hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
デジタル通信理論を応用した新しいタギングMRI撮像法の開発

本研究では、タギングMRI画像における明暗パターンを二値のデジタル数列とみなすことにより、携帯電話に代表されるデジタル通信分野の革新的技術をタギングMRI解析に結びつけ、新しい心壁運動追跡法として確立することを目的とした。新たなタギングMRI撮像法を臨床用装置に実装し、運動ファントムを対象とした撮影実験を通じて、対象の運動が高精度に検出可能で、またタグの自動追跡も極めて簡便に高速で実現できるという提案手法の有効性を確認した。本研究では、心臓の壁運動解析に用いられるタギングMRI画像において、明暗を繰り返すタグを0,1の二値からなる数列ととらえることにより、二値化情報を扱うデジタル通信技術の画像解析への適用を可能にし、画素値に依存しない処理によって革新的な運動解析法を確立することを目的とする。研究初年度は、タギングMRIパルスシーケンスの臨床用MRI装置への実装とシミュレーションによるタグパターンの最適化設計を行い、タグの付与による画素値の二値化を実現するための画素サイズに等しい幅を持つタグ生成を実現するとともに、画素に対する相対的な位置の微調整を行う手法を考案し実証した。また、異なるタグパターンによる複数の撮像が必要であるという本手法の臨床応用への大きな欠点に対し、タグの空間的展開を工夫することによる解決法を提案した。研究の最終年度である平成25年度には、タグの2次元展開に関するシミュレーションに基づき、信号解析を行う際にも効率的な2次元タグパターンを臨床用MRI装置に実装し、ファントムを対象とする実証実験を行った。この2次元タグパターンは、タグの暗部が画素サイズと同幅で、タグの明部は画素サイズの整数倍の幅を有するもので、1回の撮影で得られた2次元タグ画像に対してデジタル画像の基本的な処理の一つであるフィルター処理を適用し、注目画素とその隣接画素の明暗を判定することにより、高速かつ容易に画素位置の解析が可能であることを確認した。2次元に展開するタグ暗部の交点(格子点)では完全な暗部とはならず、変位量が画素サイズ未満の場合には判定誤りを生じる可能性があるという問題点を残すものの、タグの付与を画素値の二値化とみなして運動解析を行う革新的な撮像法の確立という研究目的は達成できたといえる。本研究では、心臓の壁運動解析に用いられるタギングMRI画像において、明暗を繰り返すタグを0,1の二値からなる数列ととらえることにより、二値化情報を扱うデジタル通信技術の画像解析への適用を可能にし、画素値に依存しない処理によって革新的な壁運動解析法を確立することを目的として研究に着手した。研究初年度は、タギングMRIパルスシーケンスの臨床用MRI装置への実装とシミュレーションによるタグパターンの最適化設計を行った。デジタル画像であるMRI画像の画素サイズに等しい幅のタグを利用することが本研究構想の基本概念となるが、パルスシーケンスの実装では、タグの明暗部の両者が画素サイズに等しい幅を持つものや一方が整数倍の幅を持つものなど、数種類のシーケンスを完成した。タグ幅が画素サイズに等しい場合、画素とタグの相対的な位置関係を精密に制御することが必須となるが、位置関係の検出を3回程度の試行スキャンで実現する方法を考案し、総当たり法により10回程度の試行が必要であった研究当初に比して大幅に効率化することに成功した。さらに、本研究の背景となっている基本原理では異なるタグパターンによる複数の撮像が必要で、臨床への応用には致命的な欠点であった。これに対する打開策も本年度の大きな研究課題であったが、タグの空間的展開を工夫することにより概ね解決し、基本的なタグパターンを臨床用MRI装置に実装する準備が整った。タグパターンの最適化設計を行う研究項目では、タグの2次元展開に関するシミュレーションを行い、タグを実際に発生させることが可能で、さらに信号解析を行う際にも効率的なタグパターンを2種類、提案するに至った。本研究の背景となっている着想は既に特許出願中のものであり、研究を開始した時点で基本原理は概ね固まっていた。本研究では、その実用化を視野に入れ、基本原理を実証するとともに臨床に応用する際に問題となる点を解決することが大きな目標であり、研究の基盤となるタギングMRIパルスシーケンスの臨床用MRI装置への実装は容易であった。実際の撮影実験を重ねて研究を進める過程で、撮影したタギングMRI画像上に現れる新たな問題点が明らかとなったが、その多くは予備的な実験によりある程度予想できたものに留まっていた。タグを2次元展開する際、予備実験ではMRI画像の読み出し方向のみに与えていたタグを位相エンコード方向にも重畳したが、位相エンコード方向ではタグのコントラストが不鮮明になるという問題が生じ、その原因解明に3ヶ月程度の期間を要したが、これ以外は概ね順調に研究が進行した。初年度の課題として挙げていたタグパタンの位置を微調整するための方法の開発は完了し、また、MRI装置に実装可能で自動追跡も容易なタグパタンの最適化設計についても2種類のパターンを提案でき、計画通りの進捗といえる。初年度は概ね計画通りに研究が進展しており、24年度についても当初の計画通り研究を進める予定である。具体的には、研究代表者が担当するタギング

MRIパルスシーケンスの実装では、初年度に作成を開始した運動ファントムを用い、実際の撮影を行う。特に、MRI画像における各画素とタグパターンとの相対的な位置関係に関する判定技術の検証を通じて、一般ユーザが撮影を実施できるようパルスシーケンスを整備し、撮影パラメタのの単純かを図る。研究分担者が担当するタグパターンの最適化およびタグ画像解析では、タグパターンを2次元に展開する場合、2方向のタグの交点およびその周囲でタグの明暗部が0, 1の2値とはならず中間的な信号強度となる画素が発生するという問題点が生じている。これはスピンの横磁化の影響によるものであることが判明しているが、タグのprofileをより先鋭化することにより改良を目指す予定である。また、タグ位置の判定をはじめとした画像解析を行うためのソフトウェア開発も進める。以上のような計画で、最終年度末には、1回の撮像で画素単位の運動解析が可能な革新的なタギングMRI撮像法を確立する。購入予定のデータ解析用コンピュータは、本研究で開発する新たなタグ位置の判定ソフトウェアを実装し、本法に専用の画像解析システムとする。また、本研究の基礎となっている基本原理では画素単位で運動解析を行うため、撮影対象である心臓壁の輪郭を抽出する必要は無く、自動解析が可能であるが、実際には、運動に伴うアーティファクトなどにより輪郭部分では正確な判定ができない恐れがある。このような問題点を確認するためには高精度な制御が可能な運動ファントムを用いた検証が必須であり、今年度も引き続き運動ファントムの駆動装置を改良を進める。
敗血症性多臓器不全に対する凝固線溶機能調節の効果

