hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
胃切除患者の術後骨代謝障害予防のための生活指導プログラム作成に関する基礎的研究

その結果、術前に比較し変化が見られたのは、補正Ca、BAP、ALP、DPDの4項目であった。補正Caは、術後3週目の時点で増加していたが(P=0.0066)、その後減少していた。BAPは術後3か月の時点では有意な変化はなかったが、術後6か月の時点では有意に増加していた(P=0.0209)。ALPおよびDPDは、術後3週間で著明に低下していた(P=0.0001)。しかし、NTx、SOSでは、有意な変化は見られなかった。これらの項目について、術式による差を検討したが、有意差はなかった。一方、術後の離床からの身体活動量や術後の食事開始後の食生活が骨密度に及ぼす影響については、今後さらに追跡調査を行い、検討していくことが必要である。平成13年度は、本年度同様に追跡調査を行う予定である。本研究は,胃切除術を受けた患者の食生活状況や身体活動状況が骨密度に及ぼす影響を明らかにし,生活指導プログラム作成の基礎的資料にすることを目的とする。資料収集は,超音波法による骨密度測定(SOS),骨代謝パラメーター(BAP, ALP, DPD, NTx,補正Ca)の測定,身体活動として歩数測定,食生活状況は食事表記録や質問紙による方法で行った。平成13年度は,対象者34名(男性,平均年齢63.4歳,部分切除術17名,全摘術17名)に対し,追跡調査を実施した。本報告書では,1年間追跡調査が実施できた12名について述べる。その結果,術前に比較し変化が見られたのは,ALP_3,BAP,DPDの3項目であった。骨形成マーカーであるALP_3・BAPはいずれも術後3週目の時点では有意に減少していたが,術後3か月後より増加傾向を示し,術後1年目では術前に比べ有意に増加していた。一方,骨吸収マーカーであるDPDは,術後3週・3か月・6か月のいずれの時期においても有意に増加したまま推移していたが,NTxには有意な変化はなかった。また,骨密度は,術後のいずれの時期においても術前に比べ有意な変化は見られなかった。これらの6項目について,術式・術後の離床時期による差,および離床からの身体活動量による影響を検討したが,有意差はなかった。術後,食事開始後の食生活が骨密度に及ぼす影響については,今後さらに追跡調査を行い,検討していくことが必要である。平成14年度は,本年度同様に追跡調査を行う予定である。胃切除術後は食物貯蔵能力低下による食事量減少、カルシウムの不容化、吸収障害、ビタミンD吸収不良などによって骨代謝障害の3040%が術後1年未満に出現しやすいといわれている。そこで、本研究は胃切除術後の骨代謝の状態を追跡し、食生活状況や身体活動状況の骨密度への影響を調べ、生活指導プログラム作成の基礎的資料にすることを目的とした。骨代謝の状態は、超音波による骨密度測定(SOS),骨代謝パラメータ(BAP,ALP_3,DPD,NTx,補正Ca)の測定を行い、身体活動として歩数測定,食生活状況は質問紙による方法で行った。平成12年度から佐賀医科大学で、平成13年度から産業医科大学で調査を開始した。佐賀医科大学では骨形成マーカーであるALP_3,BAPが術後3週目に有意に減少し,術後3ヶ月目より増加した。骨吸収マーカーであるDPDは有意に増加した。産業医科大学では,6ヶ月・1年目の追跡調査の対象者が11名(13名の内,死亡・協力拒否を除く)であった。その結果は,佐賀医科大学と同様にALP_3,BAPが術後3週目で有意に減少したが,術後3ヶ月目から術前より増加した。しかしDPDは,術後3週目で有意に増加し,3ヶ月目以降は有意に減少した。
N-アセチルグルコサミン-6硫酸化の生物学的意義

N-アセチルグルコサミン-6-スルスルホトランスフェラーゼ(GlcNAc6ST)の3種の酵素、すなわちGlcNAc6ST-1、GlcNAc6ST-2、GlcNAc6ST-3を発現させて特異性を比較した。GlcNAc6ST-1はGlcNAc6ST-2と同様にムチン型コア2糖鎖(GlcNAcβ1-6[Galβ1-3]GalNAc)に働き、両酵素の間に大きな差はなかった。GlcNAc6ST-2はリンパ球ホーミングに関与することが判明しているが、GlcNAc6ST-1については不明である。そこで、GlcNAc6ST-1とフコシルトランスフェラーゼVIIとの二重トランスフェクションを行い、トランスフォームされた細胞がL-セレクチン発現細胞のローリングを引き出すことを見出した。GlcNAc6ST-3はコア2糖鎖にのみ作用するという特異な性質を示した。いっぽう、GlcNAc6ST-2のみがコア3糖鎖(Galβ1-3GalNAc)に作用した。この特異性から、GlcNAc6ST-2が粘液性大腸癌に新たに発現してくる酵素であると結論し、この点はRT-PCRによって確立された。ヒトGlcNAc6ST-1をプロテインAとの融合タンパク質としてTn5細胞でバキュロウイルス系で発現した。精製した組み換え酵素は6硫酸化オリゴ糖の合成、さらにタンパク質に結合したオリゴ糖のN-アセチルグルコサミン残基を6硫酸化する試薬として有効であった。GlcNAc6ST-1遺伝子のノックアウトマウスを作成した。このマウスのGlcNAc6ST-1が完全に欠失していることは、サザンブロッティングとノーザンブロッティングで確認した。ノックアウトマウスは正常に生まれ、目立った異常は示さなかった。現在バッククロスを重ねており、リンパ球ホーミング能との関連について解析を急いでいる。N-アセチルグルコサミン-6-スルホトランスフェラーゼは非還元末端のN-アセチルグルコサミン残基のC-6位に硫酸を転移する酵素である。新規のN-アセチルグルコサミン-6-スルホトランスフェラーゼをESTの情報に基づいてヒトとマウスからcDNAクローニングし、GlcNAc6ST-4と命名した。ヒトではこのmRNAは心臓、脾臓、卵巣で強く発現され、マウスでは肝臓で強く発現された。CHO細胞で発現された酵素はマンノースに結合したN-アセチルグルコサミン残基により良く作用したが、コア2ムチン型糖鎖およびN-アセチルラクトサミンオリゴマーにも作用した。GlcNA6ST-4の分布は既報のN-アセチルグルコサミン-6-スルホトランスフェラーゼ(GlcNAc6ST-1、GlcNAc6ST-2、GlcNAc6ST-3)とは異なっていた。特異性の違いを明確にするため、GlcNAc6ST-1、GlcNAc6ST-2、GlcNAc6ST-3をそれぞれ強発現もしくはプロテインAとの融合タンパク質として分泌させた。上述の基質を用いての酵素活性の測定の結果、4つの分子種のN-アセチルグルコサミン-6-スルホトランスフェラーゼはそれぞれ基質特異性が異なることが判明した。我々がcDNAクローニングしたGlcNAc6ST-1は基質特異性、分布、そしてトランスフェクションした細胞の活性のいずれの点から判断してもL-セレクチンのリガンド形成に関与すると考えられる。GlcNAc6ST-1のゲノムDNAを単離し、ターゲッティングコンストラクトを作り、ES細胞レベルでの相同遺伝子組換法を実施した。また、GlcNAc6ST-1のバキュロウィルス系での大量発現の条件を検討した。

