hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
過栄養によるエネルギー代謝破綻を標的とする抗メタボリックシンドローム研究

非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)について、高脂肪・高糖食餌による栄養性脂肪肝を基盤とし組織酸素供給不足状態を間欠的に負荷(睡眠時無呼吸症候群に近似)することで惹起させたNASH [特許第5109134]モデルを用い病態進展機転の解明と、ポリアミンの抗NASH作用のプロファイル化を図った。その結果、NASHにおける、グアニン塩基のニトロ化変性、ミトコンドリアエネルギー代謝活性を低下させる核タンパク質ヒストンH3メチル化亢進を招く変化、代謝性酸化ストレス亢進、肝臓の脂質合成の亢進、酸化ストレスと炎症を繋ぐ転写因子の活性化および慢性炎症の惹起とポリアミンによる影響を明らかにできた。I.グアニンの8位ニトロ化定量ELISA法: 8-ブロモグアノシンから8-ニトログアノシン(8-NO2G)を合成し、次に、8-NO2Gのリボース部分とウシ血清アルブミン(BSA)結合させた8-NO2G_BSA体[市販の抗ニトログアノシン抗体で認識する構造]を合成した。正常対照および病態進展におけるニトロ化変性の定量評価のために、高感度化の条件最適化を図っている。II. NASH病態モデル【特許第5109134】の病態進行に対するポリアミン経口投与による効果の検討と作用機序の追究評価:平成25年度は、メタボ関連生活習慣病に対する創薬シーズとして着目しているポリアミンについて、非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)進行リスク低減機能の評価動物実験を実施した。被験群として8群、対照群[齧歯類用飼料MF給餌]、脂肪肝群[コリン欠乏高脂肪(CDHF)給餌]、NASH群[4週間CDHF給餌による脂肪肝形成後6週間の間歇的低酸素負荷]、NASH+スペルミン経口投与[25, 75mg/kg/日]群、NASH+スペルミジン[18, 50mg/kg/日]群、NASH+スピルリナ群[6g/kg/日]群とNASH+ピオグリタゾン[5mg/kg/日]群、NASH+スピルリナ群[6g/kg/日]を設けた。NASH進行リスク低減効果は、スピルリナ>ピオグリタゾン>スペルミジン>スペルミンの順であった。NASH進行リスク低減機効果の実証により、作用機序の解明に進めている。NASH病態モデルは、脂肪過剰蓄積状態への間欠的低酸素負荷誘発の肝炎・肝硬変モデルであり、ミトコンドリアでのエネルギー代謝障害、酸化ストレス亢進や慢性炎症が相互に関連し病態を増悪化修飾させていくことを明らかにしており、被験剤は酸化ストレス-慢性炎症のクロストークを遮断投与していた。また、NASHにおける脂質合成酵素と解糖系酵素などの蛋白発現の亢進を実証し、栄養エネルギー代謝の変調と異所性脂肪の沈着との関連を示した。◆非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)病態動物【特許第5109134】について、ニトロ化ストレスー核H1消失ーエピジェネティック(EG)変調ーミトコンドリアエネルギー代謝に着目し検討し、次の結果を得てメタボリックシンドローム(MS)疾患に帰結する過栄養応答の発現変調を明らかにできた。・NASH病態におけるニトロ化ストレス変性:グアノシンなど構造にグアニン塩基を含む生体構成分子のニトロ化変性体(8-NO2G)に対して、実験動物試料中8-NO2G定量が可能な感度のELISAを構築した。これによる8-NO2G変性の有意な上昇検出で、非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)病態で惹起されるニトロ化ストレス変性を明らかにした。・NASH病態動物肝臓の核におけるヒストン1(H1)消失:NASH動物の肝核画分におけるH1の著明な消失を明らかにした。・肝ミトコンドリア呼吸活性:ミトコンドリア呼吸活性の指標となるCOXIVの減少を突止めた。・LSD1: LSD1(ヒストンH3低メチル化酵素。阻害によるミトコンドリアエネルギー代謝亢進をもたらし、MS性の生活習慣病の有効性に注目)活性のNASH病態での変化については検討を進めている。◆NASH病態進行予防機能を発揮するポリアミンの標的分子の探索・解明:MS性の生活習慣病の進展の共通基盤として、インスリン抵抗性-ミトコンドリア栄養エネルギー代謝性酸化ストレス-慢性炎症のメビウスの輪を強く想定している。慢性炎症で惹起されるニトロ化変性のNASHでの惹起、加えてNASHに対するピオグリタゾンに遜色ないポリアミンの有効性から、インスリン抵抗性への影響を、HOMA-IRおよびインスリン抵抗性惹起および炎症性サイトカインネットワークの司令塔として機能するTNF-α量の変化を検討した。インスリン抵抗性および異所性脂肪沈着を招く栄養エネルギー代謝センサーの変調がNASHで惹起していることおよびポリアミンによる是正効果を実証できている。生活習慣病肝発現型疾患である非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)について、高脂肪・高糖食餌による栄養性脂肪肝を基盤とし組織酸素供給の間欠的不足(睡眠時無呼吸症候群に近似)により惹起させたNASH [特許第5109134]モデルを用い病態機転の解明と、有望な抗MS機能性化合物と考えたポリアミンの作用機序追究により、NASH病態における変化(下記110)ならびにこれら変化に対するポリアミンによる是正作用とその程度に呼応するNASH病態進展抑制強度の結果を得て、環境因子[高脂肪・高糖に偏った食餌と組織酸素供給不足]がもたらすNASH作動原理【ミトコンドリア代謝に関わるエピジェネティック変調⇒生体内ミトコンドリアエネルギー代謝活性