1.敗血症性播種性血管内凝固(DIC)モデルとしてSD系ラットに中心静脈ルートを挿入し、これよりエンドトキシン2.0mg/kg/dayを持続投与する、ラット微量エンドトキシン持続投与モデルを作製した。2.そしてこのモデルが従来より用いられてきたエンドトキシンのワンショット静注モデルや腹腔内注入モデルと比較して、再現性、臓器障害の程度、血中マーカー変動の点で、より臨床例に近いモデルであることを確認した。3.上記モデルにアンチトロンビンIIIの投与を行い、これによる著明な生存率の改善(0%→92%)、及び臓器障害の改善を確認した。4.上記のアンチトロンビンIIIによる生存率改善や臓器障害改善効果は、投与量が500IU/kg/dayまでは用量依存性に増強がみられること、またヘパリンの併用や初期大量投与による影響はみられないことを確認した。5.上記の臓器障害を組織学的に検討し、腎糸球体においてはアンチトロビンIIIにより微小血栓形成が予防されていることを確認した。6.今後は微小血管内凝固の抑制とともに血管内皮細胞障害との関連、またサイトカインやトロンビンレセプター活性阻害との関連など、作用機序に関する検討を進めていく予定である。7.また、敗血症性臓器障害におけるメディエーターとしてのトロンビンの重要性を検討していく予定である。
極低温量子固体中でおこるトンネル反応の分光学的研究

本研究では化学的に活性な状態を持つ分子を固体パラ水素内に生成し、その分子とまわりの水素分子とのX+H_2→XH+Hの型の反応素過程のダイナミックスを高分解能レーザー分光法によって研究することをめざした。その目的は反応に及ぼすトンネル現象などの量子効果の寄与を解明することである。具体的には、固体水素に種々の反応前駆体分子を分散させ、紫外光あるいは放射線照射などで励起して活性分子を生成し、その赤外から可視領域の基底及び電子励起状態の振動・回転遷移をレーザー分光法により観測して、反応に関与する中間体や反応生成物の分子構造・電子状態などを明らかにした。その結果、ヨウ化メチルの光解離で生成するメチルラジカルが周りの水素分子と反応してメタンができる過程においては、CH_3では反応が全く進行しないのに対して、CD_3では反応してCD_3Hが生成することが明らかになった。この違いは、重水素化に伴うゼロ点振動の違いによるものと考えられる。この反応は純粋にトンネル効果のみによって起こっていると考えられるが、その背景には固体水素中では量子固体固有の水素分子の波動関数の広がりがあるという事実が大きく寄与している。今後、反応を起こさせるレーザー光のパルスに同期させて赤外領域の吸収の時間的変化を追うことにより、励起状態の寿命や反応速度など反応の動的過程の解析を試みる。その一連の解析から、量子力学固有のトンネル現象が化学反応に寄与する役割を実証的に明らかにしていく予定である。
ヒト角膜における新しい構造物(K-structure)の発見と臨床的意義の探求

本研究では、角膜生体共焦点顕微鏡を用いてK-structureの2次元構造を明らかにし、それらがanterior corneal mosaic(ACM)と一致することから、K-structureがACMの解剖学的原因であることが強く示唆された。また、ボウマン層が障害されている疾患ではK-structureやACMが消失していることが判明し、ACMはボウマン層の健常性の指標となり得ることを証明した。今年度の研究実績として,20人の正常ボランティアを対象として,HRT IIロストック角膜モジュールを用いて,角膜中央から中間周辺部の生体観察を広範囲に行い,正常K-structureの2次元構造の解析を試みた。その結果,全例において角膜ボウマン層と角膜実質との境界面に網目状の広がりを持つ,線維状の構造物(直径5-15μm)を認めた。この構造物(K-structure)は角膜中央部と同様に,角膜周辺部においても観察された。さらに,この構造物は若年者でより明瞭に観察され,年齢とともに不明瞭になる傾向が認められた。コンピュータプログラム(Image-Pro Express;Media Cybernetics,Silver Spring,MD,USA)を用いてK-structureに囲まれる多角形の面積を測定し,平均面積を算出した。次に,5人の正常ボランティアを対象として,フルオレセイン染色液を角膜に滴下して上眼瞼上からマッサージを行い,蜂の巣状の模様(anterior corneal mosaic,ACM)を角膜上に出現させた。その状態を眼科用フォトスリットを用いて撮影を行い,同一被験者のK-structureの2次元広範囲マッピングの電子トレース像をACMの写真とスーパーインポーズして合成させ,ACMとK-structureの関連性について検討した。その結果,全例でACMとK-strctureの構造が一致した。このことから,K-structureはACMの解剖学的な発生原因であることが,強く示唆された。現在,本実験データを臨床系眼科海外雑誌に投稿中である。今年度の研究実績として、20人の正常ボランティアを対象として、HRT IIロストック角膜モジュールの画像取り込みモードのうち、ボリュームモードを使用し、40枚の連続した焦点面のシリーズ画像を約2μmの間隔で取り込む研究を行った。各対象について、K-structureを含むレベルにおいて、角膜中央、周辺部(輪部)でそれぞれ連続画像のスタック(積み重ね)を作成し、コンピュータプログラム(NIH imageとAMIRA software)を用いて3-D構造を再構築し、K-structureの間隔や太さ、長さ、体積、輝度など、各種スペックについて解析した。また、昨年度から継続的に研究を行ってきた、正常ボランティアを対象とした、正常K-structureの2次元構造の解析を完了させた。全例において角膜ボウマン層と角膜実質との境界面に網目状の広がりを持つ、線維状の構造物(直径5-15μm)を認め、コンピュータプログラム(Image-Pro Express; Media Cybernetics, Silver Spring, MD, USA)を用いることにより、K-structureの2次元広範囲マッピングを完成させた。その結果、全例でAnterior Corneal Mosaic (ACM)とK-strctureの構造が一致した。このことから、K-structureはACMの解剖学的な発生原因であることが強く示唆され、これらの結果はCORNEA誌に発表された。今年度の研究実績として、各種角膜疾患患者を対象として、HRT IIロストック角膜モジュールを使用してK-structureの2次元構造を解析した。対象角膜疾患は(1)円錐角膜、(2)角膜ジストロフィ(Thiel-Behnke角膜ジストロフィ、Reis-Bucklers角膜ジストロフィ、Avellino角膜ジストロフィ、顆粒状角膜ジストロフィ、斑状角膜ジストロフィ、格子状角膜ジストロフィなど)、(3)角膜白斑、(4)感染・非感染性角膜炎などである。各対象について、K-structureを含むレベルにおいて、コンピュータプログラム(Image-Pro Express ; Media Cybernetics, Silver Spring, MD, USA)を用いて広範囲2次元構造を再構築し、K-structureの間隔や太さ、長さ、輝度など、各種スペックについて解析した。その結果、全例でAnterior Corneal Mosaic(ACM)の欠損部位とK-strctureの欠損部位が一致した。このことから、K-structureとACMの関連性が強く示唆された。また、K-structureは、円錐角膜の先端部やボウマン層ジストロフィ眼で特に異常を来していることから、K-structureあるいはACMはボウマン層の健常性の指標となりうることが示唆され、眼科臨床的に有用である可能性が見出された。
液晶パネルマスク制御方式による光造形法の開発と三次元再構成人体器官モデルの造形