N-アセチルグルコサミン6-スルフォトランスフェラーゼ-1(GlcNAc6ST-1)遺伝子をノックアウトしたマウスを作成するため、この遺伝子をヘテロに欠失したES細胞からキメラマウスを作成し、さらに交配してF1マウスを得た。現在、交配してF2のノックアウトマウスを得る途上である。GlcNAc6ST-1, HecGlcNAcST/GlcNAc6ST-2, IGlcNAcST/GlcNAc6ST-3をいずれもプロテインAとの融合タンパク質として生産し、精製した。この特異性をいくつかのオリゴ糖を受容体として比較し、2つの興味ある知見を得た。まず、GlcNAc6ST-1はGlcNAc6ST-2と同様にムチン型糖鎖であるコア2に作用した。このことはGlcNAc6ST-1はGlcNAc6ST-2と同様にリンパ球のローリングに関与することを示唆する。実際、フコシルトランスフェラーゼVIIとGlcNAc6ST-1のコトランスフェクションにより、この細胞層の上で、L-セレクチンを発現する細胞がローリングすることを確認した。またGlcNAc6ST-2は、調べたスルフォトランスフェラーゼの中でムチン型のコア3糖鎖に作用した。大腸の粘液性アデノカルシノーマには、コア3に作用するスルフォトランスフェラーゼが存在すると報告されている。特異性から、GlcNAc6ST-2が、この酵素に対応すると示唆された。実際、GlcNAc6ST-2は粘液性大腸癌の組織に強く発現され、その隣接する正常組織にはほとんど検出されなかった。GlcNAc6ST-1をバキュロウィルスで発現させて精製した。この酵素を利用してオリゴ糖のGlcNAc末端を6硫酸化し、これに作用するガラクトシルトランスフェラーゼのアッセイに利用した。N-アセチルグルコサミン-6-スルスルホトランスフェラーゼ1(GlcNAc6ST-1)遺伝子のノックアウトマウスを作成した。このマウスのGlcNAc6ST-1が完全に欠失していることは、サザンブロッティングとノーザンブロッティングで確認した。ノックアウトマウスは正常に生まれ、目立った異常は示さなかった。現在バッククロスを重ねており、リンパ球ホーミング能との関連について解析を急いでいる。ヒトGlcNAc6ST-1をプロテインAとの融合タンパク質としてTn5細胞でバキュロウィルス系で発現させた。組み換え体酵素をIgGセファロースカラムクロマトグラフィーで精製した。精製酵素の特異性は哺乳類細胞で発現したGlcNAc6ST-1と同じであった。精製酵素を6-スルホGlcNAcβ1-3Galβ1-4Glcの合成に利用した。産物はMALDI-TOFで同定した。この産物は6-スルホGlcNAcに比べて、マウス大腸ミクロソーム画分のガラクトシルトランスフェラーゼによって、より効率的にガラクトシル化された。一方フィブリノーゲンを脱シアル化および脱ガラクトシル化した後、精製GlcNAc6ST-1とPAPSにより、6硫酸化した。硫酸化に伴ってトロンビンによるクロッティング時間が減少した。脱シルアル化により、クロティング時間は増加することが判明している。すなわち、陰電荷がクロッティング時間の減少に寄与していると考えられる。
原始地球窒素循環の解明:太古代の有機物と流体包有物の窒素同位体組成に基づく解析

本課題の目的は地球初期太古代の地質試料に含まれる極微最の有機窒素と無機窒素の同位体比を決定し、未知であった原始海洋窒素循環を復元することである。しかし太古代の有機物の窒素含有量は低く、従来法では同位体測定が困難であった。前年度は、極微量の有機窒素の同位体分析法の基礎的開発をおこなった。今年度は、西オーストラリアピルバラクラトンに露出する35億年前の海底熱水系の地質試料から分析に最適な試料の選別と有機窒素の同位体測定をおこなった。また流体包有物を含む太古代の石英試料の記載・選別・電解洗浄を行い、流体包有物の溶存イオンの分析をおこなった。太古代の熱水系試料の窒素記録を正しく解釈するため、超好熱性メタン菌が行う窒素固定の同位体分別を測定する必要が生まれた。そこでインド洋中央海嶺から単離された超好熱性メタン菌を使い、窒素分子以外の窒素化合物を除いた培地の中でこのメタン菌を培養し増殖させることに成功した。これと同時に同位体標識した窒素分子雰囲気下でメタン菌を増殖させ、メタン菌が窒素固定を確かに行っていることを確認した。さらに窒素固定酵素が要求する鉄やモリブデンの濃度を変えた培地を用いて、メタン菌の窒素固定速度と同位体分別の関係を調べた。以上からメタン菌の窒素固定に伴う窒素同位体分別を求めた。実験で得られた同位体分別をもとに、地質試料に保存された原始熱水の窒素分子と有機物の窒素同位体比の結果を解釈した。その結果、35億年前の海底熱水系には窒素固定を行う超好熱性のメタン菌が生息した可能性があることが分かった。本課題の目的は地球初期太古代の地質試料に含まれる極微量の有機窒素と無機窒素の同位体比を決定し、未知であった原始海洋窒素循環を復元することである。そこで平成20年度は、極微量の有機窒素の同位体分析法の開発を目的とした。具体的には有機窒素を窒素分子に変換する時のブランクN2量を超微量にするための新しい高真空燃焼ラインを製作した。まずライン自体の真空度を高めるための真空配管の設計をおこない、ターボ分子ポンプで排気することで動的な真空度を10-6torr台にした。まだ有機物の燃焼に使用する試薬の焼きだしや燃焼の温度時間条件を最適化するための基礎実験を多数繰り返し、ブランク量の低減をおこなった。また有機物の炭素同位体比を測定するための真空燃焼ラインも同時に作成し、30億年前の有機物の炭素同位体比を測定した。一方、35億年前と27億年前のさまざまな種類の堆積岩試料にたいして詳細な薄片観察と記載を行い、有機物の窒素同位体分析のためのベストな試料を選別した。選別した堆積岩試料にたいして酸分解を行って有機物を得た。以上から、原始海洋における窒素循環を時間的・空間的に詳しく復元するための基礎的な準備が大部分完了した。
タイ国マングローブ湿地の底生動物群集と種多様性保全に関する調査研究

