hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
鉄骨骨組の変形能力に及ぼす鋼材の降伏比の影響に関する研究

実験変数は、a)鋼材の降伏比Y(0.85と0.63)、b)柱断面(H-150x150x6x6とH-150x150x6x9)、c)軸力比n(0.1、0.3,0.5)の3種類であり、計12体の実験を行った。得られた結果は以下のとうりである。1.幅厚比の小さい板要素よりなる柱材(フランジ板厚9mm)でも、はり部材と同様に、降伏比の小さい方が塑性変形能力がある。しかし軸力比が大きくなるほど降伏比の影響は小さくなる。2.幅厚比の大きい板要素よりなる柱材(フランジ板厚6mm)では、局部座屈による影響が支配的で降伏比の影響は小さくなる。すなわち、降伏比が小さくても局部座屈により変形能力は小さくなり、降伏比の大きいものとの差が少なくなる。鉄骨建築に用いられる鋼材の品質はJISに決められているが,降伏応力度は最低の保証値しか示されていない.そのため,降伏応力度が規格値より大きくて強ければ,構造物は安全であると一般に考えられている.しかし,鉄骨構造の終局状態における耐力および変形能力は鋼材の降伏点よりむしろ,降伏比(降伏応力度/引張強さ)に大きく依存することが指摘され,大きな降伏比を持つ鋼材で製作された構造物の終局的な安全性は検討の余地がある.したがって,鋼材の降伏比の違いが鉄骨骨組の変形能力にどの様に影響を与えるかを調べ,構造物の終局安全性の観点から鋼材の降伏比がどの程度の値まで許容できるかを明らかにする必要がある.そこで,この研究では,大きな降伏比を持つ場合,特に問題となる,はり端の溶接熱影響部でのはり部材の破断に注目して以上の検討をする.実験は門形ラ-メン試験体(高さ120cm,スパン150cm,柱断面150*150*6*9,はり断面150*100*6*9)に繰返し水平力を載荷することにより行った.実験変数は鋼材の降伏比で,0.63と0.85を選び,2体の実験を行った.その結果、降伏比が0.85の試験体は骨組の層間変形角が6%まで安定した履歴性状を示し、降伏比が0.85までの鋼材を用いた構造物では耐力,変形能力の点で問題となることはないことがわかった.
炎症性サイトカインによる破骨細胞分化を制御するグルタチオン応答性タンパク質の同定

炎症性疾患である関節リウマチや骨髄炎では、最も重大な症状が骨破壊として現れる。この骨破壊は破骨細胞による骨吸収が原因である。私たちは、破骨細胞の分化・活性化を制御する新規分子を、グルタチオン関連分子の中から同定することを試みた。私たちは、グルタチオンに関連し且つ破骨細胞に特異的に発現する複数の分子を見出した。そして、CRISPR-Cas9systemにより、これらのノックアウトマウスの作出を試みた。私たちは複数の遺伝子のゲノム編集マウス(F0)の作製に成功し、そのうち次世代のマウスがとれた1分子でノックアウトマウスの樹立に成功した。現在、KOマウスの骨における表現系を解析を進めている。破骨細胞による骨吸収とグルタチオンによるその促進作用について詳細に解析を進めた。グルタチオンは様々な分子によって利用されている。その中でもビタミンEと作用を同じくするPHGPxは、脂質過酸化を抑制することが報告されている。ビタミンEが破骨細胞形成を促進することが報告されていることから、グルタチオンとPHGPxによる脂質過酸化の抑制が関与することが予想された。そのため、グルタチオンに変わりビタミンEの一種であるαトコフェロールの作用をリポポリサッカリドによるマウス頭蓋冠の骨吸収モデルにおいて調べた結果、有意な促進作用は認められなかった。この結果より、グルタチオンによる骨吸収促進効果は、PHGPxにより仲介されないことを明らかにした。さらに、in vitroにおいて、グルタチオンカラムでトラップした血清における骨髄マクロファージのTNF-alpha+ RANKLによる破骨細胞分化において、破骨細胞の分化が抑制された。この結果は、血清中にグルタチオン結合性の破骨細胞分化に必要な分子が存在することを示唆した。当初の目的であるグルタチオンと結合する細胞外タンパク質の同定に近づいているため。グルタチオンに関連する破骨細胞分化促進候補分子Aを見出した。このノックアウトマウスを作製するために、CRISPR/Cas9systemによるゲノム編集の実験系の確立を行った。CRISPR/Cas9systemは、これまで時間やコストの面で困難であった変異マウスの作出が簡便かつ低コストで行えるため近年注目されている。Cas9proteinとgRNAを同時に発現するPX458ベクターを用いて、培養細胞でのゲノム編集を試みた。まず、分子AのゲノムをターゲットとしたgRNAを設計し、ベクターの構築を行った。ポジティブコントロールとしてNFATc1をターゲットとして用いた。これらのベクターをマウス線維芽細胞株3T3-L1細胞に、エレクトロポレーションにてトランスフェクトし、ゲノム配列を解析した結果、分子A及びNFATc1のターゲット部位を中心とした配列に変異が認められた。次に、マウス個体でのゲノム編集を行う為、PX458を鋳型としてgRNAをin vitro transcriptionにて合成し、Cas9 proteinとともにマウスZygoteにエレクトロポレーションにてトランスフェクトを行った。偽妊娠マウスにこのZygoteを移植後、得られたEmbryoのYolk sacからゲノムを抽出し、配列を解析した結果、マウス個体でも分子A及びNFATc1で変異導入が行われたことが明らかとなった。またNFATc1変異Embryoでは既報の通り心臓の形成に異常が認められた。このように培養細胞およびマウス個体において、CRISPR/Cas9systemによるゲノム編集の系が確立できた。最も難関であったマウス個体におけるゲノム編集の実験系を確立できており、研究課題の目的を達成する為に、重要な手法の習得に成功した。現在、分子A変異マウス個体の作出を行っており、概ね順調であると判断できる。本課題について、前年度までに、グルタチオンに関連する破骨細胞分化関連候補分子Aを見出している。また、in vitroおよびin vivoで候補分子の機能を明らかにするために、ゲノム編集技術によるノックアウトマウス作製法の確立を行なってきた。本年度では、グルタチオンに関連する破骨細胞分化関連候補分子Aに加え、候補分子Bを新たに見出した。PCRによりこれらの分子が破骨細胞に発現していることを明らかにした。次に、CRISPR-Cas9systemを用いて、これら分子のノックアウトマウスの作製を試みた。分子Aについては、PX458ベクターにターゲット配列をクローニング後、これを鋳型としてin vitro transcrptionにてgRNAを合成した。分子Bについては、crRNAおよびtracrRNAをオリゴRNA合成により取得し、アニーリングによりgRNAを調整した。エレクトロポレーションにより、マウス受精卵にCas9 proteinとgRNAを導入後、2細胞期胚を偽妊娠マウスに移植した。得られたF0マウスをジェノタイピングした結果、A,Bいずれの遺伝子も、ゲノム編集が行われていた。これらマウスと野生型マウスを交配させることによりF1マウスの作出を試みたところ、分子AについてはF1マウスが得られた。しかし、分子BについてはF1マウスは得られなかった。分子Aの遺伝子はX染色体上に位置するため、オスF1の一部はノックアウトマウスであった。現在、この個体を用いて破骨細胞の分化および骨吸収能について解析を進めている。そして、CRISPR-Cas9