2年間にわたり液晶パネルに水銀ランプからの紫外線を照射して、その透過光で光硬化樹脂を固める実験を行った。しかし、透過光の強度が微弱である難点の解決方法が見つからず、現在市販されている液晶を用いる制約下では、当初の研究目的に到達しなかった。今後この研究を進展させるためには、紫外線の透過率の高い液晶パネルの開発と水銀ランプからの紫外線に感度の高い光硬化樹脂の開発を待つ必要がある。研究目的の一つである、人体器官等の三次元再構築のためのソフトウェアシステム開発については、2年間にわたり研究を行ない、X線CT画像を元に人間頭部の良好な三次元再構成を行えるシステムの開発に成功した。その際、人間の頭部の皮下組織、軟組織、頭骸骨の区別を行うためのX線CT画像のコントラスト強調法を開発した。さらに濃度-こう配2次元ヒストグラムを用いて、良好な三次元再構成が可能であることを示した。これらの開発した三次元再構成のソフトウエアシステムの支援のもとに、紫外線レーザによる光造形法で人間の頭蓋骨のモデルの造形を行い、三次元再構成法を光造形法を結びつける技術につき実験検討を行った。人体器官の三次元再構成としては、超音波診断装置からのデータにより、人間の心臓の三次元再構成について実験を行い良好な結果を得た。さらに、将来マスク方式の光造形システムが実用的になった場合を想定し、光造形のための医療画像データ伝送も研究目的に加え研究を進め、この医療画像データ伝送については、研究室の実験地球局を利用し、日本サテライトシステムズの通信衛星JCSATのトランスポンダを利用した折り返し通信により行った。さらにインターネットによる光造形データ伝送実験も行い、コンピュータ・ネットワークにより光造形システムの構築の可能性について基礎データを得た。所期の計画に従って液晶パネルを入手し、これに接続したパソコンから画像データが書き込めるようにインターフェースを試作し、計画通りにマスクパターンを液晶パネル上に表示できるようにした。紫外線照射装置も購入して、この装置からの紫外線を紙で作ったマスクを介して光硬化樹脂に照射して、マスクの型通りに樹脂を硬化させる事ができる事を確かめている。現在は紙のマスクを液晶パネルに置き換える実験に進もうとしており、この時点で困難な点が出てきている。つまり、市販の液晶パネルでは紫外線の透過がきわめて悪く、この点で研究が行きづまっている状態である。本研究用に紫外線を透過させる特注の液晶を製造するのは経費の点からも困難であり、透過特性が紫外線に伸びている液晶を捜すとか、液晶のパネルを覆っている偏光板を取り除くとか、何か方法を講じる必要があり現在検討中である。光硬化樹脂を硬化させるスペクトルが可視光に寄った特性のものも探しているが、現在のところみつからない。人体器官モデルの表示や3次元再構成法の開発も研究の一環であり、こちらの方の研究は進展しており、現在X線CT画像やMRI画像データを用いて人間の脳に関する表面や内部の表示、超音波診断装置からのデータによる心臓の3次元再構成による画像表現で成果が得られている。これまで紫外線レーザを利用してCT画像から光造形法で3次元モデルを作った実績があるので、液晶パネル方式がうまく行かぬ場合は、紫外線ビームによる方法でこれらの人体器官の造形を行なう予定である。前年度に続き液晶パネルに水銀ランプからの紫外線を照射して、その透過光で光硬化樹脂を固める実験を行った。しかし、透過光の強度が微弱である難点を解決方法が見つからず、現在市販されていえる液晶を用いる制約下では、いきずまったままで終わった。人体器官等の三次元再構成のためのソフトウエアシステムについては、前年度の研究を発展さて、X線CT画像を元に人間頭部の良好な三次元再構成を行えるシステムの開発に成功している。

その際、人間の頭部の皮下組織、軟組織、頭骸骨の区別を行うためのX線CT画像のコントラスト強調法を開発した。さらに濃度-こう配2次元ヒストグラムを用いて、この組織分類をより正確に行う方法とボリュームレンダリング技法を組み合わせ、良好な三次元再構成が可能であることを実験で示した。これらの開発に三次元再構成のソフトウエアシステムの支援のもとに、紫外線レーザ光による光造形法で人間の頭蓋骨のモデルに造形を行い、三次元再構成法と光造形法を結びつける技術につきデータを得た。人体器官の三次元再構成としては、超音波診断装置からのデータにより、人間の心臓の三次元再構成についても実験を行い良好な結果を得たた。さらに、将来本研究の光造形システムが実用的になった場合を想定し、光造形のための医療画像データ伝送も研究のテーマに加えて研究を進めた。この医療画像データ伝送については、研究室にある実験地球局を利用して、日本サテライトシステムズの通信衛星JCSATのトランスポンダを利用した折り返し通信により行った。さらにインターネットによる光造形データの伝送実験も行い、コンピュータ・ネットワークにより光造形システムの構築の可能性について基礎データを得た。
医学生物学の新しい機能原理:フィジオーム

