin-frameに変え、表現型をDMDよりBMDに変更することが可能である。このような臨床応用を考える上での基礎研究として、試験管内でみられたAS-oligoによるエクソンスキッピングの誘導が培養細胞においても認められるか否かを検討した。【方法】ジストロフィン遺伝子エクソン19内に存在するエクソン認識配列に対するAS-oligoをリポフェクチン法によってヒトリンパ芽球様細胞に導入した。導入後経時的にジストロフィンmRNAを、RT-PCR法によって解析した。【結果と考案】AS-oligo導入6時間後よりエクソン19をスキップしたmRNAが認められるようになり、24時間後にはすべてのmRNAにおいてエクソン19のスキッピングが見られた。エクソン19以外のエクソンスキッピングは認められず、また他のエクソンに対するAS-oligoではエクソン19のスキッピングはみられなかった。培養細胞においてAS-oligoにより特異的にエクソンスキッピングを誘導することが可能であることが明らかとなった。このことは生体内においてこの機構を利用してDMDの遺伝子治療を行える可能性を示唆している。
悪性胸膜中皮腫の胸腔内発育、進展形式の解明

本研究では、悪性胸膜中皮腫の進展形式に着目し、腫瘍細胞上の接着分子発現および情報伝達を解析することにより、腫瘍の発育・進展を制御する手法を見出すことを目的としている。悪性胸膜中皮腫症例の胸水中に多量に存在するヒアルロン酸のレセプターであるCD44は、悪性胸膜中皮腫細胞株の4株(K921MSO, L324MSO、ACC-MESO-1,ACC-MESO-4)において高発現していることを昨年度の研究において認めた。今年度は、これら4株(K921MSO,L324MSO、ACC-MESO-1, ACC-MESO-4)において細胞表面分子であるβインテグリンもそれぞれに高発現していることを認めた。さらにQIFKIT法により、細胞表面機能分子の1細胞あたりの分子数を算出したところ、ヒアルロン酸添加24時間後に、CD44の発現低下を認めた。さらにヒアルロン酸による悪性胸膜中皮腫の増殖能の変化をMTTアッセイにおいて検討したところ、添加後24時間後に、ACC-MESO-1の細胞増殖を有意に増加させた。また、ACC-MESO-4、K921MSOにおいても、細胞増殖を増加させる傾向を認めた。つぎに悪性胸膜中皮腫の浸潤能をマトリゲルインベージョンチャンバー法により検討したところ、ヒアルロン酸の添加により、ACC-MESO-1において、浸潤能の増加が認められた。これらのことより、ヒアルロン酸添加により、胸膜中皮腫細胞は、増殖能および浸潤能が亢進することが明らかとなった。今後も、CD44、βインテグリンなどの表面分子に対するヒアルロン酸を介した細胞増殖、進展のメカニズムについて、解明を続ける。近年急速に増加している悪性胸膜中皮腫は、その腫瘍の分子生物学特性や免疫学的応答について、未だ不明な点が多い。本研究では、悪性胸膜中皮腫の進展形式に着目し、腫瘍細胞上の接着分子発現および情報伝達を解析することにより、腫瘍の発育・進展を制御する手法を見出すことを目的とする。悪性胸膜中皮腫症例の胸水中に多量に存在するヒアルロン酸のレセプターであるCD44は、転移能の獲得に関連していることが他の癌腫で明らかにされている。当科で樹立した悪性胸膜中皮腫細胞株を含む4株(K921MSO,L324MSO、ACC-MESO-1,ACC-MESO-4)において細胞表面のCD44をフローサイトメトリーで解析したところ4株とも非常に高い発現を認めた。ヒアルロン酸の、悪性胸膜中皮腫細胞上に高発現するCD44分子に対する影響を検討するために、分子量の異なる(6.9KDa,40KDa,200KDa)のヒアルロン酸を、4種の悪性胸膜中皮腫細胞株に添加培養を行い、細胞株上のCD44分子の発現の変化を解析したところ、いずれの細胞株においてもヒアルロン酸添加によりCD44の発現低下を認めた。さらに、ヒアルロン酸を添加した悪性胸膜中皮腫細胞の培養上清中の可溶性CD44をELISAで測定したところ、ヒアルロン酸非添加のコントロールと比較して、高い可溶性CD44の検出を認めた。これらの結果より、ヒアルロン酸が悪性胸膜中皮腫細胞と結合することにより、細胞表面上のCD44が切り離され、CD44の細胞表面の発現が低下したことが考えられる。H22年度は、このような変化に伴う、腫瘍細胞の浸潤能や、細胞障害性T細胞からの認識の変化を検討する。
時計機能を持つ細胞を創る

シアノバクテリアの生物時計を構成するKaiA, KaiB, KaiCは、試験管内で時計再構成可能である極めてユニークなタンパク質である。この3つのタンパク質を、本来生物時計をもたない生物に導入することで、時計機能を付与することを目的とする。この試みを通して、細胞内で時計が遺伝子発現の生体リズムを生み出すため制御機構を明らかにする。大腸菌(Escherichia coli)および緑色硫黄細菌(Chlorobuim tepidum)において、3つのタンパク質発現を試み、リン酸化の概日リズム形成に必要な条件を見出した。シアノバクテリアにおいて生物時計はゲノム全体にわたってグローバルに遺伝子発現を制御していることがDNAマイクロアレイ解析により示され、シアノバクテリアの3つのKai時計タンパク質による生物時計の再構成によって、時間計測という複雑な分子機構がタンパク質に組込まれていることが明らかにされた。しかし、生物時計によって生み出された概日リズムを、細胞がどのようにして遺伝子発現という形で出力しているのかについては不明な点が多い。本研究では、本来生物時計をもたない生物に時計機能を付与する試みを通して、タンパク質による分子時計が遺伝子発現の生体リズムを生み出すための最小ユニットを探索することを目的とする。今年度はシアノバクテリア由来のKaiA, KaiB, KaiCタンパク質を発現させるベクターを導入した大腸菌においてタンパク質の発現を確認した。細胞内におけるKaiCリン酸化状態の変動を分析したところ、リン酸化レベルに概日リズムが検出された。しかし、再現性に問題があったため、その原因を検討したところ、不安定な菌の生育が原因であると推察された。そこで形質転換体の培養条件の検討を実施した。シアノバクテリアにおいて、生物時計はゲノム全体にわたってグローバルに遺伝子発現を制御することが報告されている。シアノバクテリアの3つのKai時計タンパク質による生物時計の再構成によって、時間計測という複雑な分子機構がタンパク質に組込まれていることが明らかにされた。これまでの結果から、菌の安定な増殖速度が細胞内でのリン酸化リズムを精度高く維持するために必須であると考えられたため、前年度は連続培養下での菌の安定的生育条件を検討した。今年度も引き続き条件検討した。それに伴い、3つの時計タンパク質の発現比率を制御することが重要であることが示唆される結果を得た。これに対応するため発現系の改変を実施した。さらにレポーターによる発現解析を実施した。また、光合成細菌における発現系も新たに構築し形質転換体を得た。シアノバクテリアにおいてゲノムの全遺伝子の30%以上の転写物レベルが概日リズムを示し、生物時計はゲノム全体にわたってグローバルに遺伝子発現を制御していることがDNAマイクロアレイ解析により示された。また、シアノバクテリアの3つのKai時計タンパク質による生物時計の再構成によって、時間計測という複雑な分子機構がタンパク質に組込まれていることが明らかにされた。この目的を達成するため以下の3つの研究項目を実施する。1.時計機能をもたない異種生物への生物時計タンパク質の移植、2.生物時計出力系の分子生物学的解析、3.上記1,2の成果を統合的に利用し、遺伝子発現が時間的制御された新規細胞の確立。今年度は上記研究項目の1と2に関して研究実施した。大腸菌(E. coli)および光合成細菌(Rhodobacter capsulatus)において、シアノバクテリア由来のKaiA, KaiB, KaiCタンパク質を発現させる発現ベクターを構築し遺伝子導入した。構築したプラスミドを導入した細菌内で、3つのタンパク質を発現させ、ウエスタンブロット法により確認した。さらにKaiタンパク質が時計として機能していることを、数日間連続培養した細胞内におけるKaiCリン酸化状態の変動を分析することで評価した。本研究では、本来生物時計をもたない生物に時計機能を付与する試みを通して、分子時計が遺伝子発現の生体リズムを生み出すための最小ユニットを探索することを目的とする。今年度は、前年度までの結果をふまえて、Kai生物時計を大腸菌内で安定に駆動させるために、次の3点において検討した。