systemにより、これらのノックアウトマウスの作出を試みた。私たちは複数の遺伝子のゲノム編集マウス(F0)の作製に成功し、そのうち次世代のマウスがとれた1分子でノックアウトマウスの樹立に成功した。現在、KOマウスの骨における表現系を解析を進めている。今後もグルタチオン結合分子のカラムクロマトグラフィーによる分離、TNFαによる破骨細胞分化の誘導、NFATc1の免疫蛍光染色とArrayScanによる破骨細胞分化シグナルの定量化、LC-MS/MSによる破骨細胞分化促進分子の同定、同定分子による破骨細胞分化促進作用の確認、Real time PCRによる分化マーカー遺伝子の定量、CRISPR/Casシステムによるゲノム編集を利用した同定分子KOマウスの作製、ノックアウトマウスを用いた同定分子の機能解析を順次行う予定である。今後、候補分子Aの変異マウスを複数匹作出し、LPSによる骨破壊モデルへの反応を動物用CTシステムを用いて解析する。加えて、組織学的解析を行う為、CT解析済みのマウスを固定後、骨破壊部位のパラフィン切片を作成し、TRAP染色にて破骨細胞の形成を評価する。これらの解析により、骨破壊における明らかな変化が認められた場合、骨髄マクロファージを取得し、in vitroにおける破骨細胞分化への影響を解析する。骨代謝学、レドックス制御当初の予定より培養関連試薬費用が節約できたため当初予定していた精製分画からの破骨細胞分化促進因子の同定よりも先に、in silicoによる解析で候補分子の選定が出来た。これにより、ゲノム編集マウス作出実験系を前倒しした為、コストが減少した。繰り越した分は次年度の培養関連の試薬を候補分子の数を増やすことで使用する予定である。候補分子の機能解析後、今一度精製分画からの同定に立ち戻り分化の実験系を用いて解析する際に、使用する計画である。
Research on distributed big data processing for IoT with hybrid cloud

近年、IoTにおけるビッグデータ処理は重要になりつつある。広域に分散されたセンシングデータをデータセンターに転送し、集中処理を行う従来技術では、転送遅延が大きく、ネットワーク資源の利用効率が低い問題がある。その問題を解決するために、本研究では、オーバーレイ技術を用いて、ネットワークの端にあるエッジコンピューティング資源の連携によってビッグデータの分散処理を行うセンサーオーバーレイアーキテクチャと、それを支える基盤技術であるフラッシュクラウド緩和手法と効率的な負荷分散機構などに取り組んでいる。理論解析、シミュレーション、およびテストベッド上の実証実験の結果によって提案手法の有効性が確認できた。
ボランティアの社会的経済的価値に関する研究－集団・組織レベルでの評価を中心に－

1.研究の目的:(1)2017年度はボランティアの社会的経済的価値のマクロレベルでの推計を試みたが、2018年度は同データを用いてボランティア行動の特性を分析する派生的研究を行った。(2)2017年度後半2018年度前半は、メゾレベルでの分析の対象として選定したNPO法人が現在抱えている、障害者就労訓練の場としての公共施設内喫茶の売り上げ減の問題に、優先して取り組んだ。(3)その後、同NPO法人に対して、障害者の自立・就労支援による社会的費用の削減効果の算定を試みた。2.研究の方法:(1)マクロレベルでのボランティア活動については、総務省「社会生活基本調査」の匿名データを利用し、時系列的分析を行った。(2)喫茶の運営の問題では、売上げ分析とともに、利用客及び潜在的利用客を対象とした利用意向調査を実施した。(3)NPO法人の社会的費用の削減効果については、第1段階として法人内の本部と5つの事業所職員らに対して聴き取り調査を実施し、第2段階として利用者の状況調査を二次的資料により行った。3.研究の成果:(1)9種類のボランティア活動の有無を被説明変数として二項ロジスティック回帰分析をした結果、最も大きい要因は年齢であったが、2001年から2006年では50歳代の規定力の減少、学生の増加が示された。(2)喫茶の売上は休日や併設の公共施設に利用客が多い日に高くなることが示されたものの、利用客のニーズ、障害者の訓練、売上高のバランスを考慮することは容易ではないと思われた。地域で喫茶のサポーターグループを作るなどの工夫が重要である。(3)精神障害者の9種類の生活モデル類型を設定し、各類型に必要な社会的費用を算定した。その後NPO法人の利用前・利用時・利用後の状況を分類にあてはめ、その変化による社会的費用の増減を把握した。この成果は2019年度中に論文として発表する予定である。1.研究の目的:(1)平成2426年度の科研費・基盤研究(C)において蓄積された中央共同募金会の「災害ボランティア・NPOサポート募金(以下、ボラサポ募金)」受給団体の活動状況データの更新を図るとともに、東日本大震災の災害ボランティアによって得られた経済的価値の評価を行う。(2)本研究課題の最終目標は集団・組織レベルでのボランティアの社会的経済的価値の測定にあるが、マクロデータとの接合の可能性も模索するため、マクロレベルでの測定をあわせて行う。2.研究の方法:(1)「ボラサポ募金」受給団体の活動状況データべースは、第1回第14回助成までを作成済みであるが、第18回(最終助成)まで更新するとともに、活動内容のコード化を行った。それにより、活動内容と助成額・その他の変数の関連を分析することが可能となった。(2)ボランティアのマクロレベルでの経済的価値を分析するために、「社会生活基本調査」の1996・2001・2006年度の匿名データを利用することとした。同データは変数・標本数ともに大規模であるため、ボランティア活動の分析に必要な変数を抽出し、変数ラベル・カテゴリーラベル・欠損値コードを検討する等、分析環境を整備する作業を行った。3.研究の成果:(1)「ボラサポ募金」受給団体データベースは活動内容についても定量的な分析が可能となったため、基本的な課題として、ボランティア活動の被災地格差が生じた原因(活動内容の違いや被害規模等)について、11市町を取り上げて比較を行った。この成果は論文として発表した。(2)ボランティアの経済的価値の分析方法論について、国内外の文献整理を行った。また、「社会生活基本調査」の公表データを用いて、2001・2006・2011年度について、ボランティアの日本全体での経済的価値の算定を試みた。この成果は2017年度中に論文として発表する予定である。(1)「ボラサポ募金」受給団体の活動状況データべースの更新と分析:受給団体の活動状況は、中央共同募金会のホームページにより、受給決定時の採択団体一覧、及び活動報告書における情報を入手することができる。しかし、活動報告書は現在、詳細の部分が閉じられてしまい、概要しか閲覧できない状態になっている。その結果、第15回第18回受給団体についてはデータベースの変数に欠損値が多く生じてしまい、分析の目的や方法を一部変更せざるを得なくなった。このような理由により、「ボラサポ募金」受給団体を用いた分析については、やや遅れが生じた。しかし、災害ボランティアの活動内容をコード化する作業を終えることができたため、これを用いた分析の可能性が広がった。(2)「社会生活基本調査」におけるボランティア活動の分析:計画当初は平成29年度に実施する予定であったが、(1)の進捗状況にやや遅れが生じたため、逆に前倒しして平成28年度後半から着手した。現在は分析環境を整備する作業と小規模なテストサンプルを作成して試行的な分析を行っているが、社会生活基本調査の匿名データは生活行動編と生活時間編が別のデータファイルになっており、両ファイルを同一サンプルについて接合することがかなり困難であることが判明した。その結果、国際的な研究との比較という点から望まれる、団体の加入・非加入の活動形態別のボランティアの経済的価値の分析については、今後、単純化した仮定に基づく粗い算定にとどまらざるを得ないと考えられる。とはいえ、日本全体でのボランティアの経済的価値について、年齢層や就業の有無別の産出や活動分野別の算定額の大小等の、興味深い知見も多数得られている。

