hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
生命理解教育のためのネットワーク型動物飼育活動モデルの提案

飼育動物を学校教育に活用する事例に関しては、長野県伊那市において小学校の事例を調査したほか、学校における動物飼育活動と教育活用に関する、いくつかの優良な事例を収集し、平成29年度の公開に向けてデータの分析を実施した。教員養成教育においては、授業「生活」「保育内容の指導法」において動物飼育活動の継続と教材作成をねらいとして、飼育動物体験を行うプログラムを作成した。また、「生命環境科学」においては、学んだ手法を使って実際に子どもたちに対する教育活動を学生が行う授業を実施しており、それらの事例を平成29年度、データベースで公開する予定である。これらの研究活動を通じて、学校における動物飼育のあり方と、それを支援する手法についての知見を得る事ができた。また、優良な実践事例をもとに、生命理解教育を目的とする継続的な動物飼育教育活動を支援するためのネットワークを立ち上げ、情報交換や個体の繁殖支援などの支援を行うための情報発信の準備を整えている。学校における動物飼育活動についての指導案、実践事例などのデータの収集を進めており、平成29年度は引き続き資料を蓄積するが、それらを含めてデータベース公開を行う準備ができた。特に映像資料はさらに平成29年度も収集を行う予定であるが、部分的なものに留まる予定である。家畜動物(ヤギ、ウサギ、ウコッケイ)の飼育管理を行う学校教材園を、生命理解教育の教材として学校に公開した。(1)子どもの発達段階に応じて、ふれあい学習、動物のからだの仕組みの学習、食育、ESDのそれぞれの観点から、動物を活用して体験型で実施できるプログラムを開発し、プログラム集として外部に公開した。2018年度には公開したプログラムを活用する教育実践活動を6回、教員研修を1回、実施した。(2)小学校の学習指導要領における動物の飼育学習の意義を分析し、生命理解を目的とする学習活動として、継続的な飼育活動がたらしうる意義を考察した。継続的な飼育活動は生命の特性である連続性・多様性・相互依存性や、生物と自分自身の生命との関わりを総合的に学ぶ上で、他の学習活動では実現することの困難な意義を持つと考えられた。(3)その一方で学校教員に対するアンケートからは、学校現場における生物飼育活動、とくに動物飼育活動にはさまざまな課題があること、学校現場の都合に合わせた飼育動物の選択が行われている事から、本来動物飼育活動によって得られる学習成果を得る事が難しいこともわかった。様々な課題を解決するため、ICTを活用した教材の提供や情報交換ネットワークにより、学校現場の教員による効率的な情報の活用を可能にし、また教材園の多様な利用の手法を確立した。(4)生きものとのふれあいを通じた地域活性化活動のモデルとして学生が実施する月1回のふれあい活動を行い、成果を自治体(登米市、仙台市)対象の講演会で普及した。(5)2017年には「みやぎヤギネットワーク」を設立し、動物飼育に関わる情報交換や動物個体の交換を可能にした。今後は同ネットワークを通じて、広域の学校への動物やふれあいプログラムの提供を実施していきたい。生命理解教育の重要性が増す一方で、子どもの生命活動に関わる体験は少なくなっている。
バイオマーカーとしての頭頸部癌関連スモールRNA

頭頸部癌のなかでも頻度の高い喉頭癌において、将来的にバイオマーカーとなり得るスモールRNAとして、miR-196aを見出した。miR-196aに関しては、マウスモデルを用い、その阻害剤を投与することで、新たな治療標的となる可能性を示唆する結果も得ることができた。さらに、近年注目されているヒトパピローマウイルス(HPV)関連の頭頸部腫瘍のなかでも、再発・多発を繰り返し、臨床的悪性と称される、喉頭乳頭腫に注目した。我々はこの疾患に関与するHPVの遺伝子型の解析を行い、従来から報告のあるHPVの6型、11型以外の遺伝子も検出し、その臨床的な背景と比較検討した結果を、国内外で報告することができた。本年度は、頭頸部癌におけるスモールRNA研究の基礎となるマイクロRNAに関し、検討を深めた。組織検体でのスクリーニング結果をもとに、標的とするマイクロRNAを疾患特異的に上昇を認めたmiR-130b-5p、miR-196a、miR-455-5p、ならびに減少していたmiR-133bの4つに絞り込んだ。とくに良性、前癌病変、癌と段階的な上昇を認めたmiR-196aに関しては検体数を増やし、早期癌と進行癌、あるいは良性疾患と前癌病変の間でも発現量に差異があることを突き止めた。さらに、このmiR-196aは、喉頭癌の非癌部分の扁平上皮では発現を認めず、癌組織ならびにその周囲の間質で発現していることも、組織学的検討により確認した。また、miR-196aの阻害剤により、頭頸部癌細胞の増殖を細胞レベル(in vitro)ならびに動物レベル(in vivo)で抑制することも突き止めた。また、近年悪性腫瘍との関連が注目されているヒト乳頭腫ウイルス感染症のひとつである喉頭乳頭腫に関しても外科的・薬物的治療といった臨床面ならびに関連しているヒトパピローマウイルスのタイプと臨床的な悪性度の関連などについての基礎的研究をすすめ、日本耳鼻咽喉科学会総会のシンポジウムにおいて講演した。頭頸部癌におけるスモールRNAの発現解析を進めるなかで、とくにmiR-196aの発現が、喉頭の非癌組織、喉頭の前癌病変である白板症、喉頭癌と、段階的に上昇していることをつきとめた。さらに、マイクロRNAには遺伝子配列レベルで細かいバリエーション(isomiR)が存在するが、miR-196aに関してそのバリエーションの分布を検討すると、喉頭癌と喉頭の非癌組織で、あるいは喉頭癌と癌ではないが腫瘍の代表である喉頭乳頭腫の間でもその分布が異なることも突き止めた。これらの事実は癌化のメカニズムに関与している可能性があり、臨床的には喫煙というリスクファクターを持たない非喫煙者でも喉頭癌を発症する症例や、喉頭乳頭腫のなかでも癌化(悪性転化)する症例の背景因子の一端を担っている可能性がある。そこでわれわれは非喫煙者で癌化した白板症の臨床的な背景の解析や、患者ごとにその挙動が異なる喉頭乳頭腫に関する、感染しているウイルスの遺伝子タイプを含めた背景因子の解析といった、今後頭頸部癌の発症やその挙動へのスモールRNAの関与を検討するに必要となる臨床的な研究も推進し、国内外で発表した。我々はこれまで、頭頸部癌のなかでも頻度の高い喉頭癌において、隣接する非癌組織や前癌病変と比較して発現の上昇を認め、将来的にバイオマーカーとなり得るスモールRNAとして、miR-196aを見出した。このマイクロRNAに関しては、マウスモデルを用い、その阻害剤を投与することで、新たな治療標的となる可能性も示唆する結果を得た。さらに、近年、ヒトパピローマウイルス(HPV)関連の頭頸部癌が注目されているが、我々はHPV関連疾患として喉頭乳頭腫に注目した。喉頭乳頭腫は、再発・多発を繰り返す、臨床的には悪性の腫瘍であるが、我々はこの疾患に関与するHPVの遺伝子型を解析してきた。喉頭乳頭腫に関連すると従来から報告されてきたHPVの6型、11型以外の遺伝子も検出し、その臨床的な背景と比較して検討を進め、国内外で報告を進めてきている。頭頸部癌のなかでも頻度の高い喉頭癌において、スモールRNAのなかでも、とくにmiR-196aの発現が、喉頭の非癌組織、喉頭の前癌病変である白板症、喉頭癌と、段階的に上昇しているという事実の発見はわれわれ独自の重要な発見として重視している。さらにそのバリエーションが、癌と非癌組織のあいだで、さらに癌と乳頭腫の間でことなるということはこれまで知られていなかった。これらのバリエーションと臨床的な背景を総合的に解析することができれば、有意義なトランスレーショナルリサーチとしての結果が期待できる。