本研究では、各班員が各自の調査結果を持ち寄って討論を深めると共に、班長を中心とする運営会議を開催して、全体としての整合性を持たせた。さらに、全体会議を、「学術会議5部」、「同7部」、「日本エム・イー学会」とともに開催して議論の深化をはかり、公開シンポジウムを催した。一方、米国NIHでは昨年、フィジーオームを重要な柱とするBECONを設立し、21世紀の医学研究の進歩に向けて着々と準備を進めている。そこで、NIHと密接な連絡を取りながら、各班で調査活動を行った。1)フィジオームの展開-総括班:フィジオーム(physiome)の展開原理を統合・抽出して研究を進めた。すなわちホメオダイナミクス(hemodynamics)を、フィジオームの重要な柱として、genomeに対するフィジオームの展開のための基本的方策を検討した。2)機能的生体制御:生体機能の制御には生体を要素から構成された統合的系として、計測方法と制御方法を研究する必要がある。この班では1)計測手法、2)機能的刺激、3)バイオニック医療・制御のグループを設けて研究を進めた。3)生体テンセグリティー-新しい構造形成原理と生体機能:テンセグリティ(tensegrity)は、テンション(張力)とインテグリティ(統合)から構想されたものであり、生体の構造形成と構造による機能の規定の原理である。この斑では、1)細胞・組織マクロメカニクス、2)細胞・組織分子情報と機能発現について調査研究を行った。4)生体機能と遺伝子の創発:遺伝子と生体機能の相互関係を、遺伝子の情報がいかなる経路をたどって、生体の全体としての機能に結びつくかを「創発」の立場より調査研究した。5)データマイニングによるフィジオームの構築:フィジオームのデータベースは、機能を取り扱うため、生体機能モデルのデータベース化、しかも高次の機能の論理的表現技法開発の必要性も明らかにした。
哺乳動物精子アクロソームタンパク質の選択的分解機構と生理機能獲得に関する研究

まず、すでに作製しているアクロシン欠損マウスの精巣上体精子について検討したところ、野生種のものよりも卵透明帯への精子の侵入・通過に有意な遅延が認められた。また、アクロシン以外の新規セリン系プロテ-ゼが精子に存在することも見い出された。この新規セリンプロテアーゼ遺伝子の同定とクローンの単離を試み、その候補者としてカッパインをコードするcDNAと染色体遺伝子クローンを単離・解析した。マウスカッパインは前駆体プロテアーゼとして合成され、36残基の軽鎖と300残基の重鎖がひとつのジスルフィド結合により連結されているような成熟型酵素にプロセシングされることが明らかとなった。マウスカッパイン遺伝子は、全長約5キロ塩基対で5個のエクソンより構成されており、マウス染色体上でシングルコピーとして存在することも明らかとなった。また、カッパイン遺伝子は精巣特異的に発現しており、精子形成過程ではほかのアクロソームタンパク質遺伝子と同様にパキテン期精母細胞ですでに転写が開始しており、半数体精細胞でその発現が最も盛んであった。組織化学的な観察より、カッパインはアクロソーム下部、あるいはアクロソームと接する赤道部上端に沿った限定された部位に局在していることが判明した。このカッパインの生体内機能解析のために、ターゲティングベクターを構築してES細胞経由で遺伝子相同組換えを試み、目的のES細胞クローンを単離した。現在、カッパイン遺伝子に変異を生じているキメラマウスより、カッパインを完全に欠損する変異マウスを作製中である。
共役高分子材料の開発を加速する効率的合成手法の開拓

本研究は、共役高分子材料の合成手法を、モノマーの合成工程も含めて改善していくことを目的としている。共役高分子は、有機薄膜太陽電池や有機ELの材料としての実用化が期待されている。それぞれの目的に特化して分子設計がなされ高特性材料が開発されているが、様々な要請に応えるために構造が複雑化し、合成工程が増大している。これは材料合成のコスト増加に繋がるため、実用化を妨げる要因となる。そこで本研究では、モノマーの合成工程も含め、共役高分子の合成工程全体を改善し、短工程化することを検討している。より具体的には、芳香族化合物のC-H結合を反応点とする直接アリール化反応を利用して炭素ー炭素結合を形成する方法論を、モノマー合成と高分子合成の双方に用いる。これによって、従来必要であった有機金属反応剤の導入工程を削減することができる。さらに、もう一方の反応点となる炭素ーハロゲン部位においても、反応性の高い臭素と反応性の低い塩素を順番に反応させることで、保護・脱保護などを必要とせずに目的の高分子を得ることができる。これまでに、C-H/C-Br間の直接アリール化反応でモノマーを合成し、C-H/C-Cl間の直接アリール化反応で高分子を合成する手法を確立した。得られる高分子の構造を詳細に検討したところ、触媒の分解に伴う副反応が僅かに進行しており、これが高分子末端構造の欠陥形成の要因となることを明らかにした。この問題を反応機構の観点から検証し、C-H結合を反応点とするモノマーを小過剰量用いることで、解決した。欠陥のない高分子は、NMR、マススペクトル、元素分析などの手法から高純度であることを示した。さらに、この方法で得られた高分子は、欠陥を僅かに含む高分子よりも、発光量子収率が高く、有機ELの材料としても高い性能を示すことが明らかになった。一連の検討から、短工程で高品質な材料の提供を可能にした。モデル反応において、目的とした短工程合成によって発光性を有する共役高分子材料の合成が可能となった。これと同時に高分子末端に構造欠陥が生じるという課題を明確にすることができた。反応条件の検討によってこの課題を解決し、末端も含めた構造の精度、高分子の純度が従来法と同等以上の高分子を得ることができた。この知見を活かすことで、より構造が複雑な高特性材料も短工程で合成することが可能になる。最終目標に向けて、基盤となる成果が得られており、学会や学術論文にて報告することができていることから、順調に進展していると判断できる。これまでに確立した共役高分子の短工程合成法を活かして、有機薄膜太陽電池や有機ELの材料を合成していく。モデル系を用いて合成工程が確立できたことから、その手法を用いて高特性材料の合成を行う。複雑な構造を有する高分子材料の合成にも適応できるのか、動作に影響を及ぼす欠陥や不純物などが材料に存在しないのかなど、より実践的な検討を進める。合成の対象は、現在トップクラスの光電変換機能や発光機能を有する材料とする。その後、独自に設計した材料の合成にも展開していく。共役高分子材料の簡便な合成手法の確立を目指し、PdとCuの共同的な触媒作用を利用した反応系の構築を行なった。共役高分子は有機電子デバイスの材料として開発が進められている。高い特性を有する高分子は複雑な構造を有しているため、長い合成工程が必要となっている。これを解決するために、モノマー合成も含めた反応系路の短縮を目標とする研究を行った。具体的な方法論としては、芳香族化合物のC-H結合を反応としたカップリング反応(直接アリール化反応)により、出発原料および高分子の合成を行なった。この方法を用いることで、従来法では必須である有機金属反応剤を経由しない合成が可能となり、反応工程が削減された。直接アリール化反応を、原料合成と重縮合は反応の双方で用いるためには、段階的に反応させる工夫が必要となる。研究では、一段階目の原料合成では反応性の高いC-Br結合とC-H結合をカップリングさせ、二段階目の重縮合反応では反応性の低いC-Cl結合とC-H結合をカップリングさせる戦略をとった。本年度は特に、Pd触媒とCu触媒を組み合わせることで、反応性が低いC-Cl結合を反応点とした重縮合反応を中心に検討を行った。特にカップリング反応の効率と選択性に着目した検討を行うことで、高分子量で構造欠陥のない高分子が得られる条件を見出した。この重合反応が可能になることで、新たな合成経路を選択することができるため、二工程を削減することが可能となった。確立した方法論を利用することで、高特性材料の合成にも簡略化できるものと考えられる。モデル系において、原料合成と重縮合反応にC-H結合の直接アリール化反応を利用する方法論を確立することができたことから、概ね順調に進行していると考えられる。C-H結合の直接アリール化反応を原料合成と重縮合反応に利用するための条件検討を行なった。原料合成は、以前に確立した条件を適応することで確立することができた。重縮合反応には、今回新たな二つの金属触媒を組み合わせる反応系を利用した。用いたPd錯体とCu錯体の比率を調整することで、高分子量体が得られる条件を見出した。高分子の末端にPd触媒の配位子が結合した欠陥が観測されることが問題点として残されている。これは反応の後期にPd触媒が分解することが要因であることが分かってきている。