(1)培地を変更し、菌の安定な増殖速度を保つことが可能になった。(2)3つのタンパク質の発現量を制御するために新しく構築した発現系を用いて3つのタンパク質の発現量比とリズムの安定性を解析した。その結果、リン酸化リズムを維持するには、試験管内再構成に用いる量比ではなく、細胞内でのタンパク質量比を保つことが必要であることが示唆された。(3)レポーター遺伝子を導入した大腸菌において遺伝子制御解析を実施した。一方、前年度までに作製した、光合成細菌の形質転換体において、3つの時計タンパク質の発現解析をした。その結果、どのタンパク質も細胞内で発現していることが確認され、KaiCのリン酸化状態の変動も確認できた。また、温度による同調が可能であることを示唆する結果が得られた。植物分子生理今年度は大腸菌においてウエスタンブロット法によりタンパク質の発現を確認した。細胞内におけるKaiCリン酸化状態の変動を分析したところ、リン酸化レベルに概日リズムがみられた。形質転換体の培養条件の検討を実施した。条件検討の結果、概ね培養を安定化させることが可能になった。さらに、タンパク質発現の誘導剤濃度に応答して、概日リズムが検出されることを示唆する結果が得られた。これまでに、大腸菌において細胞内におけるKaiCリン酸化状態の変動を分析し、安定的にリズムが生じる条件検討を行った。発現系にも改良を加えることで細胞内での概日リズム構築にむけて着実に進展している。また、新たなに検討すべき重要な点も明らかとなり、現在解析中である。レポーター遺伝子による発現解析に興味深い結果が得られつつあるため、1年延長しさらに検討することにした。研究計画に挙げた3つの項目のうち、現在1および2を実施しており、当初の申請計画に概ね沿って研究が進捗している。研究項目1においては、大腸菌(E. coli)では、Kaiタンパク質が時計として機能していることを、数日間連続培養した細胞内におけるKaiCリン酸化状態の変動を分析することで評価した。その結果、リン酸化状態が約24時間リズムを示す結果を得ている。また、光合成細菌(Rhodobacter capsulatus)においても、同様の実験を進めている。一方、2においては、KaiCのDNAとの結合能を再検討した。細胞内ではゲノム全体にわたるグローバルな遺伝子発現が概日リズムを示すが、その時間情報がいかにして最終的に目的遺伝子の転写制御というかたちで出力されるのかについては不明な点が多い。KaiCがDNAと結合すれば、その結果として直接遺伝子発現制御に関わっていると考えられるが、これまでのところDNAとの結合を示す有意な結果は得られていない。
日本におけるニュータウン計画の系譜の総括と再生・活性化のための総合的研究