喉頭科学頭頸部癌のなかでも、とくに頻度の高い喉頭癌に関し、臨床検体での検討結果とその患者背景の総合的な解析を進めたい。さらに、われわれのグループは耳鼻咽喉科業界において、その難治性から臨床的悪性と称される腫瘍である喉頭乳頭腫の治療に積極的に取り組み、良好な結果を得ている。この事実が認知されてきたことから、われわれの施設における喉頭乳頭腫の治療患者数は国内屈指である。この、頭頸部の難治性腫瘍である喉頭乳頭腫に関しても、詳細な検討を引き続き行っていきたいと考えている。現在までのところ、論文でも発表したが、喉頭癌組織において、非癌組織と比較してmiR-130b-5p、miR-196a、miR-455-5pが発現の上昇を認め、一方でmiR-133bに関しては癌組織で発現が低下していることを確認した。これらの結果を、論文発表レベルまで検証できたことは、新規スモールRNAの研究の基礎となる我々独自の結果として重要視しており、大きな進歩と考えている。今後、これらマイクロRNAの挙動にも関与するようなスモールRNA、という観点からも検討を加えていきたいと考えている。多数の臨床検体を用いてスモールRNA発現の検討を進める。同時に、耳鼻咽喉科業界において喉頭乳頭腫の治療に積極的に取り組んでいることが認知され、患者が増えてきていることから、頭頸部難治性腫瘍としての乳頭腫に関しても検討を加えていきたいと考えている。
光・電子デバイスにおけるカオス

1個のnpnトランジスタと1個のキャパシタとを直列接続した基本素子を交流駆動したときに発生するカオスについて、トランジスタの動作原理に立脚したカオス生成機構の解析を行い、ローレンツ・プロットの曲線の解析的表現を得て、実測とよく合うことを明らかにした。この研究の端緒となったサイリスタによるカオス発生は、電流路制御型の負性抵抗という点で気体のグロー放電と共通性を有するので、上記およびサイリスタでの解析モデルを参照しながら、グロー放電に伴う発光におけるカオスの実験的観測の条件設定を行い、放電管と受光素子および分光器の配置を決定して予備実験を行った。またカオスの様相の異同を視覚的に把握するために、時間波形のスペクトル分布が長時間の観測の間に示す挙動(各周波数成分の出現確率分布)を三次元表示するプログラムを開発し、シミュレーションおよび実測データの解析に適用して、倍周期状態からカオスに遷移する過程のダイナミックな視覚化を行った。
東日本大震災後に誕生した子どもとその家庭への縦断的支援研究

東日本大震災から8年余りが経過するが、現在でも、特に激甚被災地において、さまざまな被災の影響が残存する。我々は震災後の1年間に岩手・宮城・福島の沿岸被災地で誕生した子どもたちを対象に、子どもの発達やメンタルヘルス、社会適応について包括的に把握し、ハイリスクな状態にある子どもたちに多層的かつ専門的な支援を実施してきた。調査開始初年度には、子どもの認知発達と母親のメンタルヘルスに関する深刻な状況が窺知されたが、ベースライン調査から3年が経過し、特に子ども達の発達・行動面で良好な改善が認められる。本研究チームは、これまでの基盤の上に今後9年間、追跡調査と多面的支援を実施していく予定である。
豚レンサ球菌症発症要因解析のための豚口腔内微生物動態解析

本研究は、近年、豚とヒトの豚レンサ球菌(Streptococcus suis)感染症が多発しているベトナムを調査対象地域として、これと対比する日本の試料も収集して、悉皆的に口腔内微生物動態を明らかにし、本病防除のメルクマール(発症の予兆を示す基準値)を探ることを目的とした。2017.8-9月に7日間ベトナムに出張し、カンボジアとの国境近くの在来豚の養豚場で母豚とほ乳豚のだ液および豚舎内環境試料を収集した。また、これまで実施したベトナムおよび日本のサンプルとの比較するため、2017年10-11月に10日間タイへ出張して、2カ所の大規模養豚場で主に健康な母豚、ほ乳豚、育成豚のだ液、鼻腔スワブおよび豚舎内環境試料を収集した。ベトナムはこれまで同様に試料収集とDNA抽出を行った。タイについては、Kasetsart大学College of Veterinary Technologyの専任講師Dr. Meekhanonとその研究室の学生に協力してもらい、試料採集およびDNA抽出・精製後、簡易定量したDNA試料を日本に持ち帰った。その後、定量的RT-PCRでS. suis DNAの検出を行ったところ、ベトナム・タイいずれの場合も、100%の豚だ液試料からS. suisのDNAが検出された。さらに、qualityの良いDNA試料については、16S rRNA遺伝子領域増幅産物の塩基配列を決定し、配列情報に基づき細菌叢解析を実施した。その結果、試料の種類ごとに主要な細菌属、種構成が異なることは、タイでも同様の成績だった。特に環境試料で多様であることは、これまでの日本の健康豚、ベトナムの健康豚、病豚とも同様であった。また、豚の成育段階ごとにそれぞれ細菌叢組成が異なっていることも同様であった。しかし、特定の成育段階に限って比較すると、国ごと、あるいは養豚場ごとの細菌叢の違いが明瞭になった。ベトナムでの在来豚の試料および比較対象とするためのタイの健康豚の試料について、当初想定していなかった試料収集を実施し、これらについても十分な数が収集できた。また、これらの試料からこれまで条件検討した方法により、ほぼ全ての検体から十分な量のDNAが回収でき、そのうちqualityの高い試料に関しては、16S rRNAメタゲノム解析を実施し、さらにレンサ球菌に関して種レベルでの菌種同定も実施できた。以上をまとめると、当初の予定以上の成果が得られているので、qPCRとのデータと整合させ、目的である疾病防除のためのメルクマールの探索、また、その妥当性の評価を実施する基盤はできたものと考えられる。全ゲノムを対象とするメタゲノム解析では、薬剤耐性に関連する遺伝子の種類と相対量、養豚場ごとの動態について明らかにすることができた。以上の状況を総合して今年度の達成度は概ね順調であると判断した。1豚口腔内試料及び農場環境試料の収集昨年度までに、十分な数量の試料収集ができたので、最終年度においては、これまで調査しなかった国(台湾、マレーシア、カンボジアなど行き先は未定)での調査を検討している。その際は、特にだ液に集中して試料収集を試みる。現地の実験室状況に不明な点もあるため、場合によってはサンプルを収集できないことも考えられる。その場合は、メタゲノム解析はせずに、通常のPCRまたはLAMP法など、現地で実施可能な検査法によって豚レンサ球菌の有無を調査する。検体の採集は、2017年度と同様に、関崎、大澤、中川、関崎研大学院生、現地研究者・学生が現地で試料を採集し、これまで同様の処理を施して日本に持ち帰る。2メタゲノム解析抽出精製したDNAが得られた場合には、これまで同様16S rRNA遺伝子メタゲノム解析を実施する。昨年から分担者となった黒木・遠矢を中心にその作業に当たる。昨年同様、Illumina社のMiSeqまたはIon Torrent PGMにて塩基配列を決定し、属レベルでの細菌叢の構成動態や主座標分析により、各試料間の関係付けを行う。本研究では、近年、豚とヒトの豚レンサ球菌(Streptococcus suis)感染症が多発しているベトナムを調査対象地域として、これと対比する日本の試料も収集して、悉皆的に口腔内微生物動態を明らかにし、本病防除のメルクマール(発症の予兆を示す基準値)を探ることを目的とした。2015.7月および9月に国内の大規模養豚場に出張し、豚だ液試料およびその他の試料合計約150検体を採集、また、2015.10-11月および2106.3月にベトナムへそれぞれ14日および12日間出張し、2カ所ずつの大規模養豚場で国内と同様に豚関連試料を合計して約300検体を採集した。国内については全て健康豚、ベトナムでは主に健康豚でその他に訪問時に発見された病豚数頭からも試料を採集した。国内試料は実験室に持ち帰り、DNA抽出精製・定量後、豚レンサ球菌(Streptococcus suis)のDNAによる定量を行い、高速シーケンサーで配列読み取り後、データ解析を行った。ベトナムの試料につては、ノンラム大学Dr. Haiの実験室を借りて、抽出後、定量した精製DNAを日本に持ち帰り、その後の処理を行った。S. suisのDNA定量については、全てのサンプルで実施したが、健康豚だ液の100%から検出された。また、qualityの高い試料については、16S rRNA遺伝子配列の読み取りを行った。