1.タイ国、サムットソンクラン県クロング・コーンのマングローブ湿地で重点的に調査を行った(調査予定時期に調査予定地が未曾有の洪水にあったため、当初の実施計画を変更して対応した)。マングローブ林の水路沿いに林前面の干潟から林内に向けてライン・トランゼクトを設定し、マングローブ林の外の干潟、マングローブ林前面に苗木を植えて2年経過した干潟、マングローブ林の海側の緑、マングローブ林内に2地点、マングローブ林の陸側の縁辺部の計6地点で植生、気象・水象、底質の状況を調査した。マングローブ林内の相対照度は干潟の数パーセントで、気温、地温ともに干潟より低かった。底土中の地下茎や根などの植物体の乾燥重量は林内において陸側にいくに従って増加したが、枝や葉などのリター量は林の周辺部よりは林の中心部で多かった。底質の土壌の有機物含量と有機態炭素、有機態窒素濃度は干潟より林内で高かったが、C/N比は逆に林内から干潟に向かって増加した。間隙水の窒素およびリンの無機塩類は林内の間隙水中では干潟よりも低かった。このようにマングローブ林内は干潟と比べると底質の状況が大きく異なっていることが明らかになった。データロッガ-を樹齢が十数年のマングローブ林内、植林後2年の場所とオープンな干潟の3ヵ所に設置して、温度の連続記録を再び開始した。平成8年の国際学術調査でデータロッガ-を回収し、1年間の温度変化を解析する。また、クロング・コーンとはマングローブの優占種が異なるトランにおいても動物相の概要観察を行った。2.主調査の結果、林外の干潟では、テッポウエビ科、シャコ科、スナガニ科の甲殻類、多毛類やフネガイ科の二枚貝も多く生息していた。マングローブ林の海側の外縁部の生物組成は干潟と似ていたが、陸側の縁辺部ではオカミミガイ科やアマオブネガイ科の巻き貝が木の幹や枯れた枝などのさまざまな所で見られた。スナガニ科とベンケイガニ亜科のカニ類もマングローブの林内に多く生息していた。マングローブ湿地における生息場所と動物相の対応が明らかになった。3.また、ライン・トランゼクト上の6地点で、コドラート法により底生動物群集の定量的調査を行った。全部で63種の底生動物が採取され、1平方メートル当たりの平均密度は578個体であった。種数と個体数密度は干潟から林内に向けて減少する傾向がみられたが、多様性指数(均等度)は陸側の周辺部の林内で最も高く、海側に向けて低くなる傾向があった。群集組成についてCπを用いクラスター分析を行ったところ、干潟の2地点と林内の4地点がそれぞれのグループを形成し、更に林内では海側・陸側の周辺部と林の中心部の2つのグループに分かれ、それぞれのグループ内で群集組成が類似していたことから、群集構造と環境との対応が見出された。4.養殖地の造成や農耕などによって撹乱されたマングローブ湿地に再植林した後の底生動物群集の再定着の過程について調査する予定でいたが、残念なことに適当な再植林地が得られなかった。しかしながら、2年前に苗木が植林された地点では、樹高が約3mに達しており、それらの樹冠の下では干潟と林内の中間の状態を示していたので、マングローブの成長に伴う環境の変化を解析する適当な地点として、平成8年度の国際学術調査で継続的に調査する予定である。5.主要な動物資源の利用状況を調査したところ、放棄されたエビの養殖地や干潟でフネガイ科の二枚貝(Anadara)の放養が盛んであることが分かった。そこでAnadaraの生息地における生存率と成長の違いを比較するために、干潟からマングローブ林内までのいくつかの地点に、6ヵ月前に殻長の計測を行った稚貝を放し、実験個体群を設定していた。今回この実験区から貝を回収し、生存率と生長量を測定した結果、干潟では生存し成長していたが、林内ではほとんど死亡していた。また、植林した苗木の生育を阻害する要因のひとつとしてフジツボの幹への定着が挙げられている。そこでフジツボの加入・定着および成長過程を調べるために、干潟からマングローブ林内の標高の異なった地点にプラスチック製のポールを1年前と6ヵ月前に設置してあった。今回ポールを回収したところ、フジツボの定着と成長は干潟で大きいことが分かった。

底質の土壌の有機物含量と有機態炭素、有機態窒素濃度は干潟より林内で高かったが、C/N比は逆に林内から干潟に向かって増加した。間隙水の窒素およびリンの無機塩類は林内の間隙水中では干潟よりも低かった。このようにマングローブ林内は干潟と比べると底質の状況が大きく異なっていることが明らかになった。データロッガ-を樹齢が十数年のマングローブ林内、植林後2年の場所とオープンな干潟の3ヵ所に設置して、温度の連続記録を再び開始した。平成8年の国際学術調査でデータロッガ-を回収し、1年間の温度変化を解析する。また、クロング・コーンとはマングローブの優占種が異なるトランにおいても動物相の概要観察を行った。2.主調査の結果、林外の干潟では、テッポウエビ科、シャコ科、スナガニ科の甲殻類、多毛類やフネガイ科の二枚貝も多く生息していた。マングローブ林の海側の外縁部の生物組成は干潟と似ていたが、陸側の縁辺部ではオカミミガイ科やアマオブネガイ科の巻き貝が木の幹や枯れた枝などのさまざまな所で見られた。スナガニ科とベンケイガニ亜科のカニ類もマングローブの林内に多く生息していた。マングローブ湿地における生息場所と動物相の対応が明らかになった。3.また、ライン・トランゼクト上の6地点で、コドラート法により底生動物群集の定量的調査を行った。全部で63種の底生動物が採取され、1平方メートル当たりの平均密度は578個体であった。種数と個体数密度は干潟から林内に向けて減少する傾向がみられたが、多様性指数(均等度)は陸側の周辺部の林内で最も高く、海側に向けて低くなる傾向があった。群集組成についてCπを用いクラスター分析を行ったところ、干潟の2地点と林内の4地点がそれぞれのグループを形成し、更に林内では海側・陸側の周辺部と林の中心部の2つのグループに分かれ、それぞれのグループ内で群集組成が類似していたことから、群集構造と環境との対応が見出された。4.養殖地の造成や農耕などによって撹乱されたマングローブ湿地に再植林した後の底生動物群集の再定着の過程について調査する予定でいたが、残念なことに適当な再植林地が得られなかった。しかしながら、2年前に苗木が植林された地点では、樹高が約3mに達しており、それらの樹冠の下では干潟と林内の中間の状態を示していたので、マングローブの成長に伴う環境の変化を解析する適当な地点として、平成8年度の国際学術調査で継続的に調査する予定である。5.主要な動物資源の利用状況を調査したところ、放棄されたエビの養殖地や干潟でフネガイ科の二枚貝(Anadara)の放養が盛んであることが分かった。そこでAnadaraの生息地における生存率と成長の違いを比較するために、干潟からマングローブ林内までのいくつかの地点に、6ヵ月前に殻長の計測を行った稚貝を放し、実験個体群を設定していた。今回この実験区から貝を回収し、生存率と生長量を測定した結果、干潟では生存し成長していたが、林内ではほとんど死亡していた。また、植林した苗木の生育を阻害する要因のひとつとしてフジツボの幹への定着が挙げられている。そこでフジツボの加入・定着および成長過程を調べるために、干潟からマングローブ林内の標高の異なった地点にプラスチック製のポールを1年前と6ヵ月前に設置してあった。今回ポールを回収したところ、フジツボの定着と成長は干潟で大きいことが分かった。
網膜疾患関連遺伝子の機能解析のための新規CRISPR-Cas9ベクターの開発