1.研究の目的:(1)本研究の最終的目標は集団・組織(メゾ)レベルでのボランティアの社会的経済的価値の測定にある。しかし、マクロレベルのほうが先行研究も多く、またメゾレベルとの接合の可能性を模索するため、まずはマクロでの測定を行うこととした。次いで、(2)集団・組織レベルの分析の対象に選定したNPO法人に対して、職員やボランティアの無償労働・活動等の評価を試みることとした。2.研究の方法:(1)マクロレベルでの経済的価値を分析するために、総務省「社会生活基本調査」の匿名データ、及び、公表された統計表を利用した。(2)障害者系NPO法人の職員・ボランティア・家族会・当事者会に対して、自記式調査を実施した。調査項目は、1ボランティアの内容と時間数、2活動に際して自己負担した費用の種類と金額、3業務における無償の労働時間等である。3.研究の成果:(1)「社会生活基本調査」を利用して、日本全体におけるボランティアの経済的価値の評価を行った。「行動者数×一人あたりの行動時間×賃金率」により概算した結果は、内閣府や日本ファンドレイジング協会による先行研究と近似した値となった。しかし、行動時間の調査法や賃金率の設定によって、推計値が大きく左右されることも示された。(2)「社会生活基本調査」の匿名データを利用してボランティア種類別の行動要因を分析した。ボランティアをする/しないの行動がどのような要因によって説明できるかを属性要因によって示すことができた。また、ボランティアの種類別の行動パターンとの関係を示した。1996年、2001年、2006年の3回分の調査で時系列的な変化を確認した。(3)NPO法人の会計上の人件費に含まれない無償労働や活動の経済的価値を、暫定的ではあるが推計した。さらに(4)同法人を対象とした派生的な研究(法人の運営)にも取り組んだ。1.「社会生活基本調査」におけるボランティア活動の分析:(1)日本全体におけるボランティアの経済的価値の評価は、昨年度中に「社会生活基本調査(生活行動編)」のデータについて分析のための環境をおおむね整備していたことから、論文として『駿河台経済論集』(学内紀要)に発表できた。(2)ボランティアの行動要因については、30年度の『駿河台経済論集』に出稿予定である。2.集団・組織レベルの活動の分析:(1)障害者の就労を支援するNPO法人を対象としたケース・スタディを7月頃より開始した。当初は2017年度にはまず、分析方法論の検討や調査準備のためのヒヤリングを行う予定であった。しかし、当該の法人が現在抱えている、障害者就労訓練の場としての公共施設内喫茶の運営の問題に、優先して協働で取り組むこととなった。そのため、喫茶の売上げ分析とともに、11月に利用客及び潜在的利用客を対象として、喫茶の利用行動と利用意向に関する統計調査を実施した。この調査は本研究課題との直接的な関連はないが、具体的な共同作業を通じて、法人組織の状況がより良く理解できるという副次的なメリットが生じた。これについては現在、論文を作成中である。
水素環境中の疲労き裂進展挙動に及ぼす温度上昇による拡散係数増加の影響

水素環境で使用される金属材料は,長時間高圧水素に曝されることにより水素を吸蔵し,疲労強度が低下することが懸念されている.また,水素環境は比較的高速のき裂進展領域において,疲労き裂進展速度を加速させることが報告されているが,実機の設計上重要である□K_<th>近傍における疲労き裂進展挙動に及ぼす水素ガス環境の影響は充分明らかではない.本研究では水素ガス環境中でCT試験片を用いた疲労き裂進展試験において,とくに疲労き裂進展下限界近傍の疲労き裂進展挙動に着目した.試験片には陰極チャージ法を用いて水素チャージを行った.その際,チャージ温度を室温より高くし,より大量の水素が試験片内部にまで侵入するようにした.供試材は水素利用機器材料として最も有望なもの一つであるSUS316Lを用いた.比較用に,もっとも一般的なSUS304も実験に用いた.疲労き裂進展挙動は□K漸減法により求めた.その際,き裂閉口条件と水素の影響を関連づけた検討を行うために,(1)応力比R=0.1一定と(2)P_<max>を一定にしながらK_<min>を増加させてΔKを漸減させるワーストケースの荷重負荷条件で実験を行った.き裂長さ計測は背面ゲージ法により行った.試験周波数は28Hzとした.1×10^<-11>m/cycle以下のき裂進展速度をもって□K_<th>と判断した.SUS316LのR=0.1について,水素ガス環境中の疲労き裂進展速度はΔK_<th>近傍において大気中と比較してやや遅い傾向を示した.水素ガス中のΔK_<th>は大気中よりも高い値となった.これらの結果は,低合金鋼などの水素チャージ材の大気中疲労試験で得た微小疲労き裂進展挙動やオーステナイト系ステンレス鋼の低圧水素ガス中の比較的高速の疲労き裂進展領域でのき裂進展挙動の傾向とは異なっており,全K値領域で材料内水素,環境中水素の影響を総合的に検討する必要がある.水素ガス中と大気中のき裂進展挙動の差違は,き裂閉口挙動を考慮することで消失した.試験中にき裂閉口を生じないワーストケースでは,両環境のき裂進展挙動はΔKによる整理で一致し,上のことを裏付ける結果となった.以上から,水素ガス環境中でき裂進展挙動が受ける影響は,水素環境がき裂閉口挙動に変化をもたらすため生じることが明らかになった.疲労破面観察では,水素チャージ材の水素環境中試験について,本実験では比較的高いΔK値領域で,大気中にはみられないファセットが観察された.SUS304においては,水素ガス環境中のき裂進展挙動に大気中との差は顕著ではなく,SUS316Lでみられた水素ガス環境中のき裂進展速度低減の効果はみられなかった.燃料電池自動車などの水素エネルギー利用は実用・実証段階にある.今後,水素利用機器の普及が円滑に行われるためには,その疲労破壊を防止し,機器の安全性を確実にすることが極めて重要である.本研究の目的は,水素利用機器用材料の水素ガス中の疲労き裂進展特性を明らかにすることである.本年度は,水素ガス中で疲労き裂進展試験が実施できる疲労き裂進展試験装置の開発,比較用として大気中でのき裂進展挙動の取得,昇温環境を実現するための加熱装置の製作を行った.さらに,き裂進展試験はCT試験を用いた大きなき裂で行うために,進展特性の比較のために微小き裂の進展特性を得る実験も実施した.試験環境はガス容器と溶接ベローズによって大気と隔離されており,疲労荷重を負荷するための回転や摺動部を持たない構造として,水素ガス漏洩や大気混入の可能性が少ない構造を実現した.き裂を目的のK値とする疲労荷重と応力振幅の制御は,偏心カム式の負荷機構と2軸ボールねじステージの組み合わせにより実現した.き裂長さ測定は背面ゲージを用いたコンプライアンス法で行った.供試材としてオーステナイト系ステンレス鋼SUS304の溶体化処理材を用い,大気中の疲労き裂進展挙動を得た.今後は,水素ガス環境中での疲労き裂進展試験を実施する予定である.微小き裂進展試験は低合金鋼を供試材として行った.試験片は微小疲労き裂を初期欠陥として有する.水素チャージによりき裂進展下限界が大気中よりも低下し,き裂進展速度は増加することが明らかになった.供試材をステンレス鋼の強加工材とした実験では,水素チャージにより疲労寿命の低下がみられた.水素環境で使用される金属材料は,長時間高圧水素に曝されることにより水素を吸蔵し,疲労強度が低下することが懸念されている.また,水素環境は比較的高速のき裂進展領域において,疲労き裂進展速度を加速させることが報告されているが,実機の設計上重要である□K_<th>近傍における疲労き裂進展挙動に及ぼす水素ガス環境の影響は充分明らかではない.本研究では水素ガス環境中でCT試験片を用いた疲労き裂進展試験において,とくに疲労き裂進展下限界近傍の疲労き裂進展挙動に着目した.試験片には陰極チャージ法を用いて水素チャージを行った.その際,チャージ温度を室温より高くし,より大量の水素が試験片内部にまで侵入するようにした.供試材は水素利用機器材料として最も有望なもの一つであるSUS316Lを用いた.比較用に,もっとも一般的なSUS304も実験に用いた.疲労き裂進展挙動は□K漸減法により求めた.