本研究は,首都大学東京,大阪大学の建築計画,都市計画,都市社会学の第一線の専門家が連携し,多摩ニュータウン,千里ニュータウンの2つの代表的なニュータウンを主たるフィールドとして,相互の比較・検証をふまえつつ,その計画の系譜を総括し,持続的発展的居住の確保をめざす再生・活性化のための研究諸課題に取り組むことを目的とした総合的研究である.3年間に及ぶ協同研究により,要約次のような成果を得ている.(1)多摩ニュータウン団地居住高齢者の居住様態に関する研究(2)多摩ニュータウンにおける在宅自立高齢者の地域支援環境に関する研究(3)多摩ニュータウン団地居住高齢者の生活様態と外出行動に関する研究(4)多摩ニュータウン・近隣センター商店街の系譜と展望に関する研究(5)多摩ニュータウンにおけるこどもの居場所と行動特性に関する研究(6)多摩ニュータウンにおける地域公共施設の利用構造に関する調査・分析(7)千里・泉北ニュータウンの近隣センターにおける施設構成の経年変化に関する研究(8)千里ニュータウンにおける住宅管理の方策に関する研究(9)千里泉北ニュータウン居住者の住環境と地域施設に対する意識・評価に関する研究本研究は,首都大学東京,大阪大学の建築計画,都市計画,都市社会学の第一線の専門家が連携し,多摩ニュータウン,千里ニュータウンの2つの代表的なニュータウンを主たるフィールドとして,相互の比較・検証をふまえつつ,その計画の系譜を総括し,持続的発展的居住の確保をめざす再生・活性化のための研究諸課題に取り組むことを目的とした総合的研究である.3年間に及ぶ協同研究により,要約次のような成果を得ている.(1)多摩ニュータウン団地居住高齢者の居住様態に関する研究(2)多摩ニュータウンにおける在宅自立高齢者の地域支援環境に関する研究(3)多摩ニュータウン団地居住高齢者の生活様態と外出行動に関する研究(4)多摩ニュータウン・近隣センター商店街の系譜と展望に関する研究(5)多摩ニュータウンにおけるこどもの居場所と行動特性に関する研究(6)多摩ニュータウンにおける地域公共施設の利用構造に関する調査・分析(7)千里・泉北ニュータウンの近隣センターにおける施設構成の経年変化に関する研究(8)千里ニュータウンにおける住宅管理の方策に関する研究(9)千里泉北ニュータウン居住者の住環境と地域施設に対する意識・評価に関する研究我が国の代表的な大規模ニュータウンである多摩ニュータウン,千里ニュータウンは開発着手後半世紀を迎えようとしており,新規開発・建設は終焉を迎え,ストックマネジメントの局面に入ろうとしている.そこには,戦後の建築学:都市計画・建築計画の学術体系の蓄積と応用,実践の成果が凝縮されているものと考える.都市の全容がほぼ整った中,今後も多くの人々が継続居住を果たしていく巨大都市であるが,初期開発団地の老朽化,公立小・中学校の統廃合などの地域公共施設の再編成,急速な高齢化への対応のための環境再整備など,持続的な継続居住確保をめざす再生・活性化のための多くの課題を内包している.本研究は,それぞれニュータウンに立地する東京都立大学,大阪大学の建築計画,都市計画,都市社会学の第一線の専門家が連携し,2つのニュータウンを主たるフィールドとして,相互の比較・検証をふまえつつ,その計画の系譜を総括し,持続的発展的居住の確保をめざす再生・活性化のための研究諸課題に取り組むことを目的とした総合的研究である.研究初年度の平成17年度では,次のような具体的な成果があった.(1)多摩ニュータウン団地居住高齢者の居住様態に関するアンケート・ヒアリング調査(2)多摩ニュータウンにおけるこどもの居場所と行動特性に関する調査(3)多摩ニュータウンにおける高齢者デイサービスセンターの利用構造に関する調査・分析(4)子育て支援施設としての児童館の利用構造と活動場面に関する分析(5)千里ニュータウンの地区センター内の地域施設の経年変化に関する調査・分析(6)ニュータウンの近隣センターの利用実態と評価意識に関する研究尚,首都大学東京,大阪大学両研究室の合同セミナー(研究発表会・研究方針に関する討議)を年度内に2回開催した.我が国の代表的な大規模ニュータウンである多摩ニュータウン,千里ニュータウンは開発着手後半世紀を迎えようとしており,新規開発・建設は終焉を迎え,ストックマネジメントの局面に入ろうとしている.そこには,戦後の建築学:都市計画・建築計画の学術体系の蓄積と応用,実践の成果が凝縮されているものと考える.都市の全容がほぼ整った中,今後も多くの人々が継続居住を果たしていく巨大都市であるが,初期開発団地の老朽化,公立小・中学校の統廃合などの地域公共施設の再編成,急速な高齢化への対応のための環境再整備など,持続的な継続居住確保をめざす再生・活性化のための多くの課題を内包している.本研究は,それぞれニュータウンに立地する首都大学東京,大阪大学の建築計画,都市計画の第一線の専門家が連携し,2つのニュータウンを主たるフィールドとして,相互の比較・検証をふまえつつ,その計画の系譜を総括し,持続的発展的居住の確保をめざす再生・活性化のための研究諸課題に取り組むことを目的とした総合的研究である.研究2年度目の平成18年度では,次のような具体的な成果があり,学術論文として公表した.(1)多摩ニュータウン団地居住高齢者の生活様態と外出行動に関するアンケート・ヒアリング調査(2)多摩ニュータウンにおける子どもをめぐる犯罪の発生様態に関する犯罪環境学的研究(3)多摩ニュータウンにおける在宅自立高齢者の地域支援環境に関する研究(4)多摩ニュータウン・近隣センター商店街の施設構成の経年変化に関する研究(5)千里・泉北ニュータウンの近隣センターにおける施設構成の経年変化に関する研究(6)千里ニュータウンにおける住宅管理の方策に関する研究尚,首都大学東京,大阪大学両研究室の合同セミナー(研究発表会・研究方針に関する討議)を年度内に2回開催した.

本研究は,首都大学東京,大阪大学の建築計画,都市計画,都市社会学の第一線の専門家が連携し,多摩ニュータウン,千里ニュータウンの2つの代表的なニュータウンを主たるフィールドとして,相互の比較・検証をふまえつつ,その計画の系譜を総括し,持続的発展的居住の確保をめざす再生・活性化のための研究諸課題に取り組むことを目的とした総合的研究である.今年度は次のような成果を得た.(1)多摩ニュータウンにおける在宅自立高齢者の地域支援環境に関する研究(2)多摩ニュータウン団地居住高齢者の生活様態と外出行動に関する研究(3)多摩ニュータウン・近隣センター商店街の系譜と展望に関する研究(4)千里・泉北ニュータウンの近隣センターにおける施設構成の経年変化に関する研究(5)千里泉北ニュータウン居住者の住環境と地域施設に対する意識・評価に関する研究
軽量かつ高強度のラチスシェル設計に関する基礎的研究