近年、遺伝子解析技術の発展により眼疾患の遺伝的背景が急速に解明されつつある。しかし、同定された多くの疾患関連遺伝子の機能解析が十分なされていない。一方、近年、効率的な遺伝子機能解析手法としてCRISPR-Cas9システムによるゲノム編集が注目されている。これを用いて短時間かつin vivoで網膜神経細胞における遺伝子機能を評価する場合、アデノ随伴ウイルス(AAV)を用いてターゲット細胞にシステムを導入することになるが、AAVは搭載可能なインサートサイズが小さいという難点がある。本研究は、CRISPR-Cas9システムによるゲノム編集に必要な各パーツを小型化することにより1つのAAV上に搭載したAll-in-one AAVベクターを作製し、網膜細胞を対象に効率的な遺伝子機能解析を可能にする技術開発を目的とする。まずは、プロモーター配列の小型化を行った。視細胞特異的なプロモーターとしてGRK1プロモーターに着目し、相同性や転写因子結合部位等を加味して、各種の小型化したプロモーター配列を選定し、それにレポーター遺伝子として蛍光タンパク質を組み込んだAAVベクターを作製した。作製したAAVをマウス眼内に導入し、レポータータンパク質の発現を評価した。その結果、93bpの小型化した視細胞特異的プロモーター配列を同定した。さらに、ゲノム編集のためのgRNAの選定を行った。標的遺伝子にGnat1を用い、gRNAを設計・評価し、ゲノム切断効率の良好なgRNAを選定した。続いて、得られたプロモーター配列とgRNAを組み込んだゲノム編集用AAVを作製し、マウス眼内に導入した。その結果、標的部位のゲノム編集を確認し、そのゲノム編集による効果を組織学的、電気生理学的、行動学的に評価することができた。本研究は効率的な遺伝子機能解析の大幅な効率化とともに、遺伝子治療への応用も期待できるものである。当該年度はgRNAの設計とゲノム編集効率の検証を行うとともに、年度後半からAll-in-one AAVベクターの作製に取り組む計画であった。現在までのところ、視細胞の標的遺伝子のgRNAの設計とゲノム編集効率の検証は終了した。また、この過程でgRNAの設計と評価についてのノウハウを習得することができたため、今後は速やかにgRNAの選定を行うことができる。また、All-in-one AAVベクターの作製に重要なプロモーターの小型化も行うことができた。さらにin vivoでのゲノム編集も行っている。現段階において、研究を進める上で大きな問題はなく、おおむね順調に進展していると評価した。今後はマウス網膜でのゲノム編集効率の評価を進めて行く、評価方法として、網膜ゲノム解析、ウェスタンブロット、RT-PCR、免疫組織学的解析に加えて、電気生理学や行動学を用いた視力の測定も行っていく。その過程で改良が必要な事態が生じた場合は、適宜、AAVベクターの改良・改変を行いアップグレードしていく。また、網膜も他の細胞種を標的にしたゲノム編集AAVベクターの開発も行っていく。

今後はマウス網膜でのゲノム編集効率の評価を進めて行く、評価方法として、網膜ゲノム解析、ウェスタンブロット、RT-PCR、免疫組織学的解析に加えて、電気生理学や行動学を用いた視力の測定も行っていく。その過程で改良が必要な事態が生じた場合は、適宜、AAVベクターの改良・改変を行いアップグレードしていく。また、網膜も他の細胞種を標的にしたゲノム編集AAVベクターの開発も行っていく。(理由)AAV作製には多量のプラスミド作製・培養関係の消耗品、また精製過程にはカラムや溶液、濃縮用のカラムも必要であり、クオリティチェックにもSDS-PAGE、ウイルスゲノムの定量、遺伝子発現解析を行う必要があり、関連試薬費として計上した。しかし、当該年度はAAVベクター作製のための条件検討を行っていたこともあり、AAVの消費が想定より若干少なかったため、次年度に繰り越す結果となった。(使用計画)マウスを用いてゲノム編集AAVベクターの評価を行う予定であり、多量のプラスミド作製・培養関係の消耗品、また精製過程にはカラムや溶液、濃縮用のカラムも必要であり、クオリティチェックにもSDS-PAGE、ウイルスゲノムの定量、遺伝子発現解析を行う必要がある。また、使用するマウスについても費用を要する。
肩甲骨3次元運動解析に基づく上肢帯筋骨格系の力学的機能解析