このうち本年は、63検体の配列データについて解析したところ、3検体分のqualityが十分でなく、残りの60検体について解析を完了した。その結果、母豚とほ乳豚との間で高い類似性が見られた。しかし、離乳期を過ぎると細菌叢を構成する菌種の多様性が増した。さらに、国内とベトナムでは、使用されている抗菌薬の違いからか、細菌叢に相違が見られた。当初想定していた以上の豚だ液および豚関連試料の収集ができた。収集した試料からのDNA抽出精製についても、条件検討が予想以上に早く完了し、高速シーケンサーでの配列読み取り作業に入れた。しかし、ここで、期待していた程のリードが得られないことが多く、その条件検討に時間を費やした。最終的には、情報解析のパラメーター修正を実施して、期待できる精度の配列情報を得ることができた。16S rRNAメタゲノム解析では、属レベルでの解析は完了したが、属レベル以下についての解析が十分にできていないところがある。特に、レンサ球菌属の中でどの菌種がどのように存在するかの動態解析には、独自にレンサ球菌属のデータベースを構築する必要が生じており、これは初年度に引き続き次年度も実施して構築できれば、正確な菌種の動態が明らかにできると考えており、以上の状況を総合して今年度の達成度は概ね順調であると判断した。2016.10月、2017年2月および3月に国内の大規模養豚場に出張し、健康な豚だ液試料およびその他の試料合計約240検体を採集、また、2016.9月および2107年3月にそれぞれ10日間ベトナムへ出張し、2カ所ずつの大規模養豚場で主に病豚とその同居豚のだ液、鼻腔スワブおよび血液試料を合計して約200検体採集した。国内試料は研究室に持ち帰り、その後の処理からDNA塩基配列決定までを行った。ベトナムの試料につては、現地で抽出精製後、簡易定量したDNAを日本に持ち帰った。定量的RT-PCRで、国内・ベトナムの健康及び病豚を含む100%の豚だ液試料からS. suisのDNAが検出された。決定した塩基配列は、分担者の丸山が87検体について16S rRNA遺伝子に基づく細菌叢解析を実施した。その結果、だ液、糞便、環境試料について、試料の種類ごとに主要な細菌属、種構成は異なり、特に環境試料で多様であった。この群集構造は同じ種類の試料ごとに類似しており、クラスターを形成した。さらに、親子関係にある母豚とほ乳豚との間で高い類似性が見られたが、離乳期を過ぎると多様性が増す同ものの同じ成長時期だと類似していた。一方、病気による群集構造への影響は観察されなかった。レンサ球菌91種からなるカスタムデータベースを構築し、種レベルでレンサ球菌22種を検出することができ、中でもS.suisが最優先種として検出され、近縁菌種S.parasuisも優先していた。一方、分担者大澤は、国内健康豚の潜在的S. suis保有状況及び当該菌の薬剤耐性化状況について調査した。その結果健康豚計50頭のうち28頭より分離された47株がS. suisと同定された。これらのうち、51%(24株)がテトラサイクリン耐性遺伝子を有しており、53%(25株)がエリスロマイシン耐性遺伝子erm(B)を有していた。国内およびベトナムでの健康豚の試料については、当初想定していた以上の試料収集ができ、病豚試料についても十分な数が収集できた。
統合失調症患者の図形の選好過程における精神症状と認知機能に関する臨床心理学的研究