本研究は複数荷重を受けるラチスシェルを分析対象とし,そのラチスシェルの設計手法を示した。この手法はまず部材曲げ応力度最小化を目的とした形態最適化によりラチスシェルの形態を定めた後,そのラチスシェルの部材断面算定を行うものである。本研究では,この手法によりラチスシェルを設計することにより,ラチスシェルの重量が低減するとともに,そのラチスシェルが十分な耐力を有するものとなることを示した。今日,資源節約の観点より軽量なラチスシェルの設計法が必要とされる。ラチスシェルの形態最適化により軽量なラチスシェルを実現できると期待されるものの,形態最適化がラチスシェルの重量をどの程度低減させるのかについては分析が少ない。ラチスシェルは比較的細長い部材で構成されるため,部材曲げ応力度の発生を抑制することが軽量なラチスシェルを設計するために重要であると考えられる。以上の背景に基づき,本研究ではまず,複数荷重を受けるラチスシェルを対象とする部材曲げ応力度最小化を目的とした形態最適化プログラムを作成した。そのプログラムを用い,ラチスシェルの形態最適化を実施した。なお,ラチスシェルの初期形状は部分円筒形とした。その後,形態最適化されたラチスシェルの部材曲げ応力度と初期形状のラチスシェルの部材曲げ応力度を比較したところ,前者の方が小さくなっていることを確認した。このことから,本研究で作成した形態最適化プログラムは妥当なものであったと考えられる。次いで形態最適化されたラチスシェルと初期形状のラチスシェル双方について部材断面算定を行い,さらに双方の重量を計算した。その結果,形態最適化されたラチスシェルは形態最適化されていない初期形状のものより軽量であることを確認した。なお,部材断面算定のために用いた部材断面力が妥当なものであったことも併せて確認した一方で,設計用部材強度,とりわけ圧縮材の設計用強度の妥当性については確認していない。この点は今後の課題である。最後に,静的弾塑性解析を実施し形態最適化されたラチスシェルの最大耐力を求めたところ,設計荷重よりもラチスシェルの最大耐力が大きいことを確認した。以上の結果をまとめると,本研究により,部材曲げ応力度最小化を目的とした形態最適化が軽量かつ十分な耐力を有するラチスシェルを設計する手法として有用であることが示されたと言える。本研究は軽量かつ強度の高いラチスシェル構造を設計する一手段を提案することを目的とする。申請者は平成21年,等分布荷重を受けるラチスシェルを分析対象とし,部材曲げ応力度最小化を目的とした形態最適化を実施したのち,部材断面算定を行うことにより,軽量かつ強度の高いラチスシェルが得られることを示している。本研究はこの成果を受け,複数個の荷重を受けるラチスシェルを分析対象とする。平成23年度は9個のラチスシェルを分析モデルとし,(1)複数の荷重を受けるラチスシェルの形態最適化プログラム作成,(2)形態最適化されたラチスシェルの部材強度の検討,(3)形態最適化手法の妥当性検討,(4)部材曲げ応力度最小化を目的とした形態最適化がラチスシェルの重量に与える影響分析,ならびに(5)部材曲げ応力度最小化を目的とした形態最適化がラチスシェルの最大耐力に与える影響の分析を当初の研究計画として研究を行った。上記のうち,(1)は平成23年度内に完了した。(2)については形態最適化されたラチスシェルの形状が部分円筒ラチスシェルに類似したものであったため,部分円筒ラチスシェルの部材強度をもって形態最適化されたラチスシェルの部材強度とした。形態最適化されたラチスシェルの部材強度については今後改めて検討する必要がある。(3)については形態最適化によりラチスシェルの部材曲げ応力度が小さくなることを確認した。(4)についても形態最適化と部材断面算定を行うことによりラチスシェルの重量が小さくなることを確認した。さらに(5)についてもラチスシェルの最大耐力が設計荷重を上回ることを確認した。以上の成果は平成24年度内に日本建築学会大会等において発表する予定である。本研究の目的を達成するためには確率・統計的な分析が行えるまで結果を蓄積する必要がある。そのため最終的には数百個程度のラチスシェルを分析モデルとする予定である。当初の計画では平成23年度は準備期間であり,数個のラチスシェルを分析モデルとして分析を進めることとなっていた。【研究実績の概要】欄に記載した平成23年度の実績より,当初の研究計画をおおむね達成できたことから,部材曲げ応力度最小化を目的とした形態最適化手法の開発を終えたと判断できる。これにより,平成24年度は当初の計画通りに確率・統計的な分析が行えるまで分析モデル数を増まして分析することが可能となった。

一方で,形態最適化されたラチスシェルの部材強度に関する分析が不十分であることから,この点は今後,詳しく検討しなおす必要がある。以上より,平成23年度の進捗状況は「おおむね順調に進展している」と判断した。平成23年度の進捗状況がおおむね順調であると判断されることから,平成24年度は当初計画に従って研究を進める。すなわち,これまで数個の分析モデルを用いて試行的に分析を進めていたのに対し,分析モデル数を数百個程度に増やし,平成23年度と同様の手順で分析を行う。一方で,形態最適化されたラチスシェルの部材強度に関する分析が未だ不十分であるため,この点についても分析する予定である。上記のように,分析モデル数が極端に増加することから,現有の計算機のみでは本研究課題遂行は困難である。よって平成24年度に計算機一台を新規購入する。また,資料作成にあたり,カラープリンタの必要性が認められたことから,カラープリンタ一台も購入する予定である。平成23年度中に実施予定であった研究打ち合わせの出張が諸事情により実施できなかった。また,図表作成等の補助として学生に対する謝金も計上していたが,学生補助を雇うまでの仕事量が発生しなかった。以上の理由により\143,300円を平成24年度に繰り越している。今年度の研究費使用計画は以下のとおりである。5月に韓国ソウルにて開催されるIASS2012Symposium参加のための旅費等として200,000円程度使用予定。9月に名古屋市にて開催される日本建築学会大会参加のための旅費等として50,000円程度使用予定。その他,研究打ち合わせとして100,000円程度使用予定。新規計算機購入費用として100,000円,コンパイラ購入費用として50,000円,それぞれ使用予定。資料作成のためのカラープリンタ購入費用として100,000円程度使用予定。他,文房具等購入費用として13,000円程度使用予定。研究補助学生に対する謝金として30,000円程度使用予定。
VRを利用した車椅子シミュレータの開発