本研究では,上肢挙上時の肩甲骨3次元位置および方位から瞬間回転軸を算出し,それに基づいて肩甲骨回旋筋のモーメントアームを求めた.その結果,上肢挙上中の肩甲骨回転を促す向きにモーメントを発揮可能な状態にあるのは僧帽筋と前鋸筋の下部であることが示された。また、モーメントアームの大きさは上肢挙上に伴い変化し,前鋸筋は上部と下部で相反する運動を発生させる筋束を有していた.本研究では,上肢挙上時の肩甲骨3次元位置および方位から瞬間回転軸を算出し,それに基づいて肩甲骨回旋筋のモーメントアームを求めた.その結果,上肢挙上中の肩甲骨回転を促す向きにモーメントを発揮可能な状態にあるのは僧帽筋と前鋸筋の下部であることが示された。また、モーメントアームの大きさは上肢挙上に伴い変化し,前鋸筋は上部と下部で相反する運動を発生させる筋束を有していた.右肩に既往歴のない健常な成人男性を対象として、上肢挙上における肩甲骨3次元運動の計測実験を行った。電磁ゴニオメータシステムのセンサを胸郭、右肩峰、右上腕に貼付し、肩甲骨面での上肢挙上時の肩甲骨の位置と向きを6自由度で計測した。上肢挙上動作には動作速度と外力を負荷条件として設定した。動作速度は上腕挙上(肩関節外転)の時間をメトロノームでコントロールした。挙上動作は肘を完全伸展の状態で行った。外力は、ウェイトディスクを被験者の手部に固定した。動作速度と外力はそれぞれ3種類ずつ設定し、その組み合わせで9種類の試技を行った。データ解析を行い、現在のところ、低速および外力なしの条件における上肢挙上時の肩甲骨重心3次元運動の特性を明らかにした。その際、肩甲骨の重心位置は骨格モデルにおける体積中心と仮定した。従来の運動の評価方法として、胸郭の座標系に対する肩甲骨重心位置の変化を3次元で記述した。その結果、上肢挙上時の肩甲骨重心は、前後方向への移動は少なく、主に前額面上で2次元的に移動していた。また、肩甲骨の回転軸の向き及び位置を考慮した新たな評価として、ヘリカルアクシス法を用いて3次元の並進運動と回転運動を同時に記述した。さらに、その運動の曲率および捩率を算出した。その結果、任意の瞬間における肩甲骨重心は、螺旋を描くように移動していることが示された。これは、肩甲骨の3次元運動に関与する筋骨格系の作用によるものと考えられる。しかし、回転軸の向きや位置は時々刻々と変化するため、それに伴う重心点の並進運動のみを観察すると2次元的な運動になると推察される。健常な成人男性を対象にした上肢挙上における肩甲骨の3次元動作解析データを用いて、肩甲骨の3次元回転運動に関わる筋のモーメントアームを検討した。対象とした筋は、胸郭に起始を持ち肩甲骨に停止する僧帽筋、小胸筋、菱形筋、前鋸筋とした。各筋における筋束の走向は、既存の筋骨格モデルを各被験者にスケーリングして求めた。モーメントアームの算出には、肩甲骨の3次元運動を解析してヘリカルアクシスを求め、それを瞬間回転軸とした。この肩甲骨の瞬間回転軸を用いて、上肢挙上動作中の各筋のモーメントアーム、および、肩甲骨の運動への力学的貢献を検討した。その結果、各筋のモーメントアームの大きさは、上肢挙上に伴って変化した。また、僧帽筋、小胸筋、菱形筋において、同一筋内の全ての筋束は、肩甲骨の回転に対し同様の働きをしていた。なお、僧帽筋は肩甲骨の回転方向に、小胸筋と菱形筋は回転方向とは反対向きにモーメントを発揮する状態であった。これに対し、前鋸筋では筋束によって肩甲骨回転への貢献が異なっていた。前鋸筋下部の筋束は肩甲骨の回転方向にモーメントを発揮する状態で、上部の筋束は反対向きにモーメントを発揮する状態であった。従って、上肢挙上における肩甲骨の回転には、僧帽筋と前鋸筋下部の働きが重要であると考えられる。また、小胸筋、菱形筋と前鋸筋上部は、肩甲骨の回転運動とは反対向きにモーメントを発揮する状態であったが、肩甲骨、および、その回転軸の位置と向きの決定因子として機能していると推察される。従来、筋の萎縮や機能不全の状態などから、肩甲骨周辺筋の力学的機能は推定されていた。本研究によって、上記のように肩甲骨の3次元回転軸を基にモーメントアームを算出することにより、肩甲骨の3次元回転運動に対する各筋の力学的機能が定量的に示された。バイオメカニクス当初計画していた、上肢挙上の負荷条件である動作速度および外力が肩甲骨の3次元運動に与える影響の解析について十分に達成されていない。実験の継続と共に、上肢挙上時の負荷条件の力学的影響を解析する。また、2年目に予定していた通り、詳細な筋骨格モデルを用いて、肩甲骨の3次元運動に対する筋骨格系の機能を検討する。円滑な予備実験等のために、一時的に計測機器を借用できたため。実験継続のため、計測機器を購入する。
合成ガスからの液体燃料の製造に関する研究

合成ガスからの各種液体燃料の選択的合成のための触媒開発を目的として研究を行い下記の成果を得た。【i】)冨永博夫(東大工)F-T反応の一次生成物のオレフィンが金属/ゼオライトの二元機能触媒としての改質作用を受け選択的にイソパラフィンを与えることを明らかにした。また触媒活性の経時変化を調べると共に、失活原因とその防止について検討した。【ii】)乾智行(京大工)メタノールをエチレンとプロピレンへ定量的に変換するFe-シリケート触媒、プロパンなどの低級パラフィンから約70%の選択率で芳香族炭化水素を合成するGa-シリケート触媒を開発した。【iii】)岩沢康裕(東大理)担持超薄膜素材を担体としたPd金属触媒及び性質の異なる種々の酸化物担体上に固定化したRuクラスター触媒において、構造、物性と触媒作用との関連を見出した。【iv】)新山浩雄(東工大工)コバルトカルボニルを固定化した触媒を用いオレフィンのホモロゲーション、オキソ反応をF-T反応に重畳させて、生成物の炭素数分布を制御することが可能となった。【v】)村上雄一(名大工)PSRA法による分子論的理解に基づいて触媒の開発を行い、希土類酸化物とRu金属触媒を複合化して、オレフィン選択性および長鎖炭化水素選択性の高い新しい複合触媒を得た。【vi】)八嶋建明(東工大理)ブタンから芳香族炭化水素を合成するのに有効なGa/HZSM-5触媒の作用を検討し、含浸法でGaを担持したものが結晶性ガロシリケートよりも有効であることを明らかにした。【vii】)藤元薫(東大工)スラリー反応器で担持コバルト触媒の工学的検討を行ない、50Å以下の小孔径をもつ触媒では細孔内に生成物の拡散が律速的となり、みかけ活性が低下すると同時にオレフィンの2次反応が進行することを明らかにした。【viii】)菊地英一(早大理工)鉄超微粒子触媒が液相F-T合成において高活性を示し、金属Kを超音波分散・添加すると生成物選択性が変化し、また、活性劣化の原因である触媒の酸化が抑制されることがわかった。
代数多様体のガウス-マニン系と、そのl進コホモロジーでの類似

昨年における研究計画にあげた課題において、今度は、特に、代数的サイクルに関連する部分、合流型超幾何関数の行列式について進展を見た。代数的サイクルについては、ゲルファント、カプラノフ、ゼレビンスキーによる、超幾何関数の級数表示から由来する関係式に関して、これらの例について、特に研究を行なった。それらの関係式が代数的対応により由来することがわかった。現在この方向での一般化について、トーラス埋め込みの言葉で整理中である。2つ目の合流型超幾何関数の行列式については、斉藤恭司氏によって研究された。オシラトリー積分と関連をもち、さらにヘシアン行列式によりexplicitな表示を持つことが、示された。オシラトリー積分についても、今後の研究課題である。
扁平上皮癌細胞のテロメラーゼ活性とMMPと細胞接着分子は転移の指標になるか