その際,き裂閉口条件と水素の影響を関連づけた検討を行うために,(1)応力比R=0.1一定と(2)P_<max>を一定にしながらK_<min>を増加させてΔKを漸減させるワーストケースの荷重負荷条件で実験を行った.き裂長さ計測は背面ゲージ法により行った.試験周波数は28Hzとした.1×10^<-11>m/cycle以下のき裂進展速度をもって□K_<th>と判断した.SUS316LのR=0.1について,水素ガス環境中の疲労き裂進展速度はΔK_<th>近傍において大気中と比較してやや遅い傾向を示した.水素ガス中のΔK_<th>は大気中よりも高い値となった.これらの結果は,低合金鋼などの水素チャージ材の大気中疲労試験で得た微小疲労き裂進展挙動やオーステナイト系ステンレス鋼の低圧水素ガス中の比較的高速の疲労き裂進展領域でのき裂進展挙動の傾向とは異なっており,全K値領域で材料内水素,環境中水素の影響を総合的に検討する必要がある.水素ガス中と大気中のき裂進展挙動の差違は,き裂閉口挙動を考慮することで消失した.試験中にき裂閉口を生じないワーストケースでは,両環境のき裂進展挙動はΔKによる整理で一致し,上のことを裏付ける結果となった.以上から,水素ガス環境中でき裂進展挙動が受ける影響は,水素環境がき裂閉口挙動に変化をもたらすため生じることが明らかになった.疲労破面観察では,水素チャージ材の水素環境中試験について,本実験では比較的高いΔK値領域で,大気中にはみられないファセットが観察された.SUS304においては,水素ガス環境中のき裂進展挙動に大気中との差は顕著ではなく,SUS316Lでみられた水素ガス環境中のき裂進展速度低減の効果はみられなかった.
Support surface概念による褥瘡予防のためのベッドカバーとリネン開発

本研究は前向きコホート研究により、褥瘡発生と寝床内環境との関係を明らかにした。その結果、皮膚温度の差が褥瘡を含めた浅い皮膚障害の発生に関与していた。また、ファイバーシーツが褥瘡を含めた浅い皮膚障害発生のリスクを低減させることが示唆された。体圧分散寝具の寝床内環境を整える機能を評価する実験については、実験手順の改良が必要であった。背景:褥瘡は骨突出部への圧迫による皮下組織の血流障害と脆弱な組織耐久性が引き起こす病態である。患者の汗や尿等により、皮膚温・湿潤度が上昇し、皮膚の脆弱化を招くことが推測され、近年寝床内環境との関連性が注目されている。本研究は、寝床内環境と褥瘡および皮膚変化との関係を明らかにすることを目的にした。初年度は、褥瘡発生リスクのある患者71名を対象に前向き調査を行った。多変量解析の結果、褥瘡または皮膚変化の発症には、褥瘡発生リスク尺度の点数とシーツの種類が関与していた。平成24年度は、体圧分散マットレスに備わる寝床内環境管理の効果について、健康人1名(30歳代女性・BMI標準)を対象に計測をした。方法:寝床内環境測定のための温湿度センサーを3か所に設置した。具体的には、1左右上前腸骨棘を結ぶ線と脊椎交点の3cm頭側点に一致するシーツ上、21とシーツを挟んだ対称の位置にあるマットレスカバー上、32とカバーを挟んだ対称の位置にあるエアセル上である。対象の腰部に皮膚温センサーを貼付した。測定手順は、対象に綿100%の寝衣を着用させ、皮膚温センサーを装着した。側臥位15分、仰臥位30分、側臥位30分の順で自力体位変換を行い、1分毎の各計測値をPC内に保存した。実験に使用した体圧分散マットレスには圧切り替え設定が、エアセルの膨縮差が中程度(対照設定)、エアセルの膨縮差が少ないもの(実験設定)の2種類ある。この上に綿100%平織シーツを使用して測定した。結果:皮膚温はいずれの設定も仰臥位開始時と比べ0.1度上昇し、側臥位に変更後は一定に推移した。実験設定における寝床内湿度はいずれの部位も仰臥位15分後に急に上昇した。寝床内温度変化は、対照と実験設定は同様で緩やかに上昇した。以上からシーツや圧分散方式が寝床内環境に影響することが示唆され、患者の臥床環境に応じた具体的管理法が必要である。患者の汗や尿により、皮膚温・湿潤度が上昇し、皮膚の脆弱化を招くことが推測され、近年寝床内環境との関連が注目されている。本研究は、寝床内環境と褥瘡および皮膚表面変化発生の関係を明らかにすることを目的とした。方法:前向きコホート研究。インドネシアの354床の一般病院に入院した患者を対象とした。方法は対象者の皮膚の直接観察と皮膚の測定を行い、皮膚の測定はmicroclimateとして皮膚温と皮膚湿潤度とし、仙骨部および臍下部(対照部位)にて実施した。測定項目は、環境要因、基本属性、診療情報、Braden Scale(BS)、バイタルサインであった。分析は、記述統計の後、皮膚変化の有無別による単変量解析と多変量解析・ロジスティック回帰分析を行った。結果:分析対象者は71名、皮膚変化は20名、23個発生した。皮膚変化はCategory II褥瘡が最も多く、全て部分層損傷であった。最も多い部位は仙骨下部であった。単変量解析では性別とBSに有意差があり、発生群に女性が多く、BSが低かった。ロジスティック回帰分析の結果、皮膚変化に影響を及ぼす項目は、BSとシーツの種類となった。考察・結論:発生した皮膚変化は全て部分層損傷であり、発生部位は仙骨下部が多かった。これらの皮膚変化発生に影響した要因はBSとシーツの種類については、BSは褥瘡発生予測スケールとして妥当な結果であった。シーツの種類では合成繊維シーツ使用が綿シーツ使用より発生率を10分の1にするという結果であった。リネンにより、寝床内環境をコントロールし、皮膚変化発生を減少できる可能性が示唆された。すなわち寝床内環境が発生に関与し、「皮膚温の差」は発生予測に有用と考えられた。褥瘡発生に最も関与する寝床内環境変数(皮膚温、皮膚水分量、皮膚pH)の抽出とカットオフ値の算出が目的であった。今回の前向き調査研究から、皮膚温(圧迫面と非圧迫面の皮膚温度差)が変数として抽出された。また、リネンの種類にって管理可能であるとの示唆も得た。実態調査で明らかになったリネンについて、その温度特性、透湿性について基礎データを得る。