この課題は、反応後期にC-H結合を反応点とする原料を追加することで解決できると考えている。今回確立したモデル系での検討結果は、高特性材料の合成にも適応できることから、本年度までの目標は概ね達成することができたと判断した。本研究は、共役高分子材料の合成手法を、モノマーの合成工程も含めて改善していくことを目的としている。共役高分子は、有機薄膜太陽電池や有機ELの材料としての実用化が期待されている。それぞれの目的に特化して分子設計がなされ高特性材料が開発されているが、様々な要請に応えるために構造が複雑化し、合成工程が増大している。これは材料合成のコスト増加に繋がるため、実用化を妨げる要因となる。そこで本研究では、モノマーの合成工程も含め、共役高分子の合成工程全体を改善し、短工程化することを検討している。より具体的には、芳香族化合物のC-H結合を反応点とする直接アリール化反応を利用して炭素ー炭素結合を形成する方法論を、モノマー合成と高分子合成の双方に用いる。これによって、従来必要であった有機金属反応剤の導入工程を削減することができる。さらに、もう一方の反応点となる炭素ーハロゲン部位においても、反応性の高い臭素と反応性の低い塩素を順番に反応させることで、保護・脱保護などを必要とせずに目的の高分子を得ることができる。これまでに、C-H/C-Br間の直接アリール化反応でモノマーを合成し、C-H/C-Cl間の直接アリール化反応で高分子を合成する手法を確立した。得られる高分子の構造を詳細に検討したところ、触媒の分解に伴う副反応が僅かに進行しており、これが高分子末端構造の欠陥形成の要因となることを明らかにした。この問題を反応機構の観点から検証し、C-H結合を反応点とするモノマーを小過剰量用いることで、解決した。欠陥のない高分子は、NMR、マススペクトル、元素分析などの手法から高純度であることを示した。さらに、この方法で得られた高分子は、欠陥を僅かに含む高分子よりも、発光量子収率が高く、有機ELの材料としても高い性能を示すことが明らかになった。一連の検討から、短工程で高品質な材料の提供を可能にした。モデル反応において、目的とした短工程合成によって発光性を有する共役高分子材料の合成が可能となった。これと同時に高分子末端に構造欠陥が生じるという課題を明確にすることができた。反応条件の検討によってこの課題を解決し、末端も含めた構造の精度、高分子の純度が従来法と同等以上の高分子を得ることができた。この知見を活かすことで、より構造が複雑な高特性材料も短工程で合成することが可能になる。最終目標に向けて、基盤となる成果が得られており、学会や学術論文にて報告することができていることから、順調に進展していると判断できる。昨年度に確立した方法論を用いて、高特性材料の合成と材料特性の評価を行う。有機薄膜太陽電池や有機電界効果トランジスタの材料となる高分子を、これまでに確立した二段階の直接アリール化反応を用いて合成する。まずは、既に知られた高特性材料を対象として、短工程で同定度の品質の高分子材料が得られることを証明する。続いて、簡便に合成できる本方法論の特長を活かして、新たな高特性材料の探索を行なう。
明らかな骨量減少をきたすＬｉｍａ１／ＥＰＬＩＮ遺伝子欠損マウスの機能解析