1 LIM細胞(低転移株)からHIM細胞(高転移株)への誘導,および腫瘍細胞継代に関連する転移巣の形成放射線医学研究所から恵与された直後のNR-S1を初代株すなわちLIM細胞としてin vivo継代を行ったが,移植されたLIM細胞が腋窩リンパ節に転移巣を形成するまでに平均75日間を要し,転移巣の大きさは平均7x8mmであった.また,初代の転移形成率は5匹中2匹(40%)であり,腫瘍死に至るまでの期間は転移形成個体において114日であった.12継代目からは初代に比しリンパ節転移巣形成に要する期間が有意に短縮し(平均40日),12継代目ではその大きさは8x10mmであり,転移巣形成率は100%であった(n-5).13継代目での腫瘍死に至る期間は初代に比し有意に短縮し,64日であった.転移巣は腫瘍細胞を移植した部位とは明らかに分離されており,連続性は認められなかった.転移は腋窩あるいは鼡径リンパ節に認められ,肺あるいは肝臓には少なくとも肉眼的に転移を認めなかった.2 LIMとHIM細胞膜上の細胞接着分子について1)CD44の発現;LIM細胞における発現は平均蛍光強度47.3,15代目のHIM細胞では132.1であった.20代目のHIM細胞では84.7であった.2)LFA-1の発現;LIM細胞における発現は平均蛍光強度24.2,15代目のHIM細胞では73.4であった.20代目のHIM細胞では73.3であった.3)ICAM-1の発現;LIM細胞における発現は平均蛍光強度35.3,15代目のHIM細胞では54.1であった.20代目のHIM細胞も同様であった.4)VCAM-1の発現;LIM細胞における発現は平均蛍光強度26.7,15代目のHIM細胞では32.3であった.20代目のHIM細胞もほとんど変化が無かった.3 LIM細胞とHIM細胞の活性型MMP-2とMMP-9について(1)MMP-2;ほとんど活性型は認められなかった,4ゼラチンザイモグラフィーによるgelatinase活性の確認LIM細胞,HIM細胞は活性型gelatinaseの存在を示した.LIM細胞ではMMP-2をほとんど認めないがMMP-9の活性は認められた.HIM細胞では強いMMP9活性を示し,MMP2活性も認められた.5 LIM細胞とHIM細胞のテロメア長についてLIM細胞,HIM細胞ともに20Kbp以上を示したが,HIM細胞のテロメア長のsouthern blottingのバンドは広く,短いテロメア長をもつ細胞の混在が見られた6 LIM細胞とHIM細胞のテロメラーゼ活性について双方の細胞にテロメラーゼ活性が認められたが,TRAP法では定量的差は認められなかった.1 LIM細胞(低転移株)からHIM細胞(高転移株)への誘導,および腫瘍細胞継代に関連する転移巣の形成放射線医学研究所から恵与された直後のNR-S1を初代株すなわちLIM細胞としてin vivo継代を行ったが,移植されたLIM細胞が腋窩リンパ節に転移巣を形成するまでに平均75日間を要し,転移巣の大きさは平均7x8mmであった.また,初代の転移形成率は5匹中2匹(40%)であり,腫瘍死に至るまでの期間は転移形成個体において114日であった.12継代目からは初代に比しリンパ節転移巣形成に要する期間が有意に短縮し(平均40日),12継代目ではその大きさは8x10mmであり,転移巣形成率は100%であった(n-5).13継代目での腫瘍死に至る期間は初代に比し有意に短縮し,64日であった.転移巣は腫瘍細胞を移植した部位とは明らかに分離されており,連続性は認められなかった.転移は腋窩あるいは鼡径リンパ節に認められ,肺あるいは肝臓には少なくとも肉眼的に転移を認めなかった.2 LIMとHIM細胞膜上の細胞接着分子について1)CD44の発現;LIM細胞における発現は平均蛍光強度47.3,15代目のHIM細胞では132.1であった.20代目のHIM細胞では84.7であった.2)LFA-1の発現;LIM細胞における発現は平均蛍光強度24.2,15代目のHIM細胞では73.4であった.20代目のHIM細胞では73.3であった.3)ICAM-1の発現;LIM細胞における発現は平均蛍光強度35.3,15代目のHIM細胞では54.1であった.20代目のHIM細胞も同様であった.4)VCAM-1の発現;LIM細胞における発現は平均蛍光強度26.7,15代目のHIM細胞では32.3であった.20代目のHIM細胞もほとんど変化が無かった.3 LIM細胞とHIM細胞の活性型MMP-2とMMP-9について(1)MMP-2;ほとんど活性型は認められなかった,4ゼラチンザイモグラフィーによるgelatinase活性の確認LIM細胞,HIM細胞は活性型gelatinaseの存在を示した.LIM細胞ではMMP-2をほとんど認めないがMMP-9の活性は認められた.HIM細胞では強いMMP9活性を示し,MMP2活性も認められた.

5 LIM細胞とHIM細胞のテロメア長についてLIM細胞,HIM細胞ともに20Kbp以上を示したが,HIM細胞のテロメア長のsouthern blottingのバンドは広く,短いテロメア長をもつ細胞の混在が見られた6 LIM細胞とHIM細胞のテロメラーゼ活性について双方の細胞にテロメラーゼ活性が認められたが,TRAP法では定量的差は認められなかった.1.自然発生マウス扁平上皮癌株化細胞のNR-S1親株からの低転移性株と高転移性株サブクローンの作製1) NR-S1高転移性株:NRS1高転移性株はかなりの高い頻度(殆ど100%)で肺転移,リンパ節転移を起こすことが明らかになり,腫瘍細胞接種後1ヵ月以内に腫瘍死をした.2) NR-S1低転移性株:NR-S1株をin vitroで10数代継代培養すると低転移性株が誘導されることが明らかになった.このサブクローンはマウスに接種後1ヵ月を経ても他臓器,あるいはリンパ節に転移を来さないものであった.2.腫瘍細胞のMMPの発現3.細胞接着分子の発現1) ICAM-1は30%の転移株に見られた.2) LFA-1の発現は高転移,低転移株ともに見られなかった.4. Telomerase活性の発現高転移株にも低転移株にも認められた.1.自然発生マウス扁平上皮癌株化細胞のNR-S1親株の低転移性株と高転移性株サブクローンの作製1)NR-S1高転移性株:NR-S1高転移性株はかなりの高い頻度(殆ど100%)で肺転移,リンパ節転移を起こすことが明らかになり、腫瘍細胞接種後1ヵ月以内に腫瘍死した.2)NR-S1低転移性株:NR-S1株をin vitroで10数代継代培養すると低転移性株が誘導されることが明らかになった.このサブクローンはマウスに接種後1ヵ月を経ても他臓器,あるいはリンパ節に転移を来さないものであった.3)NR-S1高転移性株に於いてin vitroで継代している途中で,時折転移能を減弱或いは喪失する場合も見られた.マウスの免疫能に影響されるのかも知れない.2.腫瘍細胞のMMPの発現3.細胞接着分子の発現1)ICAM-1は30%の転移株に見られた.2)LFA-1の発現は高転移,低転移株ともに見られなかった.4.Telomerase活性の発現高転移株にも低転移株にも認められた.自然発生マウス扁平上皮癌株化細胞NR-S1をin vivoでリンパ節転移巣を選択的に植え継ぎ,20代を継代してselectionをかけて得た低転移性株と高転移性株との比較1.細胞接着分子の発現高転移株,低転移株ともにtelomere lengthは20Kbp以上で差は認められず,昨年のtelomeraseの検討結果と照らし合わせると,telomerase依存性にtelomere lengthがmaintainされていることが示された.昨年の結果と比較すると,継代を重ねselectionを続ける事により腫瘍細胞の形質は変化することが示された.
四肢運動・物理療法の毛細血管血流への影響