統合失調症患者と年齢をマッチングさせた健常者を対象に,正方形と6種類の長方形を用いて、最もきれいと思われる任意の位置に垂直方向と水平方向にそれぞれ分割線を描くという図形分割課題における対称性選好について,比較検討した。その結果、統合失調症患者は健常者と比べて、対称性の選好が顕著であり、それは陽性症状、陰性症状および認知の障害などの統合失調症の症状を反映している可能性を示唆した。なお健常者の対称性選好については、怒りや緊張といった気分との関係が示唆された。図形分割課題時の眼球運動については、対称性選好と眼球運動の低さとの関係が示唆されたが、この点については今後さらなる検討が必要である。統合失調症患者および健常者を対象に、図形の選好を実施するための予備的な実験を行った。統合失調症患者の対象者に負担がかからないよう、これまで用いてきた刺激図形をこのまま用いてよいかなど、より実験に取り組みやすい刺激図形について検討した。本研究の課題は、様々な比率で描かれた矩形を提示し、その矩形がもっとも美しく見えるようにその矩形内の任意の位置に1本の直線(水平・垂直)を描くように教示する課題であるが、統合失調症患者の場合、これまで行ってきた結果と同様に、全般的に対称性の図形を好む傾向が認められた。今後は、さらにデータを収集し、統合失調症患者の精神症状を測定することができるPositive and Negative Syndrome Scale (PANSS)による精神科医の精神症状(陽性症状・陰性症状)の評価、および全体的機能評価などとの関係からデータ分析を実施する。一方、健常者を対象としたデータ収集はこれから行うが、統合失調症患者との比較だけではなく、健常者の性格などの個人属性との関係からも図形の選好について検討する予定である。矩形内に1本の直線を描くという課題を行った後に、それぞれの対象者に個別に、なぜそのような線を描いたのか、どのような理由で行ったのかなどについて詳しく聞いていくため、この課題後の感想について質的に分析することも同時に行っていきたいと考えている。統合失調症患者の場合、これらの課題遂行には認知機能が関与していると考えられるため、統合失調患者の認知機能を測定する質問紙や検査について調べ、この研究課題に加えることができないか検討している。今年度は約60名の健常者を対象に14種類の図形を呈示し、もっとも好ましいところに1本の分割線を描く課題とそれに対する感想、そして性格を測定する質問紙の記入を依頼した。この実験を行い、図形の選好と性格傾向との関連について検討した。その際、図形の選好に関する計測や数量化について研究者間で話し合い、もっとも適切な計測方法および数量化について検討した。図形の選好と性格との関係についてはさらに研究を継続してデータを増やし、検討する必要があると考えられる。一方、約15名の統合失調症患者を対象にもっとも好ましいところに1本の分割線を描く課題とそれに対する感想を聞くという実験を行い、健常者と比較検討した。その結果、垂直方向に分割全を描く場合では、6割から8割の統合失調症患者が対称性を好むのに対して、健常者では約5割から7割が対称性を好む結果となっており、その頻度は統合失調症患者と比べて少なかった。水平方向に分割線を描く場合には、5割から8割の統合失調症患者が対称性を好むのに対して、健常者では約3割から6割が対称性を好む結果となっており、その頻度は統合失調症患者と比べて明らかに少なかった。そのため、統合失調症患者は健常者と比べてより対称性を好むことが示唆されたが、両群の年齢をマッチングすることや対象者数を増やすことなど、研究課題は残っている。これらの研究結果の一部について、2016年度に横浜で開催される国際心理学会で発表予定である。なお、統合失調症患者および健常者が対称性を好む理由に関する質的分析がまだなされておらず、こちらについても今後分析を進めていく。また、統合失調症患者については精神症状との関係から分析を行う予定である。現在、健常者および統合失調症患者のデータを継続して収集し、データ分析を行っている。研究分担者や研究協力者との連携も円滑である。今後も継続してデータ分析および解析を行っていく。昨年度に引き続き、これまでの実験を継続して行った。統合失調症患者17名と健常者50名を対象に、14種類の図形を提示し、もっとも好ましいと思われるところに1本の分割線を描くという課題を実施し、その後感想も聞いた。統合失調症患者と健常者との比較検討を行うために、統合失調症患者の年齢とをマッチングさせるため、健常者は38名を分析対象者とした。垂直に分割する場合、統合失調症患者では47.1%から76.5%が、健常者では21.1%から44.7%が対称に分割し、水平に分割する場合、統合失調症患者では35.3%から53.9%が、健常者では2.6%から34.2%が対称に分割した。これまでの分析結果と同様に、統合失調症患者は健常者と比べて対称に分割する頻度が高い図形が多く認められた。特に、水平に分割する場合にそれはより顕著であった。次に、統合失調症患者の精神症状と対称性選好との関係について検討をした。対称に分割した患者は非対称に分割した患者と比べて、陽性症状、陰性症状、および総合精神病理などの精神症状が重い傾向が認められた。これらの内容は、日本精神外来学会および国際応用心理学会にて発表を行った。

以上より、統合失調症患者の対称性選好は各々の症状の重さや、不安、抑うつなどの気分状態および注意の障害などの認知障害、陽性症状や陰性症状などの精神症状を反映している可能性が示唆された。今後も研究を継続して行い、検討していく予定である。特に、注意の障害などの認知障害については検討を行っていきたい。そのため、アイカメラを用いた研究についても準備を進めており、実際に統合失調症患者で行う予定としており、認知機能との関係について検討していく。健常者は50名は集まり、また統合失調症患者のデータも集まりつつある。今後も継続して行っていく予定である。統合失調症患者についてはデータ収集が遅れているため、研究施設を増やし、その手続きも終えたところである。14種類の図形を提示し、もっともきれいと思われる箇所に1本の分割線を描くという課題を、統合失調症患者と健常者を対象に継続して実施し、データを収集した。統合失調症患者と健常者と比較検討した結果、統合失調症患者は垂直方向および水平方向ともに対称に分割する頻度が高かった(日本心理学会の自主シンポジウム「描画の心理的解釈について」にて発表)。次に、統合失調症患者44名と健常者130名における対称性選好に関する要因について精神症状と気分状態を焦点に当て検討した。一般化線形モデルによるロジスティック回帰分析を行った結果、統合失調症患者において対称生選好に有意と関連した要因は、統合失調症患者の精神症状を評価するPANSSの陰性得点の低さ、総合精神病理得点の高さであり、陽性得点の低さは関連傾向が認められた。一方、健常者において対称生選好と有意に関連した要因は、気分を測定するPOMSの怒り・敵意の低さであり、混乱の高さは関連傾向が認められた(平成30年度日本心理学会で発表予定)。最後に、健常者を対象に、対称性選好と眼球運動との関係について検討を試みた。提示した図形に対する注視の移動距離、各領域ごとの注視回数や注視時間と対称性選好との関係について検討した。その結果、注視の移動距離が長い人は非対称に分割線を描く傾向がある可能性が示唆された。しかし、データ数が少ないことから、今後の検討が望まれる。以上より、統合失調症患者は健常者と比べて対称性を選好し、それは精神症状、認知機能障害や注意障害などの認知障害と関連することが示唆された。一方、健常者の対称性選好は怒り・敵意の低さや混乱の高さといった気分が関連することが示唆された。統合失調症患者と年齢をマッチングさせた健常者を対象に,正方形と6種類の長方形を用いて、最もきれいと思われる任意の位置に垂直方向と水平方向にそれぞれ分割線を描くという図形分割課題における対称性選好について,比較検討した。その結果、統合失調症患者は健常者と比べて、対称性の選好が顕著であり、それは陽性症状、陰性症状および認知の障害などの統合失調症の症状を反映している可能性を示唆した。なお健常者の対称性選好については、怒りや緊張といった気分との関係が示唆された。図形分割課題時の眼球運動については、対称性選好と眼球運動の低さとの関係が示唆されたが、この点については今後さらなる検討が必要である。現在、データを収集し始めている。今後も継続してデータを収集していく予定であるが、研究分担者や研究協力者との連携もうまくいっており、おおむね順調に研究が進んでいると考えられる。
眼球運動中の視覚的統合における形態的特徴と意味的特徴の役割