665,526円については、寝床内環境変数測定機器購入予定であったが実態調査測定環境(高温多湿)に耐えうるセンサーの選定を期間内にできなかった。基礎実験に関する必要機材および消耗品の購入、研究打ち合わせ旅費、等に使用予定である。
傾斜プラネタリ加工による次世代ボディパネル用複合素材穴あけ加工装置の開発

傾斜プラネタリ加工とは,CFRPやチタン合金などの難削材に対して効果的に穴あけを行う加工である.工具の自転運動に加え,主軸を傾斜させることで偏心軸回りの公転運動を行い,2つの運動を組み合わせることで穴あけ加工を行う.本研究ではまず,傾斜プラネタリ加工の幾何学的な切削モデルを構築し,切削工具の運動が加工穴表面に与える影響について考察した.次に,切削を多く担う切れ刃の位置をシミュレーションするプログラムを作成した.CFRP及びチタン合金を対象とした試作機を製作し,その試作機を用いて加工実験を行うことで傾斜プラネタリ加工の切削性を評価した結果,バリおよび剥離の無い良好な穴あけが可能となった.傾斜プラネタリ加工とは,CFRPやチタン合金などの難削材に対して効果的に穴あけを行う加工である.工具の自転運動に加え,主軸を傾斜させることで偏心軸回りの公転運動を行い,2つの運動を組み合わせることで穴あけ加工を行う.本研究ではまず,傾斜プラネタリ加工の幾何学的な切削モデルを構築し,切削工具の運動が加工穴表面に与える影響について考察した.次に,切削を多く担う切れ刃の位置をシミュレーションするプログラムを作成した.CFRP及びチタン合金を対象とした試作機を製作し,その試作機を用いて加工実験を行うことで傾斜プラネタリ加工の切削性を評価した結果,バリおよび剥離の無い良好な穴あけが可能となった.当該年度において,熱可塑性炭素繊維強化樹脂のみならず,チタン合金等の難削金属材料も穴あけ可能なスピンドルユニットとして,主軸出力を1.2KWに強化した傾斜プラネタリ加工の装置の開発を行った.実験の結果,熱可塑性炭素繊維強化樹脂,熱硬化性炭素繊維強化樹脂及びチタン合金において良好な穴開けが達成できた.チタン合金においては加工速度が低速であるため,冷風及びMQLによって加工速度向上を検討している.近年,航空機産業や自動車産業においてCFRPやチタン合金と言った難削材の使用が増加している.これらの材料に通常の穴あけ加工を行った際,ばりや層間剥離が多く発生する.本研究グループでは,この問題を解決する加工方法として傾斜プラネタリ加工を提案している.傾斜プラネタリ加工は切削工具の自転軸に傾斜を与えることにより偏心させる.したがって,小さい傾斜角度で工具先端の偏心が得られる.また,偏心部の移動量はプラネタリ加工と比較し少なくて済む.そのため,偏心機構の小型化及び公転による振動の軽減が可能となる.本研究ではまず,傾斜プラネタリ加工の幾何学切削モデルを構築した.そして,2種類の切削工具形状を用いた場合の加工穴の理論表面粗さおよび切れ刃の切削体積割合をシミュレーションより求めた.次に,チタン合金を穴あけ可能な試作機の製作を行った.その後,製作した試作機で,CFRPを被削材として加工試験を行い,加工方法の違いがCFRPの切削性に与える影響を検証した.また,チタン合金に対してL18直交表を用いた加工実験を行い,制御因子の変化による切削性への影響を明らかにし,本加工法の最適加工条件を推定した.次に,工具の刃先摩耗が被削材に及ぼす影響を調査した.工具の刃先測定方法,評価方法を提案した後,熱硬化性CFRPに対して複数回穴あけを行った.工具刃先摩耗の変化と,加工穴の表面性状,真円度,切削時の自転スピンドルトルクそれぞれの関係から,傾斜プラネタリ加工によるCFRP切削時の工具刃先摩耗の変化を評価した.実験結果,チタン合金の最適加工条件は先行研究と異なる条件となったが,再現性確認実験の結果を基に再考した結果,同条件となった.また傾斜プラネタリ加工による熱硬化性CFRP切削時の工具摩耗変化は,すくい面摩耗に比べ,逃げ面摩耗が激しいことが判明した.加工・計測・機能性評価傾斜プラネタリ加工の装置の開発においては当初の目的である高出力のスピンドルユニットを開発,製作できた.実験の結果も目標を達成している.本研究で開発した傾斜プラネタリ加工の装置が長岡市の技術者協会の一つであるNAZEより2014年「豪技」に認定され,新聞報道も行われた.現在の傾斜プラネタリ加工の装置では特にチタン合金において加工速度が効率的ではない.そのためチタン合金の穴あけの加工速度向上を図る.傾斜プラネタリ加工の装置の加工及び組み立てを依頼した企業と連携し,市販化を目指したスピンドルユニット開発を目指す.
口腔咀嚼時の食品からの香気成分の動的拡散量と人が感じる香気強度