リハ治療では、疾患や障害に合わせ、運動強度や物理療法の種類や強さを設定する。近年開発された毛細血管顕微鏡観察装置では非侵襲的に毛細血管血流速度が定量化できる。この臨床的意義を検討した。健常人の手指冷水負荷後毛細血管血流速度は皮膚温の改善とともに上昇した。姿勢保持や介入困難な脳性麻痺症例では障害側手指の毛細血管血流速度低下を認めた。糖尿病では毛細血管の狭小、変形などの形態学的異常と、有意の毛細血管血流速度低下が示された。糖尿病の有酸素運動では、毛細血管血流速度が改善し微小血管循環の治療への有用性が示された。初年度(23年度)研究ではJMC社毛細血管血流観察装置M320の運用や研究手法を検討した。この機器は非侵襲で染色などの前処置をせず、人の爪上皮部の毛細血管血流を赤血球の移動で劇的に観察記録でき、非常に興味深いものである。しかし11秒間の静止を必要とし、患者により不随意運動など記録動画の解析に誤差が生じ実際の測定にはなお困難が多い。運用上の研究で最良の画質での動画解析できるよう、デジタルビデオDV規格720×480ピクセル30コマ/秒をDVテープや大容量外部メモリーに音声付動画(実験者・被験者の声も記録)で保存し精度を高める研究に時間を要した。被検者の観察姿勢、観察時間、非侵襲検査(サーモグラフィ、サーミスター、血圧・加速度脈波計による血管弾性度、心拍数周波数解析、電流知覚閾値など)を併用計測した。倫理的には、昨年の健常人の手の冷水負荷に加え、交感神経ブロックが可能な光線療法やエルゴメータと呼気ガス分析装置を用いた漸増運動療法について計画書を作成し倫理委員会承認を得た。障害患者に対する臨床研究は、昨年倫理委員会の承認を得た県内A病院倫理委員会に新しい計画書の元で2年目の認可を得た。共同研究者のほか、本研究に専念する後期大学院生1名TW氏、昨年度に引き続き本研究を卒業研究とする3名の学部学生、2名のゼミ学生に役割分担し共同研究を進めた。その結果、皮膚温度と毛細血管血流速度・血流量・血管径について、星状神経節光線療法や有酸素運動強度により血流速度・血流量の改善が得られた。健常人では呼気ガス分析による詳細な運動強度との比較ができた。障害患者では、痙縮・拘縮など運動機能低下例での手指温低下や血管弾性度低下との関連性が示された。1年度成果と合わせ、国内学会発表、海外(欧州Thermology学会)発表、医学会誌に原著・研究速報として掲載された。糖尿病患者の治療には、栄養指導と有酸素運動が重要である。近年、非侵襲性に手指爪上皮部毛細血管を顕微鏡観察、録画し、PCの動画解析で赤血球の移動速度(血流速度)を定量する手法が報告された。非侵襲性の末梢毛細血管観察装置、サーモグラフィを用い、自転車エルゴメーターによる糖尿病患者の有酸素運動前後で手指爪上皮部の毛細血管の形態観察、毛細血管血流速度を定量した。II研究方法と対象:糖尿病患者と健常人を対象とした(本学倫理委員会:承認番号11035、A病院倫理委員会:承認平成23年3月3日、平成24年3月31日)。対象者を室温25°Cに順化し、手指爪上皮部毛細血管を末梢毛細血管観察装置により血流速度を定量し、比較検討を行った。III結果および考案:糖尿病患者の毛細血管の形態は、短く細い毛細血管、上行脚、下降脚の区別が難しい交叉した毛細血管、複雑な走行を示す毛細血管が観察された。糖尿病患者15例の毛細血管血流速度(76.9±12.2 μm/s)は、健常人30例の毛細血管血流速度(93.0±14.5 μm/s)より有意に低値を示した。健常人7例に有酸素運動後の毛細血管血流速度(133.1±2.2 μm/s)は、運動前(124.6±3.4 μm/s)より有意の増加を示した。糖尿患者27例の有酸素運動後の毛細血管血流速度108.8±29.4 μm/sは、運動前の毛細血管血流速度104.2±31.5 μm/sより有意な増加を示した。手指温32.6±2.9°Cは、運動前の手指温30.4±3.1°Cより有意な上昇を示した。有酸素運動前の細い毛細血管の運動後の拡張や毛細血管血流速度の改善が観察され、患者が対面で同時に理解できるものであった。糖尿病患者のサーモグラフィでは、有酸素運動前、手指尖部での温度低下を示したが、運動後、指尖部からの温度上昇が観察され、末梢循環の改善が示された。

糖尿病では毛細血管の狭小、変形などの形態学的異常と、有意の毛細血管血流速度低下が示された。糖尿病の有酸素運動では、毛細血管血流速度が改善し微小血管循環の治療への有用性が示された。初年度研究では、JMC社毛細血管血流観察装置M320の運用や研究手法を検討した。本機器はブレ補正ソフトウェアにより11秒間の動画解析が可能であるが、フォーカスのずれ、患者の不随意運動など実際の測定にはなお困難が多い。そのため最良の画質での動画解析となるよう、デジタルビデオDV規格720×480ピクセル30コマ/秒をDVテープやハードディスク、メモリーに顕微鏡動画を音声付(計測中のサーモグラフィ操作など実験者・被験者の声も記録)で保存し・バックアップ体制を整えた。実験恒温環境25°C湿度50%を整備し、さらに別系統で温度湿度をモニターした。験者・被検者の観察姿勢、時間、併用する非侵襲検査(サーモグラフィ、サーミスター、血圧・加速度脈波計による血管弾性度、心拍数周波数解析、電流知覚閾値など)を計測する。健常人については、安静、冷水負荷など低負荷での毛細血管動態計測のための本学倫理委員会の認可を受けた。障害者(児)については、主に安静時の毛細血管血流速度や非侵襲のサーモグラフィ・加速度脈波計測について、県内A病院での倫理委員会の認可を得た。代表・共同研究者のほか、この研究のみに専念する後期大学院生1名TW氏、この研究を卒業研究とする2名の学部学生、2名のゼミ生を確保し役割分担し共同研究を進めた。その結果、皮膚温度と毛細血管血流速度・血流量・血管径について、健常人の冷水負荷の成果や患者を含めたデータでは血圧やHbA1cなどとの血流速度・血流量の相関性が得られ、国内発表、海外発表、医学会誌に原著・研究速報として掲載された。後半は、2年目の詳細な研究のため、運動負荷試験(エルゴメータや呼気ガス分析装置を用いた漸増運動強度)や温熱療法、光線療法による交感神経ブロック作用との実験環境、非侵襲検査の検討を進めた。研究発表では主に23年度(1年目)の成果を学会発表と論文投稿し複数の業績を残すことができた。それを基礎にすすめた24年度(2年目)研究では、星状神経節光線療法や有酸素運動強度により血流速度・血流量の改善が得られた。健常人では呼気ガス分析による詳細な運動強度との比較ができた。障害患者では、痙縮・拘縮など運動機能低下例での手指温低下や血管弾性度低下との関連性を示し、国内学会発表、海外(欧州Thermology学会)発表、レフリーの厳しい医学会誌に研究速報や原著として掲載された。健常人では、運動強度を呼気ガス分析による有酸素・無酸素運動強度との詳細な末梢循環との対応を検討できた。非侵襲検査とは言え、障害患者さんに対する疲れ、姿勢、検査時間の短縮ができ、罹病機関や生活習慣との関連性の検討ができ、さらに3年目の研究の方向生を見直すことができた。健常人を対象とした条件設定(室温・湿度や、精神負荷)を一定にし、温熱・運動療法による実験について倫理委員会の承認を得て、冷水負荷試験などの検討をのべ50人程度に行い、学会誌に論文発表した。臨床的検討については、県内A病院の障害児(障害者)の静的な条件について、同病院の倫理委員会の承認を得て、非侵襲的なサーモグラフィや脈波・血圧検査と、毛細管血流の観察を9名まで左右差などの検討し、国内学会2回、国際学会の一般演題として発表し、追加したデータについては2年目に国際学会一般演題として応募審査中である。健常人と、協力を得られた患者の比較については、HbA1cや血圧などの共通のデータや血圧・BMI,脈波周波数解析、サーモグラフィなどについての研究速報を審査のある医学誌に受理され、掲載された。
歴史的煉瓦造建築物の長期保存のための評価手法の確立