サッカディックな眼球運動の生起により、網膜は一秒間あたり数コマの静止画像を受け取っていると推定できる。そのめまぐるしい変化にもかかわらず静止した安定な視覚的世界が知覚されている。この視覚的世界の安定化に寄与している機制としては主に次の2つが仮定されている。1、網膜像の移動量を眼球運動量により相殺し、動き情報を消し去る機制があると考える。2、時々刻々と入ってくる網膜像情報が中枢的な認知過程において統合されて視覚的世界が形成されると考える。本研究は特に2の可能性を探るために計画された。外界の視空間上では同じ位置であるが、サッケイドをはさむと網膜上ではまったく異なる位置に投影されるように2刺激を継時的に提示し、その見えを観察した。明室においてはサッケイドの後にも前にも十分な視空間の枠組みが与えられるので、その枠組みを利用してサッケイド前後の網膜像は容易に定位でき、同じ視空間上に提示された刺激は、網膜上の位置は異なるにもかかわらず、同じ位置で合成されて知覚されるであろう。一方、完全な暗黒中では中枢的な視覚的統合に必要と考えられる空間枠組みが存在しないために、網膜像位置に依存した知覚が成立し、視空間の同じ位置に継時的に提示された刺激もサッケイドをはさむと異なる位置に提示されたように知覚されるであろう。このような仮説のもとにサッケイドをはさんで垂直線分と水平線分とを提示し、その交点の位置を推定させる実験をおこなったところ、ほぼ完全な暗黒中にあっても外界視空間に対応した知覚的判断の成立することが明かとなった。これは上記2よりも、1の機制の働いていることを示唆する結果であるといわざるを得ない。なお、本研究における眼球の位置の測定には光学的方法と、EOGによる方法とを併用した。
IL-5cDNAの筋肉注射により誘導した好酸球によるリーシュマニア原虫の増殖抑制

1)β-アクチンプロモーターとサイトメガロウイルスエンハンサーを持つベルターとそれにIL-4,IL-5,IFN-γcDNAを挿入したプラスミドを作製し筋肉注射したところ、IL-5cDNAを感染1週間前に投与した群では感染後5週目からベクターDNAを注射した対照群に比して、Leishmaniaの増殖が明らかに抑制されていた。2)Th1ヘルパー細胞由来の代表的サイトカインIFN-γによるマクロファージの活性化が主なLeishmania感染の排除であると考えられているので、ポジティブコントロールとしてIFN-γcDNAを注射したが全くLeishmania感染抑制の効果が見られなかった。また過剰のIL-4は感染を憎悪させることが知られているのでIL-4cDNAを別のコントロールとして筋肉注射したがところ、IL-5cDNA注射の効果よりは弱いものの、Leishmania感染の増殖を抑制する傾向が認められた。3)現在まで得られた結果はLeishmania感染に最も感受性の高いBALB/cマウスにLeishmania amazonensisをfoot padに感染させ、腫脹を一週ごとに測定して、感染の進行を観察したものだが、Leishmania majorの感染実験で同様の結果が得られるかどうか検討中である。4)リポポリサッカライド(LPS)をIL-5と共に投与するとLeishmaniaの増殖を効率良く抑制することを見い出している。そこで、LPS受容体であるToll-like receptor 4およびそのファミリーのcDNAを好酸球から単離し、Leishmaniaの感染防御のためLPS以外のToll-like receptorが使えないかどうか検討するためまずその発現を確認した。
マウス胎児への臓器幹細胞移植による臓器作出

臓器不全症の治療には臓器移植が有効であるが、ドナー不足や生体適合性の問題などを解決できていないのが現状である。そこで、移植可能な臓器を患者自身の細胞から作ることは再生医療の重要な目標の1つである。研究代表者が参加している研究チームでは、臓器欠損動物の胚盤胞に正常多能性幹細胞を注入し臓器を作製する方法「胚盤胞補完法」で、動物体内に膵臓・腎臓などを作製することに成功している。しかしながら、この方法では、ヒト細胞が動物の神経や生殖腺に寄与してしまうことを懸念する倫理的問題のため、倫理問題をクリアにしながらの実験が求められ、ヒトの臓器作出に応用できないのが現状である。研究代表者はこれまでに、メダカ孵化仔魚に異系統由来の生殖幹細胞(精原細胞)を移植することで、ドナー由来の配偶子を生産する精巣・卵巣生産に成功している。そこで、本研究では臓器欠損マウス胎仔に分化運命の決定している組織前駆細胞を局所的に移植する方法で異系統・異種体内での血液・臓器作出を行うことを目指した。マウス胎児への細胞移植はあまり例がなかったが、細胞移植したのちに、安定的に正常に発生させることに成功した。また、この実験には、血液を欠損している動物を用意する必要があるが、血液を欠損させるためにノックアウトするための標的遺伝子を見つけることができ、マウス異系統(GFP系統)由来の造血幹細胞を血液欠損マウス胎仔に移植することで血液を補完することに成功した。また、膵臓欠損マウス胎仔に異系統由来の膵前駆細胞を移植することで、一部ではあるが、GFP蛍光を示す移植細胞由来の膵臓細胞が宿主マウスに形成されていることが観察された。しかしながら、この方法では、ヒト細胞が動物の神経や生殖腺に寄与してしまうことを懸念する倫理的問題のため、ヒトの臓器作出に応用できないのが現状である。そこで、本研究では臓器欠損マウス胎児に分化運命の決定している組織前駆細胞を局所的に移植する方法で異種体内での臓器作出を行うことを目指している。この方法を遂行するには、マウス胎児に細胞を移植する技術が必要になる。現在までに、報告例は少ないものの、子宮を切開したのちでも、E11.5以降のマウス胎児は母体内で発生可能であることが報告されている(Muneoka et al. 1986)。しかしながら、溶液などの注入例はあるが、マウス胎児への幹細胞移植という研究は、あまり例がない。本課題研究では、初年度にして、マウス胎児へ細胞を移植したのちに、安定的に正常に発生させることに成功した。また、膵前駆細胞移植による膵臓の作出を目標にしているが、マウス胎児の膵臓は小さいため、直接膵臓へ移植することは困難であったが、胆管・膵管を介して膵臓と繋がっている肝臓に細胞を移植することで膵臓に細胞を移植することに成功した。そして、一部ではあるが、GFP蛍光を示す移植細胞由来の膵臓細胞が宿主マウスの膵臓内に形成されていることが観察された。研究成果については、平成28年5月日本実験動物学会総会にてポスター発表を行う予定である。マウス胎児への幹細胞移植という研究は、あまり例がない。しかしながら、初年度にして、マウス胎児へ細胞を移植したのちに、安定的に正常に発生させることに成功した。そして、一部ではあるが、GFP蛍光を示す移植細胞由来の膵臓細胞が宿主マウスの膵臓内に形成されていることが観察されたため。11月に研究代表者が異動したため、数ヶ月研究を中断したが、初年度の進捗状況としては、おおむね順調に進展している。臓器不全症の治療には臓器移植が有効であるが、ドナー不足や免疫拒絶などの問題を解決できていないのが現状である。移植可能な臓器を患者自身のIPS細胞から作出することは再生医療における重要な目標である。先行研究により、臓器欠損動物の胚盤胞に正常多能性幹細胞を注入し、動物体内に膵臓・腎臓などを作出することに成功している。しかしながら、この方法では、ヒト細胞が動物の神経や生殖腺に寄与してしまうことを懸念する倫理的問題のため、ヒト臓器作出研究を開始するにも様々な審議が必要なのが現状である。研究代表者は、メダカにおいて、生殖幹細胞(精原細胞)を異系統のメダカに移植することで、移植幹細胞由来の精子・卵子を生産する生殖巣を生産することに成功した。上記倫理的問題を回避するためにも。哺乳類において、臓器欠損動物胎仔に分化運命の決定している臓器前駆細胞を移植することで、動物体内に臓器を作出する方法を開発する。昨年度までに、マウス胎仔へ細胞を移植し、一部の移植細胞が増殖・分化させることに成功した。