可変型遺伝子トラップ法で作製したLima1/EPLINトラップマウスの骨表現型の解析を行った。Lima1/EPLINトラップマウスでは大腿骨の骨強度や骨密度が低下していた。そこで骨組織標本を作製し各種染色を行ったところ骨を形成する骨芽細胞のアルカリフォスファターゼ活性の低下や、コラーゲン遺伝子の発現低下を認めた。また、mRNAを抽出し発現量を野生型と比較したところ、BMP2やコラーゲン、オステオカルシンなど骨芽細胞関連の遺伝子の発現低下を認めた。以上からLima1/EPLINは骨芽細胞の分化、機能発現に関与していることが示唆された。『EGTC』(Database for the Exchangeable Gene Trap Clones)に登録されている『可変型遺伝子トラップ法』によって作製された遺伝子トラップマウスラインから、LIM domain and actin binding 1(Lima1)/Epithelial Protein Lost in Neoplasm(EPLIN)欠損マウスの骨表現型をスクリーニングしたところ、骨量減少、骨強度低下を認め骨代謝に何らかの異常を呈していた。LIMA1/EPLINは細胞接着に関与するタンパク質で、カドヘリンーカテニン複合体とアクチン骨格を結び付けている。しかしながらこれまでにLIMA1/EPLINの骨組織におけるはたらきについて報告例はない。そこで本研究はLima1/EPLIN欠損マウスを用いてLima1/EPLINの骨代謝における機能を詳細に解析することを目的としている。Lima1/EPLIN欠損マウスでは骨強度の低下、マイクロCTにても骨量の低下を認めた。組織検査でも骨梁形成の異常に加えアルカリフォスファターゼ染色で染色性の低下を認め、骨芽細胞機能異常が示唆された。そこで頭蓋骨から骨芽細胞を分離、培養実験を施行した。アリザリンレッド染色を施行するとLima1/EPLIN欠損骨芽細胞では染色が弱く、石灰化能が低下しており、骨芽細胞の分化、機能異常が示唆された。『可変型遺伝子トラップ法』は、部位特異的組換えシステムであるCre-loxシステムを応用し、一般的なノックアウト技術よりも優れていると評価されている。我々はそのデータベース『EGTC』(Database for the Exchangeable Gene Trap Clones, http://egtc.jp)を全世界に公開しているが、この『EGTC』に登録されているマウスラインが樹立したクローンにおいて骨・軟骨にトラップした遺伝子の発現のみられるクローンを選別し、ホモ・ヘテロ接合体マウスを作製し表現型をスクリーニングしている。上記遺伝子トラップマウスラインからLima1/EPLIN欠損マウスの骨表現型をスクリーニングしたところ、骨量減少、骨強度低下を認め骨代謝に何らかの異常を呈していた。LIM domain and actin binding 1(Lima1)/Epithelial Protein Lost in Neoplasm(EPLIN)はがん細胞で発現が低下するタンパク質として発見され、胚組織、腎臓、前立腺、すい臓などの組織で発現が多いことが確認されているが、その他多くの組織でも発現している。Lima1/EPLIN欠損マウスでは骨強度の低下、マイクロCTにても骨量の低下を認めている。我々は『可変型遺伝子トラップ法』にて作製したLima1/EPLINトラップマウスの骨表現型を評価している。大腿骨遠位部のマイクロCTを撮像し骨形態計測を行ったところ、juvenile期では明らかな差を認めなかったが、Lima1/EPLINトラップマウスでは16週時点では海綿骨の骨密度、骨梁幅などが有意に少なく、皮質骨において骨量が少なかった。大腿骨の骨強度試験では最大強度が有意に低下していた。大腿骨遠位部の組織標本を作製し海綿骨領域を観察すると個々の骨芽細胞の細胞形態は野生型と比較してより扁平であり、骨表面上でも配列が乱れていた。ALP染色を施行したところ、Lima1/EPLINトラップマウスの骨芽細胞ではALP活性が低下していた。さらにI型コラーゲンのin situ hybridizationを施行しmRNA発現レベルを調べたところ、Lima1/EPLINトラップマウスではシグナルが少なかった。抗EPLIN抗体を使って免疫染色を行いEPLIN発現細胞を調べたところ、骨芽細胞、軟骨細胞、骨細胞にその発現がみられた。次にLima1/EPLINの骨折治癒時の機能評価のため大腿骨骨折モデルを作製した。組織標本を作製して仮骨形成から骨癒合までを観察した。野生型と比較して仮骨形成期における軟骨の出現や軟性仮骨の形成に明らかな差は見られなかった。

軟骨から骨へ置換される硬性仮骨の形成においても野生型と同じように進行しており、骨癒合について癒合不全や癒合遷延は観察されなかった。以上から骨損傷時の修復過程においてはLima1/EPLINは必須ではないと考えられるが、骨形成、特に骨芽細胞の機能発現において一定の機能を有している可能性が示唆された。骨代謝in vitroでの培養骨芽細胞の実験において石灰化能の低下を認め骨芽細胞の機能異常を示唆する結果は得られた。Lima1/EPLINはβカテニンと結合するため細胞骨格系への関与やWnt/βカテニン系のシグナル伝達への関与が予想されるが、これらへの関与を示す実験が不十分と考えられる。Lima1/EPLIN欠損マウスでは骨強度の低下や、マイクロCTでは骨量の減少を認めた。そこでLima1/EPLINの骨組織における機能評価のため組織検査を行った。Lima1/EPLINの骨組織での発現を免疫染色で評価すると、野生型では骨芽細胞にその発現が見られ、一方Lima1/EPLIN欠損マウスでは染色性に差が見られた。HE染色では骨端線直下の海綿骨で骨梁の減少が観察された。アルカリフォスファターゼ染色を行うとLima1/EPLIN欠損マウスでは染色性の低下を認めた。続いて主要な骨基質であるI型コラーゲンのin situ hybridizationを行うとLima1/EPLIN欠損マウスでのmRNAシグナルが低下していた。以上の結果からLima1/EPLIN欠損マウスでは骨芽細胞の機能異常を起こしている可能性が示唆された。Lima1/EPLIN欠損マウスの骨芽細胞、破骨細胞の培養系の確立頭蓋骨から骨芽細胞の初代培養は可能となった。細胞骨格系との関係や機能解析は今後の課題である。in vitroで培養骨芽細胞を使用し、Lima1/EPLINが骨芽細胞の接着、細胞骨格への関与の有無を評価する。接着因子は上皮細胞でカドヘリン-カテニン複合体との関係が示されており、骨芽細胞でも同様の関係性がみられるか、また細胞骨格についてはアクチンの分布とLima1/EPLINの分布との関係を蛍光免疫染色法を用いて評価を行う。またBMP2やTGFβなどの刺激を加え、骨芽細胞の骨基質タンパク質産生をリアルタイムPCRやウェスタンブロッティングで評価を行うとともに、シグナル分子の応答を評価する予定である。in vivoでは大腿骨骨折モデルを作製、骨傷害時の応答の評価を行う。マイクロCTで骨癒合の評価、組織像の鏡検、リアルタイムPCR等を行う予定である。in vitroでの培養骨芽細胞を用いた機能解析を行う。LIMA1/EPLINの細胞骨格系との分布解析を行う予定である。
小児thrombophiliaに関する臨床的並びに分子生物学的研究