近年,明治・大正時代に建設された煉瓦造建築物の歴史的価値が認識され,文化財の指定を受けるものが増加してきた。しかし,同建築物を長期に亘って健全な状態で保存するに当たっては,構造体を構成する煉瓦や目地材料,さらにはそれらを組み合わせた組積体の物性に関する基礎的なデータの収集が不可欠である。本研究では,各種煉瓦造建築物に使用されている煉瓦を対象とした物性に関する調査・実験を実施し,その結果に基づいて長期保存に適した補修工法の選定を行うための評価手法を確立することを目的として以下の研究を行った。まず,煉瓦造建築物の長期保存の可能性を評価するに際して把握しておくべき煉瓦の物性に関する基本的資料を得ることを目的に,国内各地において採取した煉瓦単体を対象とした材料実験を行い,製造期による煉瓦品質の変遷の一端ならびに耐久性の観点からの各種物性を明らかにした。その結果,製造年代が下るに伴う,煉瓦の圧縮強度およびヤング係数の増加,耐凍結融解性の向上,気孔率の減少,乾湿繰返しによる長期的なひずみの傾向を明らかにすることができた。また,超音波伝播速度によって推定したヤング係数と,これまでの研究によって得られた諸物性との関係について比較検討したところ,煉瓦単体の各種物性間に明確な関係を見出すことは困難であったが,長期保存においては,煉瓦単体の圧縮強度の高度化ならびに毛細管やムーブメントの低減化などが効果的であることが判った。また,煉瓦造建築物の保存において一般的に行われている煉瓦壁の目地非充填部の注入補修に着目し,これによる力学性状改善効果を確認する目的で,煉瓦の材質および目地の調合比を変化させ,目地部に設けた間隙に各種補修材料を注入した煉瓦組積体の一軸圧縮試験および一面せん断試験を行った。その結果,組積体の材質による破壊過程の相違や,注入補修材料による高い強度改善効果を確認することができた。現在,世界の多くの粘土焼成煉瓦造建築物には,その歴史的価値から重要な文化財として指定されているものも多い。わが国においては明治期に多くの同建築物が生産されたが,関東大震災を境に生産されなくなり,現在では,文化財などとして保存要求のある同建築物も多い。しかし,保存の方針を決定するに当たって同建築物の構工法や材料に関する基本的資料が整理されていないため,未だに適切な保存方法が不明確であることも事実である。本研究では粘土焼成煉瓦造建築物の長期保存の可能性を評価するに際して把握しておくべき煉瓦の物性に関する基本的資料を得ることを目的に,中国地方・九州地方・東海地方において採取した同建築物の躯体を構成する煉瓦単体17種類を対象として,製造期による煉瓦品質の変遷の一端ならびに耐久性の観点からの各種物性を一軸圧縮試験他により明らかにした。実験対象煉瓦には文化財として指定されている建築物に使用されているものも一部含まれている。その結果,製造年代が下るに伴い,煉瓦の圧縮強度・ヤング係数は増加し,最大ひずみは減少するという傾向が確認され,煉瓦は低強度・高変形能力の煉瓦から高強度・低変形能力のそれへと変化していることが判った。さらに,超音波伝播速度を測定し,これまでの研究によって得られた圧縮強度,耐凍結融解性,空隙特性ならびに乾湿ムーブメントなどの諸物性との関係について耐久性の観点から比較検討した。その結果,煉瓦単体の各種物性間に明確な関係を見出すことは困難であったが,長期保存の観点から,その基本として煉瓦単体の圧縮強度の高度化,ならびにムーブメントや毛細管の低減化などが効果的であることが確認された。

近年,明治・大正時代に建設された煉瓦造建築物の歴史的価値が認識され,文化財の指定を受けるものが増加してきた。しかし,その建築物を長期に亘って健全な状態で保存するに当たっては,同時代に製造された煉瓦の品質は多種多様であるがゆえに,構造体を構成する煉瓦単体や目地材料,さらにはそれらを組み合わせた組積体の物性に関する基礎的なデータの収集が不可欠である。本研究では,各種煉瓦造建築物に使用されている煉瓦を対象とした物性に関する調査・実験を実施し,その結果に基づいて長期保存に適した補修工法の選定を行うための評価手法を確立することを目的として,以下の2項目について研究を行った。1.歴史的煉瓦造建築物に使用されている煉瓦の物性調査文化財に指定されている煉瓦造建築物では,試験体を採取することが困難な場合が多い。このことから,超音波試験機による伝播速度の測定を行い,各種煉瓦のヤング係数の推定を行った。その結果,同ヤング係数とこれまでに測定を行った気孔率・最大膨張ひずみとの間の高い相関性を確認することができた。また,煉瓦の基本的物性の一つである日常想定外力としての乾湿ムーブメントの把握を目的とした長期に亘る乾湿繰返し実験を行った。その結果,乾湿の繰返しによる各種煉瓦のひずみの傾向を明らかにすることができた。2.目地補修を施した煉瓦組積体の力学性状改善効果について煉瓦造建築物の保存において一般的に行われている煉瓦壁の目地非充填部の注入補修に着目し,これによる力学性状改善効果を確認する目的で,煉瓦の材質および目地の調合比を変化させ,目地部に設けた間隙に各種補修材料を注入した煉瓦組積体の一軸圧縮試験および一面せん断試験を行った。その結果,組積体の材質による破壊過程の相違や,低粘度かつ流動性の大きい補修材料による高い強度改善効果を確認することができた。