車椅子で段差を乗り越える際,車椅子利用者が前輪を浮かせて移動する,いわゆるウィリー動作を安全に習得できる車椅子体験VRシミュレータの開発を行った.まず,車椅子のハンドリム部に力フィードバックが可能なように改良した車椅子シミュレータを用いて,揺動感覚と人の認知機能との関係および,車椅子の動作訓練への適用可能性について検証した.次に,ウィリー動作が出来るように装置を改良し,段差乗り越え実験を行った.その結果,ウィリー動作に対する車椅子シミュレータの訓練効果が確認された.さらに,仮想空間の効果的な提示法の検討および訓練状況に関する情報を提示画面に付加することで訓練効果の向上させることを目的として検討を行った.その結果車椅子シミュレータのユーザに,どのような視覚情報を提示すれば,訓練効果が高まるかについての有効なデータが得られた.車椅子で段差を乗り越える際,車椅子利用者が前輪を浮かせて移動する,いわゆるウィリー動作を安全に習得できる車椅子体験VRシミュレータの開発を行った.まず,車椅子のハンドリム部に力フィードバックが可能なように改良した車椅子シミュレータを用いて,揺動感覚と人の認知機能との関係および,車椅子の動作訓練への適用可能性について検証した.次に,ウィリー動作が出来るように装置を改良し,段差乗り越え実験を行った.その結果,ウィリー動作に対する車椅子シミュレータの訓練効果が確認された.さらに,仮想空間の効果的な提示法の検討および訓練状況に関する情報を提示画面に付加することで訓練効果の向上させることを目的として検討を行った.その結果車椅子シミュレータのユーザに,どのような視覚情報を提示すれば,訓練効果が高まるかについての有効なデータが得られた.車椅子シミュレータを構築し,揺動感覚と人の認知機能との関係および,車椅子の動作訓練への適用可能性について検証することを目的として研究を行った.本年度では,車椅子シミュレータに対し,車椅子のハンドリム部への力覚提示を可能にするため,車輪駆動用のサーボモータおよびトルクセンサを付加した.そして本システムに対し,仮想空間上で車椅子の運動を実現するために必要となる数学モデルを導出した.数学モデルでは,車椅子と搭乗者の動的モデルを導き,これに基づき,駆動輪の回転量から車椅子の移動距離と旋回量を計算した.また,操作者が車椅子の左右駆動輪に対して与えたトルクから,車椅子の速度および旋回速度を求めた.その車椅子の速度および旋回速度より数学モデルに基づいて,左右駆動輪の角速度を計算した.これらに基づき車椅子車輪に直結されたサーボモータを駆動させることにより,操作者は実際の車椅子が動くときとおなじ力覚を得ることができる.加えて,車椅子の速度および旋回速度から仮想空間上の車椅子の位置をリアルタイムに計算することで,車椅子の位置を視覚により提示することができる.なお数学モデルの妥当性については,車椅子の運動の軌跡と移動速度を比較することで検証した.つぎに,車椅子の傾斜実験により,車椅子における傾斜認知に関係する平衡感覚,触圧覚,および力覚に関する検討を行い,これをふまえて本研究で構築したシステムの評価をしたところ,傾斜角度を認知するための情報提示に関しての妥当性を確認できた.そして,システムが提示する情報を統合することで得られる現実感の評価においては,良好な現実感が得られることが確認できた.以上の結果をふまえて,次年度には,ウィリー動作が可能となるようシミュレータ機構を付加し,段差乗り越えの訓練効果について検証する.今年度の研究においては,前年度に構築した,車椅子シミュレータにウィリー動作を可能とする新たな機構を追加し,段差乗り越えの訓練効果について検証した.そして,ハンドリムと身体の動きに応じた適正なピッチ運動が実現できるかについて実際の車椅子との比較に基づく基礎的な実験とその検証を行った.次に,ウィリー動作を用いた段差乗り越え実験を行った.実験では被験者を無作為に二つのグループに分けた.片方のグループにはシミュレータを用いてウィリーの訓練をしてもらい,もう片方のグループではウィリーの訓練を全くしないでもらう.その後,実際の車椅子を用いてウィリー動作をしてもらい,その時の成功率を実験データとして取得した.その結果,ウィリー動作に対する車椅子シミュレータの訓練効果が確認された.本研究ではさらに,仮想空間の効果的な提示法の検討と訓練状況に関する情報を提示画面に付加することで訓練効果の向上を目指した.すなわち,車椅子のピッチ角に対応した情報を提示する角度メータと,ハンドリムに加えた力の情報を提示するハンドリムメータを作成し,被験者に提示する映像に付加した.実験では,車椅子のコンピュータグラフィックス映像に車椅子の角度メータを付加したいくつかの映像パターンを用い,訓練時間,試行回数,ウィリーの傾向,実際の車椅子でのウィリー成功率を比較した.その結果,横方向からの車椅子作業映像にハンドリムの操作力メータと車椅子の傾斜角度メータを付加したものが最も高い訓練効果が得られることが確認された.これにより,安全性と高い訓練効果をもつ車椅子シミュレータについての知見を得ることが出来た.車椅子で段差を乗り越える際,車椅子利用者が前輪を浮かせて移動する,いわゆるウィリー動作を安全に習得できる車椅子体験VRシミュレータの開発を行った.まず,改良した車椅子シミュレータを用いて段差乗り越えの訓練効果について検証し,ハンドリムと身体の動きに応じた適正なピッチ運動が実現できるかについて実際の車椅子との比較に基づく基礎的な実験とその検証を行った.次に,ウィリー動作を用いた段差乗り越え実験を行った.その結果,ウィリー動作に対する車椅子シミュレータの訓練効果が確認された.

本研究ではさらに,仮想空間の効果的な提示法の検討と訓練状況に関する情報を提示画面に付加することで訓練効果の向上を目指した.すなわち,車椅子のピッチ角に対応した情報を提示する角度メータと,ハンドリムに加えた力の情報を提示するハンドリムメータを作成し,被験者に提示する映像に付加した.実験では,車椅子のコンピュータグラフィックス映像に車椅子の角度メータを付加したいくつかの映像パターンを用い,訓練時間,試行回数,ウィリーの傾向,実際の車椅子でのウィリー成功率を比較した.これにより,車椅子シミュレータのユーザに,どのような視覚情報を提示すれば,訓練効果が高まるかについての基礎的なデータが得られた.しかし,長時間の訓練による疲労などの問題があり,訓練効率をさらに高める必要性が認められた.そこで,被験者が訓練を行う前に,ウィリー成功時の車椅子の動きと,その時の車椅子を動かすためのハンドリム操作や体重移動の仕方をシミュレータにより体験させることで,効率良く訓練が行えるシステムを構築し,実験によりその有効性を検証した.これにより,さらに実用的なシミュレータへの改善をはかるための指針を得た.当初の計画では,今年度は車椅子シミュレータにウィリー動作を可能とする新たな機構を追加し,段差乗り越えの訓練効果について検証することを目的としていたが,これについて十分な検証を行うことが出来た.それに加えて,仮想空間の効果的な提示法についても踏み込んで検討をすすめることができた.24年度が最終年度であるため、記入しない。今年度の研究において,車椅子シミュレータのユーザにどのような視覚情報を提示すれば,訓練効果が高まるかについての基礎的なデータが得られたが,来年度においては,さらに高い訓練効果を得るための情報提示方法について検討を進める.この情報提示方法については,視覚提示に加えて被験者の動作に応じた適切な動きを車椅子シミュレータで提示することを予定している.24年度が最終年度であるため、記入しない。
ハンセン病発症に関わる細胞内らい菌潜伏機構の研究

らい菌が宿主マクロファージのファゴゾームの中で潜伏・増殖することがハンセン病の発症と関わっていると考えられていたが、その分子機構は不明であった。最近、マクロファージがM. bovis BCG生菌を貧食した際、細胞膜からファゴゾーム膜へと局在変化することによりライソゾームとの融合を阻止する働きを持つ蛋白としてTACO(tryptophan aspartate-containing coat protein)が同定されたことから、らい菌感染におけるTACOの役割について研究を行った。Jean Pieters(Basel Institute for Immunology)から供与を受けた家兎抗TACO抗体を用いて行ったハンセン病患者皮膚生検組織の免疫染色において、らい菌を貧食した細胞のファゴゾームにTACOの集積が確認された。培養マクロファージ細胞株にヌードマウス足蹠にて継代したらい菌Thai53株を感染させると、同様に菌を包むファゴゾームにTACOの局在がみられたが、加熱死菌ではそのような変化が起こらなかった。以上のことから、らい菌感染時においてもTACOの局在変化がファゴゾーム・ライソゾーム融合に関与することが示唆された。このTACOの細胞内での局在の変化と発現量変化をもたらす分子機構について検討する目的で、培養マクロファージにらい菌を感染させたのち経時的にmRNAを調整し、RT-PCRおよびノーザン解析を行った。その結果、感染後約4時間で発現量が減少し24時間で前値に復することがわかった。TACO遺伝子発現量変化をもたらす機構を検討するためにヒトTACO遺伝子のプロモーター領域をクローニングし現在解析中である。また、TACO蛋白の細胞内局在変化をもたらすシグナル伝達経路に関しても検討を進めている。
回転触媒機構によるATP合成反応の解析