次の実験としては、臓器を欠損したマウス胎仔を用意する必要がある。そこで、今年度は、ゲノム編集(CRISPR/Cas9システム)により、ノックアウトマウスを高効率で作出するための技術開発を行った。メラニン色素の生合成に関与するチロシナーゼ遺伝子のノックアウトを試みたところ、F0世代で8-10割のノックアウトマウスを作出することに成功した。この研究成果については、秋田医学に掲載予定である。今年度の技術開発により、高効率でノックアウトマウスを用意することが可能になった。平成29年度は、臓器欠損マウス胎仔に膵前駆細胞を移植することで、膵臓を異系統体内で作出することが可能かどうかを検証する予定である。昨年度までに、マウス胎仔へ細胞を移植し、一部の移植細胞が増殖・分化させることに成功した。以上のように、研究をすすめるために必要な技術開発に成功したため。本研究には、遺伝的に血液を欠損している動物あるいは臓器を欠損している動物を用意する必要がある。昨年度の研究により、CRISPR/Cas9システムを用いることで、F0世代でもホモノックアウトマウスを用意できるようになった。そこで、実際に血液欠損マウスおよび膵臓欠損マウスを用意できるかどうかを試みたところ、それらのマウスを80-90%の高い効率で用意することに成功した。それらのマウスは血液欠損あるいは膵臓欠損のため出生直後に死亡した。本研究の目的は、胎仔への幹細胞移植による血液あるいは臓器作出であるため、異系統(GFP)由来の血液あるいは膵臓を生産することである。そこで、CRISPR/Cas9システムを用いることで用意した血液欠損マウスあるいは膵臓欠損マウスに、それらのマウスに異系統由来の造血幹細胞あるいは膵前駆細胞を移植を実施した。その結果、造血幹細胞移植を施したマウス胎仔は出生後も生存し、血液を観察したところ、GFP蛍光を示しており、異系統の血液が生産されていた。そのマウスは14週齢を過ぎても生存していた。また、造血幹細胞は血液だけではなく免疫細胞も生産することが知られているため、免疫細胞も生産することに成功していると思われる。今後、それらのマウスについて、血液や免疫細胞に関する詳細な解析が必要である。また、膵前駆細胞移植についても、マウス胎仔は出生後にも生存しており、開腹したところ、GFP蛍光を示す細胞を確認することに成功した。ゲノム編集技術を用いることで、実験に必要な血液欠損動物あるいは膵臓欠損動物を安定的に供給できるようになっており、さらに、インユーテロ移植法による細胞移植により、異系統由来の血液を生産することに成功したため。膵臓についても、一部ではあるが、移植細胞由来のGFP陽性細胞を確認できている。今後の研究により、より多くの膵島細胞を用意することが期待できるため。臓器不全症の治療には臓器移植が有効であるが、ドナー不足や生体適合性の問題などを解決できていないのが現状である。
実験的ALSモデルの神経細胞死における分子変化の単一運動ニューロンを用いた検討

研究代表者等が明らかにした、ALSの脊髄前角におけるAMPA受容体サブユニットであるGluR2mRNA発現および編集率の低下を、単一ニューロンレベルで調べることを目的とした。剖検時凍結保存した正常およびALS剖検脊髄より、凍結切片を作製し、レーザーミクロディセクターを用いて単一ニューロンを脊髄より切り出した。この組織を用いてGluR2サブユニットに対するRT-PCR法・制限酵素による消化によりGluR2サブユニットのRNA編集率を測定した。脊髄運動ニューロン組織は、β-actinのRT-PCR産物が検出できたものについて検討した。2例の正常対照例においては、10個の運動ニューロンのGluR2RNA編集率は、ほぼ100%であった。対象としたALS2例は、前角組織を用いたGluR2 RNA編集率はほぼ0%であり、全ての運動ニューロンで編集率が著減していることが予想されたが、個々の運動ニューロンにおける編集率は0%100%の間でばらつきを示し平均値は50%以下であった。以上の結果は、ALSの脊髄運動ニューロンのGluR2 mRNAは編集されていないものの割合が高まっており、GluR2 mRNAの編集の減少により、神経細胞死が生ずることが動物実験より明らかにされていることから、筋萎縮性側索硬化症の脊髄運動ニューロンの細胞死に大きく関与していることを示唆する。また、運動ニューロンにより編集率が異なることは、障害の強さを反映している可能性があり、現象としてはALSの運動ニューロン変性が均一ではない神経病理学的所見と符合している。本研究によりALS脊髄前角でのGluR2 mRNA編集低下が、運動ニューロンに生じていることが明らかになり、AMPA受容体チャネルのCa2+透過性を亢進させる分子変化が運動ニューロンの選択的細胞死の病因と極めて関連が高いことが明らかになった。
EHEC毒素が原因のHUSに対するヒト型モノクローナル毒素抗体治療薬の開発