人が咀嚼する動作を模した口腔咀嚼モデル器を用い、食品からの香気成分放散挙動を検討し、合わせて人パネルを用いたデータとの比較検討を行なった。油相体積分率が0.3の粘稠性エマルションモデル試料(ミグリオル油脂、キサンタンガム、ジャガイモデンプン、ツゥエイン60を使用)を調製し、propyonaldehyde、ethyl acetate、diacetyl、2-heptanone、2-methyl-1-butanol、3-hydrocy-2-butanone、acetic acidの7種の香気成分を添加した。パネル(10名、男:女=1:1)が各試料5.0g(直前まで15°Cにて保存)を口に含むと同時に口腔内蒸気補集器のマウスピースをパネルの歯と唇の問に装着し、0120秒間咀嚼させ、咀嚼終了時に口腔内に分泌した唾液と試料の混合物を吐き出させた。また、各香気成分をそれぞれ1%界面活性剤水溶液および油脂に溶解(20ppm)密閉後、37°Cにて30分間インキュベーションし、空気相へ移行した香気成分量を測定して、空気・水間の分配係数(K_<gw>)、空気-油間の分配係数(K_<go>)、油-水間の分配係数(K_<ow>)を算出した。口腔内蒸気補集装置により測定した香気放散量はいずれの香気成分の場合も咀嚼時間に伴ってその量が増加していた。最も放散量が多かったのはdiacetylであり、次いでacetic acid、2-methyl-1-butanol、ethyl acetateと続き、残りの3-hydroxy-2-butanone、2-heptanone、propyonaldehydeの放散量は少なかった。ガスクロマトグラフィー・マススペクトロメトリー(以下GC-MS)とプロトントランスファーリアクション-マススペクトロメトリー(PTR-MS)を用いてインゲンマメとダイズの香気揮発成分を分析した結果、インゲンマメとダイズのスペクトルは似ていたが、ダイズの方がスペクトルの量が大きかった。口腔咀嚼モデル器とPTR-MSを組み合わせて分析した結果、methanol(m/z33)、ethanol(m/z45)、2-propane(m/z59)、2-butanone(m/z73)の4つの化合物が両マメのヘッドスペース中に認められた。これらの香気成分のヘッドスペースでの濃度はインゲンマメとダイズとの間では大きく異なっており、methanolと2-propaneはダイズに多く認められた(P<0.05)。またこれら4化合物の口腔中での時間に伴う放散率は直線性を示していた(r=0.8740.992)。主成分分析の結果、metanol、2-propane、2-butanoneはダイズとの関連性が高く、一方、ethanolはインゲンマメとの関連性が高かった。また、口腔咀嚼中には、これら4化合物の比率も変化していることが認められた。

これらの香気成分のヘッドスペースでの濃度はインゲンマメとダイズとの間では大きく異なっており、methanolと2-propaneはダイズに多く認められた(P<0.05)。またこれら4化合物の口腔中での時間に伴う放散率は直線性を示していた(r=0.8740.992)。主成分分析の結果、metanol、2-propane、2-butanoneはダイズとの関連性が高く、一方、ethanolはインゲンマメとの関連性が高かった。また、口腔咀嚼中には、これら4化合物の比率も変化していることが認められた。油相体積分率(φ)が0.3の粘稠性エマルションモデル試料(ミグリオル油脂、キサンタンガム、ジャガイモデンプン、ツゥエイン60を使用)を調製し、Propyonaldehyde、ethylacetate、diacetyl、2-heptanone、2-methyl-1-Butanol、3-hydrocy-2-butanone、acetic acidの7種の香気成分を一般的な加工食品に含まれている香気成分の例として添加した。口腔蒸気補集器ユニットは、マウスピース部、冷却部、香気吸着用テナックスチューブ(2,6-diphenyl-p-phenylene oxide、35/60mesh)、吸引ポンプにより構成されており、パネルの座る椅子の高さ、ユニットの支柱の高さを自由に調整することができるものである。脱イオン水により充分にうがいをしたパネル(10名、男:女=1:1)が各試料5.0g(直前まで15°Cにて保存)を口に含むと同時に口腔内蒸気補集器のマウスピースをパネルの歯と唇の間に装着し、0120秒間咀嚼させ、咀嚼終了時に口腔内に分泌した唾液と試料の混合物を吐き出させた。また、各香気成分をそれぞれ1%界面活性剤水溶液および油脂に溶解(20ppm)密閉後、37°Cにて30分間インキュべ-ションし、空気相へ移行した香気成分量を測定して、空気-水間の分配係数(Kgw)、空気-油間の分配係数(Kgo)、油-水間の分配係数(Kow)を算出した。口腔内蒸気補集装置により測定した香気放散量はいずれの香気成分の場合も咀嚼時間に伴ってその量が増加していた。最も放散量が多かったのはdiacetylであり、次いでacetic acid、2-methyl-1-butanol、ethyl acetateと続き、残りの3-hydroxy-2-butanone、2-heptanone、Propyonaldehydeの放散量は少なかった。本年度は、実際のパネルの咀嚼行動と咀嚼モデル器の模擬咀嚼動作との相関程度を求めた。24名のパネリスト(男:女=1:1)に対し、ロースハム(4×1×1cm、無処理)、佐賀牛モモ肉A等級およびB等級(10×5×0.2cm、1分間茄加熱処理)、安曇野豚モモ肉(10×5×0.2cm、1分間茄加熱処理)を試料として供試した。嚥下するまでの咀嚼回数・秒数はそれぞれ、35.8回・26.4秒、40.1回・25.6秒、45.6回・31.0秒、48.9回・33.6秒であった。また、同時に測定した分泌唾液量はそれぞれ、2.89g、2.31g、2.76g、3.57gであった。成分測定(水分、たんぱく質、脂質)の結果、脂質含量の高いものほど、咀嚼回数と咀嚼秒数が少なく、また分泌唾液量も少ないことが認められた。このことから、脂肪成分は食品の組織を軟らかくし、そのため咀嚼に要する時間や回数が少なくて嚥下にいたると考えられた。咀嚼秒数と咀嚼回数の間にはいずれの試料においても高い相関が認められたが、咀嚼秒数、咀嚼回数と分泌唾液量との間には相関は認められず、唾液の分泌は各パネリストの特性に強く依存した。すなわち、食品試料が変わっても、分泌唾液量の多いパネリストは常に多く分泌する傾向が認められた。
柱状π分子の2次元集積化によるπ造形システム