小児例を含むthrombophiliaの実態を把握する目的でアンケート調査を案施した。一次調査(症例の有無)は全送付1,319施設中806施設(回答率61.1%)から回答があった。AT欠乏症137家系/190症例(うち小児例15),PC欠乏症146/182(27),PS欠乏症62/84(16),HC-II欠乏症2/3(0),プラスミノゲン異常症65/65+α(7),フィブリノゲン異常症47/57(13),その他16/20(4)の計475家系/601症例(小児例82)であった。詳細な二次調査(回収率43.9%)で全小児例82例のうち小児期血栓症発症21例(AT4,PC10,PS7)と未発症15例(AT3,PC4,PS8)の回答があった。発症例の男女比は11:10。初発年歳は新生児期(すべてホモ.接合体)20歳と分布した。主な症状は下腿静脈血栓症,肺梗塞,脳梗塞などであった。検査値は活性と抗原とも約半量(type Iヘテロ接合体)が圧倒的に多く、ホモ接合体3例では活性値は著減していた。8例で遺伝子解析が施行されていた。初発時の治療は種々の製剤・薬物で行われ、診断確定後の予防は大部方がワルファリンにより行われ、PT-INRand/orトロンボテストでモニターされていた。わが国の小児thrombophiliaの実態のあらましが明らかとなったが、小児発症例はもちろん未発症例のフォローが大切である。この他、小児thrombophilia(PCホモ、PSヘテロ各1例期)自験例について遺伝子解析を行った。PC欠乏症に対する血漿由来活性化PC製(CTC-111)の生体内代謝と治療効果を多施設共同研究にて実施した。また、肺梗塞の1例に本剤を投与し、救命した。日本人を含む東洋人にはAPCレジスタンス(FVLeiden)がほとんど存在しないことを示した。また、Upshaw-Schulman症候群8家系11例を集積し、全例でvWF-CPaseが低下(<3%)していることを示した。先天性および後天性thrombophiliaの臨床的ならびに分子生物学的研究を開始した。まず、本邦における小児例を含むthrombophiliaの患者数と実態を把握する目的で、全国アンケートの原案を作成し、送付先の選定を行った。実施は平成11年度の前半を予定している。一方、当科で診断・治療中の先天性アンチトロンピンIII(ATIII)欠乏症2家系5名(うち小児1名)、先天性プロテインC欠乏症2家系8名(3名)、先天性プロテインS欠乏症2家系3名(1名)について、その遺伝形式、各因子蛋白の活性値と抗原量を再検索した。その結果、PC欠乏症の1名は活性、抗原量とも10%以下のホモ接合体で他は全例へテロ接合体であった。PC欠乏症患者の肺血栓塞栓症に対して治療薬として化血研が開発した血漿由来活性化PC(APC)製剤(CTC-111)を使用し救命した。

また、本剤の多施設共同治験に参加し、先天性PC欠乏症患者におけるCTC-111投与後のAPCの血中動態を検討し、回収率は29.4%、T1/2はα相9.6分、P相56.7分であった。また、第V因子の遺伝子変異(Arg506Gln)に基づくAPCレジスタンスは、白人で頻度の高いことが知られているが、日本人を含む東アジア人種について検討し、この変異はみられないことを確認した。後天性thrombophiliaの一つである川崎病の急性期には、ヘパリンコファクターIIが減少すること、また、冠状動脈病変の合併群で低下度がより顕著であること、さらに病期の回復と共に正常化することを見いだした。今後、症例の集積を重ねて参りたい。先天性thrombophiliaの患者数と実態を把握する目的で、一次全国アンケートを実施した。全送付数1319、全回答数799(回答率60.6%)で、主な先天性欠損症・異常としてATIII欠損症171+α(15)、PC欠損症161+α(23)、PS欠損症49+α(13)、HC-II欠損症3(0)、先天性プラスミノゲン異常症49+α(7)、フィブリノゲン異常症49+α(13)、その他17+α(4)の報告を得た。( )はその内の小児症例数で14.7%であった。引続いて、次年度に主として小児例について第2次調査を計画中である。昨年度報告したPC完全欠損症症例について全エキソンのdirect sequenceによる遺伝子解析(国立循環病センター、宮田敏行博士)を行い、Gly67、GGC→AGC、Serのホモ接合体、母と異父妹も同部位のヘテロ接合体であることを確認した。また、PS欠損症の父娘例について全エキソン及びプロモーター領域のdirect sequenceによる遺伝子解析(九州大検査部、濱崎直孝教授)を行った。しかし、塩基配列に異常は発見できなかった。新生児期からHUS/TTP様症状を反復し、その都度少量のFFP輸注で改善するUpshaw-Schulman症候群(USS)の本邦例11例について検査し、全例その原因がvon Willebrand factor(vWF) cleaving proteaseの欠損症であることを初めて確認した。また、同時検査したそれぞれの両親はほぼ全例vWF cleaving proteaseの部分欠損であったことからUSSは常染色体性劣性遺伝病と結論した。平成11年度に実施した先天性thrombophiliaの一次全国アンケート調査で「症状あり」との返事を得た121施設へ二次全国アンケート調査を行った。締め切り期日を過ぎた現在、回収率が低いので、小児血栓症の実態把握に至っていない(後日報告)。なお、この時点での症例は、先天性AT欠損(異常症)症130家系(174症例)、先天性PC欠損(異常症)症140家系(165症例)、先天性PS欠損(異常)症55家系(61症例)、先天性HC-II欠損(異常症)症2家系(3症例)、先天性プラスミノゲン異常症64+α家系(64+α症例)、先天性フィブリノゲン異常症47家系(57症例)、その他14+α家系(18+α症例)の計452+α家系(542+α症例)であった。腸管出血性大腸菌O-157による溶血性尿毒症症候群(HUS)の発症を防止するため、患児に対してベロ毒素吸着材Synsorb PKを経口投与を試み、有効であった。
細胞刺激に伴うポリコルチンの分子架橋反応とアクチンの組織化との関連性の研究

リポコルチンはもともと、リン脂質結合蛋白としても知られるが、一方、カルパクチンの別名のあるとおり、カルシウム依存性のアクチン結合蛋白質としての生理的意義をも有している。リポコルチン分子のリン脂質結合領域と、アクチン結合領域は共通ドメインであり、単分子のままではいずれか片方とのみ結合し得る。しかし架橋リポコルチンはこの両者と結合でき、細胞骨格蛋白質と細胞リン脂質膜とを繋ぎあわせることができる。我々は最近、EGFによる刺激にともない、ヒト扁平上皮癌細胞A431の細胞内リポコルチンIが活発な架橋反応をうけることを発見し、また、リポコルチンIのリン脂質への結合の際のカルシウム感受性が、架橋されることによって著しく高められることを見出した。今年度は、この研究を引き継ぎ、リポコルチンIをヒト胎盤よりDEAEカラムクロマトグラフィーおよび我々の考案したリン脂質アフィニティクロマトグラフィーにて精製し、これをトランスグルタミナーゼによって架橋した。架橋リポコルチンのアクチンとの結合活性を、ウサギF-アクチンを用いた沈降実験によって調べたところ、有意の結合活性を検出できた。一方、リポコルチンIに特異的な抗体を作成して、EGFによる刺激をうけたヒト扁平上皮癌細胞A431の細胞内架橋リポコルチンIの存在様式とアクチンをはじめとする細胞骨格蛋白質との結合様式を蛍光顕微鏡で観察した。架橋リポコルチンIはEGFによる刺激をうけたヒト扁平上皮癌細胞A431では細胞膜に斑状に局在しており、細胞骨格蛋白質との結合が示唆された。また、この抗体を用いて、血清中の微量のリポコルチンの酵素免疫測定を試みた。ヒト血清中にも架橋リポコルチンIと考えられる分子が存在している事が判明した。
環境水中における低分子イオウ化合物の微生物学的代謝変換系とその動態解析