多分系でのATP合成活性の測定により、1.ATP合成反応では、触媒部位間の共同性がなくても反応が進む可能性がある、2.酵素上に結合しているADPが合成反応時の基質となりうる、ことが示唆された。軸の位置によって触媒部位の状態が決まるためであろう。次に、1分子レベルでATP合成反応を計測する系の確立を試みた。プロトン駆動を負荷しながら回転観察するために、リポソームよりもさらに小さい金コロイド粒子(40-10nm)の観察系の構築を試みた。VoV1に結合した40nm系の金粒子のATP駆動回転の観察系は確立された。Vo内部の固定子と回転子の相互作用に起因した止まりの観察に成功した。V1部分のATP分解・合成反応とVo部分でのプロトン移動に関する反応が共役して測定されたと考えている。現在さらに小さな10-20nm程度の回転プローブの観察系の構築を試みている。確立されたATP合成活性測定法により、酵素と基質が1:1の比率となるような濃度での活性を調べた。この条件では、V-ATPase上にある3つの触媒部位の一つで反応が起こることになる。このような基質濃度が薄い条件でもATPの合成活性が測定された。このことは、触媒部位間の共同性がなくても反応が進むことを示す。ATP加水分解反応では、三つの部位間の共同性があって初めて回転触媒機構が進む。従って今回観察された合成反応は、厳密には加水分解反応の逆反応であるとはいえない。前年度、酵素上に結合したADPの合成反応が起こったという報告をしたが、今回極薄いADP濃度でもATP合成反応が起きたことから、結合ADPが一旦酵素から離れてから、再結合した可能性も否定できなくなった。酵素上で堅く結合したADPが直接合成反応の基質となりうるのかどうかは、現在のところ検討事項である。1分子レベルでATP合成反応を計測する系の確立はできていない。リポソーム内に回転プローブを入れるのがボトルネックになっている。リポソームよりもさらに小さい金コロイド粒子(10nm)の観察系ができれば可能である。現在10-20nm程度の回転プローブの観察系の構築を試みている。
自己皮下脂肪由来間葉系幹細胞を用いた肝硬変症に対する革新的治療法の開発

背景と目的:近年、脂肪由来間葉系幹細胞(ADSC)は臨床治療における潜在的な用途があると報告されている。しかし、その詳細なメカニズムについては不明である。肝硬変ラットモデルを用いてラット肝硬変モデルへの治療効果を調べることを目的として実験的検討を行った。結果:実験的肝硬変ラットモデルにおいて、ADSC投与は、肝障害を軽減し、肝線維化を抑制した。線維症の進行を抑制した。しかし、ADSCのHGFをノックダウンした後、ADSCの効果は減弱した。結論:bFGF付加培地にて培養したADSCは、HGFを介して肝損傷と線維症の改善に重要な役割を果たしている研究課題1:<脂肪由来幹細胞の肝不全、肝硬変の新しい治療法の確立のための基礎的検討>方法:脂肪由来間葉系幹細胞(adipose derived mesenchymal stem cell:MSC)の肝硬変ラットにおける治療効果とその機序における検討を四塩化炭素による肝硬変ラットにおいて検討した。MSCを蛍光色素PKH26で標識したADSCを尾静脈より5000万個投与した群(n=8)と生食のみ投与した群(n=8)で3日目、7日目にそれぞれ犠牲死させ、肝臓組織への投与細胞の生着と肝星細胞の活性化をα-SMA蛋白をWestern blot analysisで検討した。また肝障害について肝逸脱酵素であるAST,ALTにて評価した。また肝障害軽減の機序としてADSCのもつHGF産生能について検討した。(結果): ADSC投与ラットにおいては標識された細胞を3日目、7日目の肝臓組織に認め、それらの細胞は、肝線維化の部分と肝内血管周囲組織に認められた。In vivo imagingでは正常肝では、標識ADSCを認めなかったが、障害肝には標識細胞が顕著であった。αSMAの発現に関しては、ADSC投与群ではその発現が低下している傾向を認め、肝組織において線維組織の改善を認め、肝硬変の改善を認めた。また、ADSC投与ラットでは、非投与ラットに比べ、ASTおよびALTは低値であった。肝線維化改善だけでなく、肝障害そのものをADSCは軽減する可能性がある。次に、上記の検討から、線維化改善の機序としてADSCの肝星細胞への影響について共培養システムにて検討した。ADSCとの共培養により、肝細胞(primary culture)の増殖能は高くなり、一方で星細胞の活性化は抑制され、増殖は抑制された。機序としてADSCが発現する肝細胞増殖因子(HGF)の作用が予想された。共培養でのADSCではRT-PCRにてHGFmRNAの高発現を認め、免疫染色にても蛋白レベルで強発現していた。肝硬変ラットモデルを用いて、basic FGF処理ADSCのラット肝硬変モデルへの治療効果を調べることを目的として実験的検討を行った。方法:四塩化炭素による腹腔内の反復投与によって肝硬変ラットを作成した後、同系ラットのADSCを尾静脈から投与し、肝機能、組織変化、およびHGFの発現を評価した。また、生体イメージングシステム(IVIS)を用いて蛍光ラベリングされた細胞の追跡を行った。さらに共培養モデルを用いて、肝硬変におけるADSCの肝細胞、肝星細胞への影響について検討した。結果:肝硬変モデルラットにおいて、ADSC投与は、肝障害を軽減し、肝線維化を抑制した。投与されたADSCは肺および肝臓、脾臓に集積した。肝硬変では特に肝臓においてADSCの集積を認めた。また、共培養の実験により肝星細胞の生存を抑制し、肝細胞増殖を促進することが分かった。こADSCのHGFをノックダウンした後、ADSCの効果は減弱した。考察:ADSCはその細胞応答によるHGFの産生を介して肝星細胞の活性化の抑制と肝細胞の増殖を促進することが明らかとなった。この作用により肝硬変の改善に寄与しているものと考えられた。また、基礎的検討により、bFGFはこのADSCの増殖と分化能力の維持に有用であることが分かった。結論:bFGF付加培地にて培養したADSCは、HGFを介して肝損傷と線維症の改善に重要な役割を果たしている。結論:bFGF付加培地にて培養したADSCは、HGFを介して肝損傷と線維症の改善に重要な役割を果たしている消化器外科H25年度において計画していた肝硬変モデルにおける脂肪由来間葉系幹細胞の治療効果については、再現性を認め、他の文献とも整合性の得られる結果を得た。ヒト脂肪由来幹細胞については倫理委員会の申請中であり、当初の予定よりも倫理委員会の承認が送れている。しかしながら、基礎実験においては、肝機能障害、肝線維化改善の機序としてHGFが強く関係していることが分かった。このことは、大きな進展であった。