毒素原性大腸菌のLTの変異毒素と腸管出血性大腸菌(EHEC)の致死毒素(Stx2)誘導体をマウス経鼻投与し、2種のStx2中和モノクローナル抗体(No 75D9,No45)を分離した(MI、71、2015)。各MAbの遺伝子配列の決定後、遺伝子組換え技術によりヒト-マウス型のキメラ抗体を作成した。毒素とキメラ抗体の事前混合液を用い、Hela細胞によるin vitro中和実験を行った。その結果、No 75D9とNo 75D9キメラ抗体は、同程度にStx2を中和した。また、No45とNo45キメラ抗体も同様の結果が得られた。しかしNo75D9キメラ抗体の中和能力は、No45キメラ抗体より強力であった。また毒素とキメラ抗体混合液を、マウス腹腔内投与したin vivo中和実験を行った。その結果は、in vitro中和実験と同様の結果を得た。さらに、毒素をマウスに事前ipし、キメラ抗体をivした。その結果、毒素ip後30分以上抗体ivが遅れた場合、抗体中和効果が半減した。この傾向は、No75D90およびNo45の元抗体及びキメラ抗体での同等に認められた。またキメラ抗体のマウス血中clearanceを検討した。その結果、元のMAbに比べ、キメラ抗体の血中clearanceは高かった。以上の結果から、No75D9キメラ抗体は、No45キメラ抗体に比べ、中和能力が高く、臨床応用の可能性が高い。但し,マウスMAbに比べ、血中内安定度は低い。従って、抗生物質投与などで血中毒素濃度が急上昇する場合、抗生物質とキメラ抗体を同時ivする必要がある。腸管出血性大腸菌(EHEC)はHUSの原因となる2種類の毒素(Stx1と2)を産生するが、毒素に対するワクチンは作製されていない。そこで今回これらの経験の基、HUSの主な原因毒素Stx2を中和するヒトMAbを作製し、HUS治療薬としての臨床応用を目的とした。我々は、Stx2を中和できるマウスMAbの分離を試み、抗Stx2Aまたは2B MAbからなる7種類の中和MAbの分離に成功。その内、2種類のMAbは非常に効率的に、Stx2を中和。そこで、この2種類のMAbを、抗体工学によりマウス/ヒトキメラ型抗体へ変換した。その結果、両方のマウス/ヒトキメラ抗体は、in vitroで元のマウスMAbと同等の中和能力を発揮した。そこで、現在、マウスを用いたin vivoの実験で、中和能力がどれほど優れているか、実験を進めている。将来HUS治療薬の開発できる可能性が期待され、その結果が十分に社会的貢献できる。2種類のマウスStx2中和MAbを、抗体工学によりマウス/ヒトキメラ型抗体へ変換。両方のマウス/ヒトキメラ抗体は、in vitroで元のマウスMAbと同等の中和能力を発揮した。そこで、マウスを用いたin vivoの実験で、投与したMAbのマウス内での半減期、Stx2中和能力、EHEC感染後のMAbの投与時期などの検索し、将来HUS治療薬に応用可能かを検討する。平成27年度は、研究が比較的順調に進んだ。そのため、当初予定していた消耗品の購入が少なくて済み終えた。物品費の使用額が当初より減少することとなった。従って、次年度使用顎が生じた。平成28年度は、MAbの毒素中和能力を、動物実験で行う予定である。従って、動物実験が多くなり、動物使用料が多くなる。
高温純水中の応力腐食割れき裂速度--原子炉冷却配管の安全性指標として--

原子炉冷却配管における応力腐食割れが注目されている。構造物の安全性評価は実際の使用状態を再現し、これに統計的バラツキを考慮することが望ましい。しかし、原子炉構造物の如く50年を越す寿命を保障するためには、評価に時間的経過を再現することは出来ず。試験の時間的加速技術が不可欠である。Kisccは応力腐食割れのおこる臨界応力条件を与え、材料の応力腐食割れの抵抗を知るのに重要である。Kisccはき裂の発生することのない応力拡大係数の大きさとして与えられる。多くの評価は試験を加速できるパーキンスらの提唱した低歪み速度試験法SSRTを採用している。真のKisccとこの実験的方法との関係を知るためには大量の応力腐食割れき裂成長速度データが必要である。この研究の目的は布村の開発したリング試験片を用いてこれを低コストで求めようとするものである。リング試験片の特徴はき裂を荷重軸方向と一致させて圧縮荷重を加えた時に比較的広いき裂長さの範囲でき裂長さにかかわらずK地が一定であることである。リング試験片を用いれば小型化と多試験片化が理論的に可能である。平成8年度で試験設備の作製とアルミ合金による測定をほぼ終え、平成9年度は模擬高圧容器中におけるSUS316綱のき裂伝播速度測定に着手した。機械的試験には成功したがき裂計測に難点が残りまだ目的とするデータ収録に着手できない。平成8年度で用いた電位差法を試験片を約1/2に縮尺された本試験にそのまま転用したところノイズレベルが実用域を越えてしまった。測定電子システムの改善とあわせて、シェルパタン法、AE法など各法の併用を検討している。疲労予き裂のない試験片を用いたSCC試験から破断時間が評価値として得られ、相対的なSCC感受性が評価される。しかし、この方法ではき裂が発生しはじめる応力の値を知ることは出来ない。これに対し、KISCC試験は疲労予き裂試験片を腐食環境中で500時間荷重を加え耐える応力を求めるが、500時間は実使用に比べ過小で、安全側の評価は出来ない。KISCCを測定するには短いと考える。比較的低い歪速度で定歪速度試験を行なうSSRTも同じ欠点を持っている。定荷重負荷の応力腐食割れ試験によりda/dtとKの関係を正しく求められるなら、寿命予測=安全保障が可能となる。しかし、定荷重負荷の応力腐食割れ試験は長時間を要する。そこで本研究では、一度の試験で多数の試験片のデータを得るため、リング試験片を用いた多試片定K値応力腐食割れ試験機を試作して、まず感受性の既知な2014-T6 Al合金を用いて試験の有効性を確かめる。用いた[リング試験片の特徴は、き裂を荷重軸方向と一致させて圧縮荷重を加えたたときに比較的広いき裂長さ領域でK値一定であるというもので、解析的に実験的に確認されている。き裂伝播速度を測定するに当たってき裂長さの絶対値は必要なく、測定されたき裂長さの相対値の時間変化をそのままき裂伝播速度とすることができる。長期間に渡る試験ではき裂長さの増分に比べ絶対値を正確に求めることは困難である。き裂長さの測定は当初電位差法の適用を試みたが短い間隔での監視が必要で、その要員の確保が難しく、CCDカメラで撮像しタイムラプスビデオに記録解析する方法を採用した。この方法は冷却配管材の試験には適用出来ないが(そこでは電位差法を用いる)、その試験法の検証には効率的手法であり、その他環境への展開に役立つ。結果はSpeidelにより報告された2014-T651Al合金のDCB試験片を用いた実験結果とよく一致した。平成9年度は模擬高圧容器中でda/dtの測定を行う。