長鎖アルキル基は、アルキル鎖間でスタッキングにより配向するため、分子の配列化を促進するには有効である。しかし、これまでに合成されたPillar[n]areneでは、アルキル鎖の長さが十分ではなく(最長でペンチル基C5)、Pillar[n]areneの分子配向を促進するには十分な長さを有してはいなかった。そこで、六角形のPillar[6]areneを並べる新たな手法として、本研究では長鎖アルキル基を導入したPillar[6]areneを合成し、その分子配列をPXRDから確認した。その結果、アルキル鎖長が長くなるにつれ、明確な二次元ヘキサゴナル構造を形成することが分かった。またアルキル鎖長が長くなると、ヘキシル鎖(C6)までは融点が低下し、その後に融点が上昇するという現象が見られた。C6を有するPillar[6]areneは、その融点が40度程度であり、一度融解すると、室温においては長時間結晶化しないということが分かった。そこで、液体状態のC6を有するPillar[6]areneの温度変化XRD測定を行った。その結果、(001)面に由来するピークが6度付近に、πスタックに由来するピークが20度付近に確認された。液体状態においても配向性を有しており、構造性液体であることが分かった。液体状態のC6を有するPillar[6]areneの蒸気吸着特性について調べた。その結果、Pillar[6]areneの空孔サイズに適したシクロヘキサン蒸気を吸着すると、液体から固体へと状態変化が起こることが分かった。シクロヘキサン蒸気が空孔内部に取り込まれることが、状態変化を起こすスイッチになることが分かった。28年度が最終年度であるため、記入しない。アニオン性及びカチオン性基を導入したPillar[5]arene、Pillar[6]areneの合成を行った。基板表面にカチオン性高分子、アニオン性高分子を交互に配列できるLayer-by-Layer法を利用して、Pillar[5]arene、Pillar[6]areneを2次元配列化したシート構造の構築を行った。その結果、Pillar[5]arene、Pillar[6]areneを用いた場合には、積層フィルムを得ることができたが、ユニットモデルでは積層フィルムを得ることができなかった。Pillar[5]arene、Pillar[6]areneの上下対称な柱構造及び、上下に官能基を有することが、積層フィルム形成に非常に重要であることが分かった。積層フィルムのホストーゲスト特性を調査した。その結果、Pillar[5]arene由来のホストーゲスト特性である、2置換ベンゼンのうちパラ置換体は取り込むが、オルト、メタ位置換体は取り込まないといった形状選択性を示した。また、Pillar[5]areneとPillar[6]areneの交互積層フィルムについても検討した。その結果、Pillar[5]areneの上層にはPillar[6]areneは積層しない、またPillar[6]areneの上層にはPillar[5]areneは積層しないという、形状選択性がを有していることが分かった。基板表面にPillar[5]arene及びPillar[6]areneが規則構造を有して配列しているためだと考えられる。当初の計画では、Pillar[5]areneとPillar[6]areneの交互積層フィルムでは、選択性は見られないと考えていたが、実際には基板上にそれぞれが高秩序に配列した構造を有していた。このような基板上の配列化までを観測できたことは画期的であるために、当初の計画以上に本研究は進展しているといえる。

その結果、Pillar[6]areneの空孔サイズに適したシクロヘキサン蒸気を吸着すると、液体から固体へと状態変化が起こることが分かった。シクロヘキサン蒸気が空孔内部に取り込まれることが、状態変化を起こすスイッチになることが分かった。長鎖アルキル鎖は、アルキル鎖間でスタッキングにより配向するため、分子の配列化を促進するには有効である。しかし、これまでに合成されたPillar[5,6]areneでは、アルキル鎖の長さが十分ではなく、Pillar[5,6]areneの分子配向を促進するには十分な長さを有してはいなかった。そこで、分子配向を促進させるために十分な長さの長鎖アルキル基をエーテル化により導入する。アルキル鎖長により、Pillar[5,6]areneのシート間距離をチューニングできると予測される。またアルキル鎖長を伸ばすのみでは、Pillar[5,6]areneが十分に配列しなかった場合、アルキル鎖数を増やすために、液晶性を示す官能基である多数のアルキル鎖を有するトリアルコキシフェニル基を導入する。それでもは配向しない場合は、アルキル鎖末端にフッ素基の導入を行う。フッ素は自由エネルギーが小さいため、フッ素部位が表面へと集まることにより、Pillar[5,6]arene層との相分離構造を誘発しやすくなる。その結果、Pillar[5,6]areneの2次元スタッキングが促進されると期待される。また他の手法として、アミド基・ウレア基をアルキル鎖長中に組み込むことにより、多重分子内・分子間水素結合によりアルキル鎖間のスタッキング能力を高める。これにより、Pillar[5,6]areneの2次元スタッキングの促進・安定化が期待される。これらバルクの特性をDSC、AFM、SEM、TEM、小角・広角X線粉末回析により評価する。28年度が最終年度であるため、記入しない。
癌化リスクを排除したiPS細胞由来三次元骨組織の創製と顎顔面骨欠損への応用

本研究は、マウス人工多能性幹細胞(miPS細胞)を用い骨再生の基盤技術を構築することを目的とした。miPS細胞由来骨芽細胞の持つ骨基質形成能を利用し、in vitroで三次元骨組織を作製する。さらに、作成した三次元骨組織において細胞成分を全て取り除いたmiPS細胞由来骨組織が、人工骨などに置き換わる新たな医療材料として用いることができるかを検証するものである。申請者らは、マウス人工多能性幹細胞(miPS細胞)、ヒト人工多能性幹細胞(hiPS細胞)から低分子化合物のみを用い、無血清、無フィーダー細胞下で効率的に骨芽細胞に分化する方法を開発した。この誘導法は、生体内における骨芽細胞分化の過程を忠実に再現する方法であるとともに、骨格系前駆細胞、前骨芽細胞、骨芽細胞、骨細胞など、各ステージの細胞が豊富に存在するフェイズを持ち、誘導された骨芽細胞は、骨芽細胞関連遺伝子・タンパクの発現及び骨基質の石灰化という2つの生理的な特徴を有する。その基盤技術を元にin vitroにおけるmiPS細胞からの三次元骨組織を創製するため、三次元培養の足場としてアテロコラーゲンスポンジを用い、miPS細胞をアテロコラーゲンスポンジ内に播種し、骨形成能をin vitroおよびin vivoにおいて評価し、さらにEOG滅菌にて細胞成分の除去を行い、最終的には骨欠損モデルマウスにて骨再生能を有するかを最終目標とし研究を遂行した。
C型肝炎と膜リン脂質過酸化:食品機能成分による肝炎・肝細胞癌の予防