ヒト脂肪由来幹細胞の研究の倫理審査を受け、ヒト皮下脂肪由来幹細胞の基礎的研究も行ってゆく。また、現在すすめている、当研究グループで運営しているCPCのヒト幹指針での承認をうけることを本年度の目標としている。ヒト皮下脂肪由来幹細胞を使用した、基礎的検討および、最終的には臨床での介入研究を予定している。平成25年度においてヒト由来細胞を研究およびヒト臨床に応用するまでには至らなかった。そこで計画を変更し、平成26年度はヒト臨床における研究を推進予定とし、未使用額が生じた。特にヒト細胞を培養する無血清培地は高価であり、ある程度の費用が必要である。平成26年度の上半期において費用の大部分は、細胞品質をチェックするためのエンドトキシン検査(外注)等に支払われる予定である。また、本研究における成果は、国際学会にて発表してゆき日本のこの分野における優位性を確立する。
「家郷喪失者」の観点による古代ローマ詩比較研究

古代ローマの詩人たちから、紀元前1世紀に活躍したカトゥッルス、ウェルギリウス、ホラティウスを取り上げ、その詩作品を「家郷喪失者」の観点から比較研究を行ない、以下のような考察を得た。カトゥッルスの恋愛詩、とくにレスビアとの恋を歌うものは、恋人との関係を、信義や義務に基づいた人間同士の正しい関係を表わす一連の言葉を用いて表現している点で独特であるが、そのような関係が実現する場所として「家」が強調されている。ウェルギリウスでは、最初の詩集『牧歌』において描かれる故郷の土地を追われる牧夫の慨嘆と悲しみに、家郷喪失の危機に面した詩人の経験が重ねられるし、その原因となった内乱は道徳的な退廃をもたらしていると見られている。『農耕詩』では、家郷がそのような混乱した世界が再生するための拠り所とされ、詩人は農耕民族であるローマ人の持つ本来の道徳的理想を示そうとしている。ホラティウスでは、初期の詩において、内乱によって自ら崩壊しようとするローマを去って、新しい故国となるべき理想郷を求めようと詩人が呼びかけるとき、詩人の被った家郷の土地没収と、共和派としての敗北が色濃く反映している。これらの詩人に共通して見られる倫理性は、彼らの出自、すなわち家郷と関連していると考えられる。カトゥッルスとウェルギリウスは、北イタリアのトランスパダナの、ホラティウスは南イタリアの地方都市出身であり、ワイズマンも指摘しているように、これらの田園都市では、ローマ人の古風な道徳観が中央以上に根強く存続しており、入植者の末裔である住民たちは新しい家郷の建設の中で伝統的な道徳を保持し、そのことに誇りを抱いてきた。このことが、あるいは恋愛に対しての、あるいは内戦に揺れる国の状況に対しての、あるいは自己の詩作活動に対しての、彼らの視点に大きく影響している。本年度は、ホラティウスの作品、とくにイアンボス詩集『エポーディー』のテクスト分析を行なった。ブルトゥスらの共和派に参じて、しかしながら、ピリッピの戦い(前42)で敗北を喫し、帰国後、財産と土地を没収されてアウトサイダーとなった詩人の精神的状況が、攻撃と痛罵を特徴とするイアンボス詩を選ばせたとするのが、従来の支配的な見方であった。しかし、ギリシアの初期イアンボス詩の最近の研究成果に基づいて、Mankinなどによって大胆な読み直しがなされ、『エポーディー』はギリシアの初期イアンボス詩の性格を考えられていた以上に忠実に引き継いでいるとの主張がなされた。また、制作年についても見直し、全体的に従来の推定よりもずっと遅く、オクタウィアヌスが政権を確立しようとしていた、そして、すでにホラティウスもオクタウィアヌスに近いマエケナスのサークルに加わっていた前30年代末とし、この詩集ではそのときの時代的、社会的状況を危機的と捉えている詩人の批判的な反応がうかがえるとし、さらには、詩人の資産の没収などの事実さえなかったとする説が示された。すなわち、アウトサイダーとしてのホラティウスの状況がイアンボス詩集を生み出させたわけではないとの見解が提出されたのに対して、これらの諸説を検討し、改めて『エポーディー』のテクストの分析を試みた。とくに、「家郷喪失者」の観点により分析を行なった結果、家郷喪失者の自己意識を反映した表現が重要な特徴となっており、また、それらはウェルギリウスの『牧歌』などとも共通点を持つことを明らかにした。そして、この時代のいわば共通経験とも言える「家郷喪失」が、具体的な事実は必ずしも明確ではないものの、ホラティウスの詩作動機としてはっきり存在したことは疑われないことを示した。

本年度は、カトゥッルスの抒情詩集のテクスト分析を行ない、また、最終年度として、主として、ウェルギリウス、ホラティウス、カトゥッルスの作品の比較研究を行ない、それによって以下のような考察を得た。カトゥッルスの恋愛詩、とくにレスビアとの恋を歌うものは、恋人との関係を、信義や義務に基づいた人間同士の正しい社会的関係を表わす一連の言葉を用いて表現している点で独特であるが、そのような関係が実現する場所として「家」が強調されている。家や家郷と倫理的価値に関する主張との結びつきは、ウェルギリウスやホラティウスにおいても見られる。前者では、『牧歌』において、故郷の土地を追われる牧夫の慨嘆に現われるし、また『アエネイス』では、故国を捨て、新しい家郷を求めるアエネアスはピエタス(敬虔心)をもった人と呼ばれる。後者では、道徳的原罪によるかのように、内乱によって自ら崩壊しようとするローマを去って、新しい故国となるべき理想郷を求めようと詩人は市民たちに呼びかける。これらの詩人に共通して見られる倫理性は、まさに彼らの出自、すなわち家郷と関連していると考えられる。彼らは、北イタリア、あるいは南イタリアの地方都市出身であり、T.P.Wiseman, Catullus and his World(1985)も指摘しているように、これらの田園都市では、質実剛健や公正を尊ぶ伝統的な道徳観が中央以上に根強く存続しており、入植者の末裔である住民たちは新しい家郷の建設の中で伝統的な道徳を保持し、そのことに誇りを抱いてきた。いずれもやがてローマに出て詩人としての名声を得たカトゥッルスたちの作品には、贅沢と遊興と退廃の大都市であるローマと、質素倹約と実直を気風とする家郷とが対立項をなし、その間の揺れや矛盾、あるいは融和が彼らの作品の特徴を生み出している。
集団を超えた協力：期待と行動が生み出すダイナミズムの解明