試験片を非常に低速に変形させるSSRT試験の破断時間や破断変形量より材料のSCC感受性の評価が行われている。しかしこの試験は応力腐食割れき裂伝播速度が考慮されておらず、この試験法を補強するためにき裂伝播速度の計測が不可欠である。き裂が開始しない応力拡大係数として定義されるKISCC試験も、その判定には500時間という有限な値を用いており50年を目途とする原子炉配管の応力腐食割れの保障のには不十分で、き裂伝播速度に基づく検討が必要である。この研究は布村の開発したリング状の試験片を用いた多試験片応力腐食割れ試験機によって、原子炉配管に用いられる核グレードステンレス鋼SUS316NGの高圧純水中の応力腐食割れき裂伝播速度を求めることを最終の目標とした。リング試験片の特徴はき裂を荷重軸方向と一致させて圧縮荷重を加えたときに比較的広いき裂長さの範囲でき裂長さにかかわらずK値が一定であるというもので、解析的にも実験的にも確認されている。現在原子炉材料の応力腐食割れ試験はCT型試験片を用いて行われているが、高圧純水環境での試験は大きな試験容器を含む高価な設備が必要で、単数しか処理出来ず、多数のデータを得るには不向きである。上のリング試験片を用いれば小型化と多試験片化が理論的に可能である。平成8年度で試験設備の作製とアルミ合金による測定をほぼ終え、平成9年度は模擬高圧容器中におけるSUS316鋼のき裂伝播速度測定に着手した。機械的試験には成功したがき裂計測に難点が残りまだ目的とするデータ収録に着手出来ない。平成8年度で用いた電位差法を試験片を約1/2に縮尺された本試験にそのまま転用したところノイズレベルが実用域を越えたしまった。測定電子システムの改善とあわせて、シェルパタン法、AE法など各法の併用を検討している。
RC造構造物の水熱同時移動の体積変化に伴う拘束時の微細ひび割れ局所化制御法の開発

本研究では,コンクリートの乾燥における水分蒸発と熱拡散を,水と熱の同時移動より考慮し,その環境に伴う体積変化が及ぼすひび割れパターンを検討した。また,引張クリープ試験と引張リラクセーション試験から,拘束状態下の破壊進行領域に対する微細ひび割れ局所化メカニズムを検討した。さらに, RC造構造物の耐久性向上に重要な収縮ひび割れ幅に対して,微細ひび割れの累積を考慮した制御技術を検討した。その結果,ひび割れパターン,微細ひび割れ局所化メカニズムおよび収縮ひび割れ幅について,引張クリープひずみと微細ひび割れの累積の関係づけによる解析法が構築できた。本研究は,コンクリートの乾燥時の水分逸散と温度変化時の熱拡散を水熱同時移動より捉えて,その体積変化を評価し,その体積変化が拘束された時のひび割れ発生限界値を,拘束状態下の破壊進行領域にあたる微細ひび割れ局所化の開始時と考え,その微細ひび割れ局所化メカニズムを定量的に解明し,RC造構造物の耐久性向上に重要なかぶりコンクリートのひび割れに対する新たな合理的制御技術を開発する。平成21年度の研究成果は次になる。若材齢における高強度繊維補強モルタルについて,拘束応力を一定に作用させた引張クリープ試験および自由収縮歪量の変化を一定に制御した引張リラクセーション試験を実施し,両者の関係を実験的に検討した。その結果,1;引張リラクセーション試験時の拘束緩和応力の経時変化は,ある拘束期間を過ぎると変化しにくくなる傾向にあること,2;引張リラクセーション試験時の拘束緩和応力と引張クリープ試験時の拘束緩和歪の関係について,応力強度比が大きくなるほど,緩和応力が大きくなる傾向にあること,3;拘束緩和応力と拘束緩和歪の関係は,正比例の関係になく,指数関数的な関係であることを示した。また,水化学ポテンシャルを変数とした水熱同時移動による乾燥解析と,弾性バネの連成で要素構成した立体トラス格子の変形解析と,バネ要素の仮想切断に伴うバネ要素内の作用軸力の再配分繰り返しによるひび割れパターン形成解析を連成させて,乾燥収縮における網目状ひび割れパターン形成に関する数値解析条件を検討した。その結果,1;3次元拘束が可能な変形解析が必要であること,2;ひび割れパターン軌跡はバネ要素の仮想切断に伴う作用軸力の再配分による破壊除荷手続き繰り返しの変形解析が必要であること,3;網目状ひび割れパターンは材料不均一性を考慮することと拘束壌界を破壊させないこととバネ要素細分割が必要なことを示した。平成22年度の研究成果は次のとおりである。引張リラクセーション試験の応力緩和特性を,step by step解析によりケーススタディーした。その結果,自由歪みと載荷開始瞬間弾性歪みと作用応力増分歪みが適切であれば,step by step解析の考え方を通して,引張リラクセーション試験の緩和応力が求められること,引張クリープ試験と比較してクリープによる歪みと緩和による応力の発生状況は正比例の関係にないこと,を明らかにした。また,かぶりコンクリートとひび割れ発生の関係について,中性化及び塩分浸透に対するかぶりコンクリートの信頼性を検討することとし,信頼性工学を利用して評価した。その結果,設計かぶり厚さ,中性化速度係数,見かけ塩分拡散係数,タイル仕上の浮き・破損率のばらつき分布を文献調査し,確率密度関数で整理できた。また,タイル仕上を考慮した中性化及び塩分浸透の経時変化から現れる鉄筋発錆確率を抵抗R-作用Sモデルで算定し,抵抗Rモデルと作用Sモデルの確率密度関数形状が及ぼす影響を定量評価した。本研究は,コンクリートの乾燥時の水分逸散と温度変化時の熱拡散を水熱同時移動より捉えて,その体積変化を評価し,その体積変化が拘束された時のひび割れ発生状況を,拘束状態下の破壊進行領域にあたる微細ひび割れ局所化の開始時と考え,その微細ひび割れ局所化メカニズムを解明し,RC造構造物の耐久性向上に重要なかぶりコンクリートのひび割れに対する新たな合理的制御技術を開発することを目的とした。平成23年度の研究成果は次になる。1;AIJ収縮ひび割れ指針で提示されているヤング係数式と収縮ひずみ式とスペシフィッククリープ式を組み込んだ鉄筋付着特性を考慮したひび割れ幅解析プログラムを作成し,1次元にモデル化できるRC造版状部材のひび割れ幅解析を実行できるようにした。2;ひび割れ発生前の引張クリープは,弾性体部全域に作用しており,この引張クリープひずみが微細ひび割れ累積と考えて引張クリープ作用により弾性体部を損傷させているとして,引張クリープひずみ発現によってヤング係数を通常のヤング係数から低減させてのひび割れ幅解析を実施できるようにし,長期材齢のひび割れ発生目が若干遅延する影響が評価できた。

3;建築物外壁は,躯体,仕上材料,金物等付属物の多種多様な材料を組合せて造られ,その全体で建築の壁部材としての性能を発揮している。RC造壁を対象に,2重待機冗長系並列モデルの適用による信頼性評価に及ぼす影響を検討し,仕上材料の平均耐用年数と確率密度と,また,RC造躯体のかぶり厚さと中性化深さの抵抗R-作用Sモデルによる確率を畳込み積分して,待機冗長系並列モデルの信頼性を求める評価手法を開発し,かぶりコンクリートの中性化を事例に,仕上材料の平均耐用年数に伴うRC造躯体のバリア機能のあいまいさを,2重待機冗長系並列モデルによる信頼度となる確率で定量的に示すことができた。