海洋を含む自然環境および河川、湖沼、排水などの環境水中における低分子イオウ化合物の微生物学的代謝変換系ならびに変換されたイオウ化合物の地球環境的循環については未だ明らかではない。本研究では低分子イオウ化合物の変換における微生物の関与の実体を明らかにし、その動態解析を通じて、これまで生物学的・環境科学的にも欠落していた低分子イオウ化合物の環境中での動態を知る新たな基礎データを作り上げることを目的とした。本研究ではまず低分子イオウ化合物の定量分析法の開発を中心に研究を進めた。低分子イオウ化合物としてすでに環境中での存在が知られているDMSO,DMS,DMSP,methane thiol,dimethyl sulfone,dimethyldisulfide, methyl sulfonic acid, methionineなどについて、試料の前処理法の検討を行った。分析対象のうち気化しやすいもの(DMS, methane thiol, dimethyldisulfideなど)は、水試料よりバブリングで追い出し、液体窒素の濃縮用トラップ(purge and trap方式、H9購入)で一端捕捉濃縮後、FPD付きガスクロマトグラフィー(現有)に導入する。水溶性化合物のうち、DMSOとdimethyl sulfoneは、NaBH_4でDMSに還元し、同様にトラップにより濃縮後GCに導入する。ただし、NaBH_4還元には還元助剤が必須であること、またGC導入には結露水を除くことが重要であることが分かった。その他はいずれも濃度が低いため濃縮し、シリル化処理後GCに導入する方法を検討した。いずれの化合物も化学的性質が異なり、また濃度の低いイオウ化合物多種類を分別定量するためには、GC導入前に濃縮用トラップで濃縮後、FPD-GCで定量するのが最も効率的であることが分かった。化合物の同定にはGC-MS(学科共有)を用いるのが最適であった。特に気化しやすい成分については試料水のサンプリングや保存法および分析までの最もロスの少ない試料の取り扱いについてあわせ検討し、最適の手順を確定できた。本年度は低分子イオウ化合物の定量分析法の開発を中心に研究を進めた。低分子イオウ化合物としてすでに環境中での存在が知られているDMSO,DMS,DMSP,methane thiol,dimethyl sulfone,dimethyldisulfide,methyl sulfonic acid,methionineなどについて、試料の前処理法の検討を行った。分析対象のうち気化しやすいもの(DMS,methane thiol,dimethyldisulfideなど)は、水試料よりバブリングで追い出し、液体窒素の濃縮用トラップ(purge and trap方式、借用)で一端捕捉濃縮後、FPD付きガスクロマトグラフィー(現有)に導入する。いずれにしろ化学的性質が異なり、また濃度の低いイオウ化合物多種類を分別定量するためには、GC導入前に濃縮用トラップで濃縮後、FPD-GCで定量するのが最も効率的であることが分かった。特に気化しやすい成分については試料水のサンプリングや保存法および分析までの最もロスの少ない試料の取り扱いについてあわせ検討した。いずれの化合物も化学的性質が異なり、また濃度の低いイオウ

化合物多種類を分別定量するためには、GC導入前に濃縮用トラップで濃縮後、FPD-GCで定量するのが最も効率的であることが分かった。化合物の同定にはGC-MS(学科共有)を用いるのが最適であった。特に気化しやすい成分については試料水のサンプリングや保存法および分析までの最もロスの少ない試料の取り扱いについてあわせ検討し、最適の手順を確定できた。
鉄筋コンクリート造建築外装部材の戦略的メンテナンス最適化システム

本研究ではRC造建築物の外装塗料が様々な環境条件により劣化し、RC造建築物の中性化現象が起きることを考慮した有限要素の構成モデルを設定し、様々な環境条件に露出された建築物の外装塗料の劣化挙動を有限要素解析による予測を可能とすることを目的とし、実環境と近い実験環境でRC造建築物の外装塗料の劣化を促進させ、その劣化による中性化抑制効果の変化を実験的に検証した後、その結果を用いて外装塗料を施したRC造建築物の有限要素構成則を構築し、より正確な解析及び劣化挙動評価を行った。本研究での特徴は実環境を再現することで紫外線、凍結融解作用による劣化を受ける建築物の外装塗料に対して促進試験を定量的に行い、促進試験と実環境の関係を解明することが可能になったと考えられる。なお、これまでの研究は実環境での劣化を実験的に様々な促進試験を行い、また、実際複合的に起きている実環境での劣化を個別的劣化と考えている結果となっており、その結果を用いて持続可能なRC造建築物の耐久設計をすることができなかった。しかし、本研究の結果により様々な劣化に対し、RC造建築物の外装塗料の挙動を明らかになり、補修や補強の時期を正確に決めることが可能になると考えられる。また、RC造建築物のLCCも計画の段階から低減することができると判断される。本研究ではまず、RC造建築物の外装塗料中の二酸化炭素移動を塗膜の拡散試験を用いて評価し、中性化抑制モデルを導いた。また、低温での温度変化によるRC造建築物の外装塗料の劣化挙動を検証するために促進凍結融解試験及び促進中性化試験を行い、凍結融解作用を受けた後の中性化抑制効果が低下する傾向を得た。次に、高温においても外装塗料の劣化により中性化抑制効果が低下すると判断し、劣化した塗膜の拡散試験を行い、中性化抑制モデルを検証した。また、外装塗料を施したモルタル、コンクリート、塗膜試験体を対象としてメタルハライド式促進耐候性試験を行い、RC造建築物の外装塗料の躯体保護性能及び視覚性能の低下に関する研究を行った。まず、躯体保護性能の評価として紫外線による外装塗料の劣化を進行させた後、各劣化サイクルによる促進中性化試験を行い、紫外線劣化を受けた外装塗料の中性化抑制効果を導いた。視覚性能の低下は色差、光沢度を各サイクル毎に測定し、評価を行った。最終的に各地域によって変わる温度環境、紫外線による建築物の外装塗料の劣化を考慮したRC造建築物の外装塗料の中性化抑制効果モデルを提案し、有限要素解析を行った。本研究では実環境で紫外線、凍結融解作用による劣化を受ける建築物の外装塗料に対して促進試験を定量的に行い、促進試験と実環境の関係を明らかにした。