我が国の死因の第一位は悪性新生物(癌)であり、そのうち肝癌による死亡者は年間3万人を超す。肝癌の約80%はC型肝炎ウイルス(HCV)の感染に起因する。現在、国内のHCV感染者は約200万人に昇り、HCV感染による肝癌発症は深刻な社会問題になっている。先に我々は、肝細胞内のオルガネラ膜、とくにミトコンドリア膜を構成するリン脂質の激しい過酸化による遺伝子変異がHCVによる肝発癌の発症にとくに重要であることを、HCVのコア蛋白遺伝子を導入したトランスジェニックマウスを用いてはじめて実証することに成功した(Cancer Res.,61,4365-4370(2001))。そこで本研究は、肝臓の膜リン脂質の過酸化障害を緩和抑制できる食品機能分子を見出し、これをC型肝炎および肝癌の予防に役立てることを目的とし、下記の研究を行った。(1)HCVコア蛋白を高発現する培養肝細胞の作製、C型肝炎予防に向けた食品機能成分のスクリーニング上記のトランスジェニックマウスの作製に使用したプラスミドを、HepG2肝癌細胞に形質転換した。作製したプラスミド導入HepG2は、コア蛋白を高発現し、脂肪滴の出現とともにオルガネラ膜リン脂質の過酸化が誘発された。そして最終的には、アポトーシスを引き起こして死に至った。したがって、このプラスミド導入HepG2を用いることで、HCVによる悪影響(膜脂質過酸化の亢進、コア蛋白の発現、脂肪滴の形成、アポトーシスの誘導)を緩和できる食品機能成分のスクリーニングが可能になった。そこで所有する400点以上にわたる東北地域の様々な農産物からのDMSO抽出物をプラスミド導入HepG2に処理し、機能成分のスクリーニングを行った。その結果、肝細胞のコア蛋白の発現を抑えるなどして膜リン脂質の過酸化を効果的に抑制できる抽出物を数種見出すことができた。(2)活性成分の構造解析とin vivo効能評価上記で見出したDMSO抽出部中の活性成分について、現在、高速液体クロマトグラフ-質量分析装置、各種NMR装置、により化学構造の解析を進めている。この構造解析が終了次第、機能成分をHCVのコア蛋白遺伝子を導入したトランスジェニックマウスに摂取させ、in vivoでの作用を確認する予定である。このように活性成分の構造解析について当初計画からの遅れがあったものの、今後も研究を継続し活性成分の同定につなげ、C型肝炎における肝炎から肝発癌の形成過程の酸化ストレスを緩和できる食品機能成分の確立とその活用を目指している。我が国の肝癌による死亡者は年間3万人を超す。HCV感染による肝癌発症は深刻な社会問題になっている。我々はこれまでに、HCVコア遺伝子を導入したトランスジェニックマウスは、若齢期では変化がないが老齢期(>16ヶ月齢)に入ると、肝細胞癌の形成とともに肝臓の過酸化リン脂質(PCOOH)濃度が著しく増大することを見出した。この意味するところは、HCV感染から肝細胞癌化に至る病変に対して、食品機能成分による肝臓の脂質代謝改善および抗酸化処置の有効性を強く物語った。そこで本研究では、肝臓PCOOHを指標として、C型肝炎における肝炎から肝発癌の形成過程の酸化ストレス(PCOOH増加)を緩和できる食品機能成分を見出し、肝炎・肝癌の予防に役立てることを目的とした。本年度(平成16年度)は培養細胞試験を行い、C型肝炎の酸化ストレスを緩和できる食品機能成分を農産物から検索した。方法として、トランスジェニックマウスの作製に使用したプラスミドをHepG2肝癌細胞に形質転換した。現在、この様なHCVによる悪影響(膜脂質過酸化の亢進、コア蛋白の発現、脂肪滴の形成、アポトーシスの誘導)を緩和できる食品機能成分を農産物からスクリーニングしている。東北地域農産物からのいくつかの抽出物に強い活性が発見されており、これらの抽出物中の活性分子について、化学構造とその作用機構の解析を行っている。

そして最終的には、アポトーシスを引き起こして死に至った。したがって、このプラスミド導入HepG2を用いることで、HCVによる悪影響(膜脂質過酸化の亢進、コア蛋白の発現、脂肪滴の形成、アポトーシスの誘導)を緩和できる食品機能成分のスクリーニングが可能になった。そこで所有する400点以上にわたる東北地域の様々な農産物からのDMSO抽出物をプラスミド導入HepG2に処理し、機能成分のスクリーニングを行った。その結果、肝細胞のコア蛋白の発現を抑えるなどして膜リン脂質の過酸化を効果的に抑制できる抽出物を数種見出すことができた。(2)活性成分の構造解析とin vivo効能評価上記で見出したDMSO抽出部中の活性成分について、現在、高速液体クロマトグラフ-質量分析装置、各種NMR装置、により化学構造の解析を進めている。この構造解析が終了次第、機能成分をHCVのコア蛋白遺伝子を導入したトランスジェニックマウスに摂取させ、in vivoでの作用を確認する予定である。このように活性成分の構造解析について当初計画からの遅れがあったものの、今後も研究を継続し活性成分の同定につなげ、C型肝炎における肝炎から肝発癌の形成過程の酸化ストレスを緩和できる食品機能成分の確立とその活用を目指している。
超臨界流体を用いた電界有機合成の制御

電気二重層の厚みを薄くして、効率よく電解を行わせるためには、超臨界二酸化炭素に支持電解質を高濃度で溶かす必要がある。そこで、いくつかの支持電解質の超臨界二酸化炭素への溶解度の圧力依存性を、分光学的方法により調べた。支持電解質としては、過塩素酸テトラアルキルアンモニウム、テトラフルオロホウ酸テトラアルキルアンモニウム、ヘキサフルオロリン酸テトラアルキルアンモニウム、トリフルオロメタンスルホン酸テトラアルキルアンモニウムなどを用いた。これらのうち、フッ素を多く含む支持電解質は、超臨界二酸化炭素に比較的可溶であった。しかしながら、電解合成に有効な電流値を得ることは困難であった。また、微量の共溶媒を用いることが、支持電解質を溶かすのに最も効果的であった。超臨界二酸化炭素中でのピロールの電解重合を行った。通常の有機溶媒中と、ほぼ同様のピロール膜が形成可能であることが明らかとなった。本実験範囲では圧力の影響は、顕著でなかった。共溶媒として、水を用いたピロールの電解重合を行ったが、この系では電解重合は進行しなかった。本年度は、以下に示す成果が得られた。1光学窓付き高圧電解セルの開発高圧下で電極反応を行い、かつ分光学的手法により反応を追跡できるよう、4つの光学窓を設けた電解セルの設計および製作を行った。セル本体の材質はSUS304で、100x100x100mmの立方体型である。各側面に直径30mmの石英光学窓を設けた。内容積は、約170cm3である。3つの電極を設置できるように、特殊シール型電極を用いた。耐圧は15Mpa、温度制御は、±0.2°C(310K付近)の精度で可能であった。2支持電解質の溶解度と共溶媒非水系溶媒の支持電解質としてよく用いられているテトラアルキルアンモニウム塩は、超臨界二酸化炭素にはほとんど不溶であった。そのため、電気二重層が非常に厚く、通常の電解電圧では、電解合成に有効な電流を流すことは不可能であった。そこで、支持電解質を可溶化するためにジメチルホルムアミドを共溶媒として用いた。共溶媒添加により、電解合成に有効なファラデー電流を効率よく流すことが可能となった。3電解カルボキシル化反応塩化ベンジルを反応基質として用いた、電解カルボキシル化反応につて、現在実験を進めている。この反応の特徴は、超臨界二酸化炭素を反応溶媒かつ反応基質として用いる点にあり、二酸化炭素の固定化としても有用である。電気二重層の厚みは、イオン濃度の平方根に反比例するので、支持電解質を如何に溶かすかが電解合成実現のためのキ-ポイントとなる。今後は、超臨界二酸化炭素に溶けやすい支持電解質の合成および支持電解質を溶かしやすくする反応基質を用いた電解合成についての検討を行う予定である。