大規模で複雑化した現代社会においては、様々な集団が入れ子状に存在しており、それらの集団間で効率的な資源分配を達成することは重要な課題となっている。本研究は集団間の資源のトレードオフ問題における人間の行動を、実験とシミュレーションによって検討する。特に人々が他の人たちだどのように行動すると予測するかに注目することで、集団間の資源分配が生じるダイナミズムを解明する。
異種金属の接合強度発現機構の解明と新接合プロセスへの展開

本研究は、構造体のマルチマテリアル化を可能にするために、異種金属の比較的低温での接合強度の発現機構を解明し、新たな異種金属接合の指針を導出することを目的としている。鋼と鋼、鋼とニッケルの中温での圧接、その後の等温保持の実験から、接合界面強度の発現は二段階であり、第一段階では圧接の接触面積はそのままで接合強度が増し、第二段階では接触面積が増すことによって接合強度が増すことがわかった。界面のひずみの解析、分子動力学を用いた接合のシミュレーションから、第一段階では界面近傍の原子の再配列、ひずみの低減により界面強度の上昇が起こることが示唆され、圧接後の等温保持の重要性が示された。本年度は接合機構検討のため、まず鋼ー鋼の組み合わせを用い、固相接合強度に及ぼす温度、圧力、接合界面の性状、圧下後の保持時間の影響を調査すると共に、時間ごとの界面組織および界面上の空隙の変化、破断面の変化を調査した。その結果、界面強度の上昇は2段階からなり、初期に比較的速く短時間で上昇する第一段階、その後に比較的緩やかに上昇する第二段階からなることを明らかにし、いずれの過程も熱活性化過程であることがわかった。第二段階では界面の初期空隙の球状化が認められ、従来から言われる拡散による空隙の球状化と減少に伴う接合面積の増加、それによる界面強度上昇であることが示唆されたが、他方、第一段階では空隙の形状や界面に占める面積に変化は認められず、初期の圧下による接触界面における乱れた原子の再配列が強度発現の主要因であることが考えられた。実際、分子動力学を用いたシミュレーションを進めた結果、界面のごく近傍で極めて端範囲の原子の再配列が比較的低温でも起こり、それによって比較的整合性の良い界面が形成されることが示唆されると共に、高分解能透過電子顕微鏡でも強度発現前後で界面での整合度の変化が観察された。また今年度は、鋼と炭素材料の固相接合の検討、鋼同士の中温接合へのインサート金属の適用の検討なども進めた。前者は炭素拡散と炭素固溶度から接合機構を推定し、後者は溶融スズを用いたが、それによる活性界面の生成の観点から接合の可能性を検討した。本年度は金属の接合機構および接合界面形成過程を検討するため、昨年度の鋼ー鋼の組み合わせに加え、鋼(bcc)-Mo(bcc)、鋼(bcc)-Ni(fcc)の組み合わせを加え、固相接合強度に及ぼす温度、圧力、接合界面の性状、圧下後の保持時間の影響を調査すると共に、時間ごとの界面組織および界面上の空隙の変化、破断面の変化を調査した。その結果、昨年度明らかにした鋼ー鋼界面での接合機構と界面強度発現機構の妥当性を確認したが、接合界面の形成および界面強度の発現の速度論は組み合わせる金属によって異なることが明らかになり、その支配因子の解明が接合界面形成の機構の理解に重要と考えられた。そこで、分子動力学を用いたシミュレーションを多様な組み合わせに展開して検討を進めている。シミュレーションはMoおよびNiのポテンシャルデータの構築が完了した段階であり、現在、接合界面の解析を進め、最終年度の来年には解析を完了させる。また今年度は、鋼とNiの異材の接合を超音波振動で行う超音波接合の検討も行った。接合のための圧力、超音波振動の振幅、被接合面の表面状態、等を変化させて検討した結果、FeとNiの界面での混合過程、新生面の形成と最終的な接合界面の形成、強度の発現の一連の過程を明らかにできた。これらの知見を元に様々な異材接合の可能性とその基本原理を明らかにする予定である。界面の形成機構、接合強度の発現の速度論(kinetics)が被接合金属に影響されることが実験的に明らかになり、今後のシミュレーションを合わせることにより、支配因子が解明されることが期待され、順調に進んでいるといえる。また超音波接合も、固相ー固相接合形成機構が明らかになりつつあり、こちらも予定通りの進行である。研究全体、順調に進んでいるといえる。本研究は、移動体などの構造体のマルチマテリアル化の進展に不可欠な異種金属の接合に関し、その技術基盤となる異種金属間の界面強度の発現機構を解明し、比較的低温・短時間で可能な異種金属の接合技術の指針を導出することを目的としたものである。3年目となる平成28年度は、異種金属間の温間圧接における接合界面の生成のカイネティクスの支配因子の解明のため、分子動力学を用いたシミュレーションを進め、金属元素種や結晶構造、初期圧接量や温度などの影響を明らかにした。接合界面の強度は、初期に導入される原子数層の乱れからの回復とともに形成される整合的な界面の生成によって向上すること、したがって、接合温度での物性値や接合温度の影響が大きいことなどが明らかになった。また、超音波接合に関しては表面性状の影響を検討し、超音波振幅や印加加重の影響を考慮した界面形成モデルを構築するとともに、それに基づいて、接合時間に及ぼす表面粗度の影響を明らかにして接合条件の設定を可能にした。相対的には表面粗さの大きい面同士の接合は初期の接点が少ないことから強度発現の立ち上がりが小さく、良好な接合強度を短時間で得るためには表面粗さの制御が重要であることが分かった。平成26年28年度の3年間の研究を通して、異種金属間の固相-固相接合の界面の形成機構、接合強度の発現、それらの支配因子が実験ならびに原子レベルのシミュレーションから明らかとなり、これまで接合が難しい異種金属の組み合わせの接合や、接合部にダメージを残さない接合条件など、接合指針に関して新たな示唆が多く得られた。