↓,ミトコンドリア電子伝達系の不調=ミトコンドリア障害/エネルギーセンサーの失調⇒エネルギー代謝異常: ATP産生↓,脂質新生↑,食事性酸化ストレス,炎症タンパク誘導】を解明した。1NASH推定診断基準と確定診断基準による評価によるポリアミンによる有効性。2グアニン塩基を含む生体構成分子のニトロ化変性体(8-NO2G:炎症性関連疾患、がんや加齢に伴うがん発生に大きく寄与する因子の指標)の著明な上昇.2核タンパク質ヒストンH1消失. 3ミトコンドリアエネルギー代謝活性を低下させる核タンパク質ヒストンH3 (H3)メチル化度を制御する酵素活性変化.4肝ミトコンドリアの栄養エネルギー代謝機能. 5肝ミトコンドリアの栄養エネルギー代謝性酸化ストレス亢進.6酸化ストレス-炎症性蛋白誘導に機能するNF-κB活性化. 7炎症性蛋白の著明な誘導. 8白血球の活性化・肝臓への浸潤.9細胞内エネルギーのセンサーの活性低下. 10肝臓で脂質合成を促進的に制御する包括的転写因子の活性上昇.ポリアミンのNASH有効性は以上の病態進展因子変動の抑制を介すと考えられる。非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)について、高脂肪・高糖食餌による栄養性脂肪肝を基盤とし組織酸素供給不足状態を間欠的に負荷(睡眠時無呼吸症候群に近似)することで惹起させたNASH [特許第5109134]モデルを用い病態進展機転の解明と、ポリアミンの抗NASH作用のプロファイル化を図った。その結果、NASHにおける、グアニン塩基のニトロ化変性、ミトコンドリアエネルギー代謝活性を低下させる核タンパク質ヒストンH3メチル化亢進を招く変化、代謝性酸化ストレス亢進、肝臓の脂質合成の亢進、酸化ストレスと炎症を繋ぐ転写因子の活性化および慢性炎症の惹起とポリアミンによる影響を明らかにできた。本課題の目的は、A過剰栄養性肝代謝異常-相対的酸欠-脂肪貯留-酸化ストレス-炎症-組織リモデリング-メタボリックシンドローム関連疾患(MS)進行における、抗MSの新たな治療標的として、栄養性肝代謝異常・炎症をもたらすEG変調の分子基盤を、酸化ストレス、ニトロ化ストレス、ヘム(鉄)、核ヒストン修飾に着目し解明する。B抗MSに有望な化合物として選定したポリアミンについて、NASH病態でのエピジェネティック(EG)変調による栄養代謝・生理機能の破綻に対する制御性を詳らかにし、生活習慣病の予防、治療への利用の可能性を学術的に解明し、ポリアミンの創薬シーズ発展性を裏付ける応用研究を発展させる。の以上である。このため、H26年度において研究計画とした【NASH病態モデルについて、MS疾患に帰結する過栄養へのEG制御と病態進展に関わる因子との関連を解析することで、MS疾患防御の標的を探究する。これにより、EG制御と抗酸化・抗炎症に基づく代謝症候群の進行予防食品の開発のための評価実験系を確立する。
RIコ-ン貫入試験装置の開発

近年、地盤の性状を正しく把握するために、原位置試験を有効に利用しようとする趨勢にある。これに伴い、従来から主として行われてきた標準貫入試験では得られなかった、より精緻な地盤情報を探知できるような試験法が模索されている。そこでわれわれは、三成分コ-ン貫入試験機内部にRI線源と検出器を内蔵したRIコ-ン貫入試験装置を新たに開発した。RIコ-ンは、地盤の含水量を測定するシステムを有する水分コ-ンと、他盤の密度を測定するシステムを有する密度コ-ンの2種類よりなる。水分コ-ン、密度コ-ンともにRI計数率比と水分量、密度との間に一義的な関係を有し、地盤の検層を正確に行えることを明らかにした。このことから、RIコ-ンによって、コ-ン先端抵抗、コ-ン周面摩擦、過剰間隙水圧の3成分に加えて、貫入と同時に深さ方向に連続的に計測される地盤の水分量および密度分布より、地盤の圧密度、初期応力状態等の評価が可能となり、地盤調査にとって非常に有効な試験法であることを示した。そして数箇所の粘土地盤における原位置試験に適用し、RIコ-ンによる地盤の含水量および密度の検層結果が、同地点でサンプリングした試料を用いた室内含水量、密度試験の結果と良好な一致を示すことを報告した。2.石炭灰埋立地盤をSCPによる締固め前後にRIコ-ン貫入試験装置を用いて検層し、コ-ン貫入抵抗、含水比および密度検層の結果に基づいて締固め効果の検討を行った。その結果、砂層、石炭灰層については締固め効果が大きく、地盤の強度増加が顕著であることがわかった。また石炭灰層を中心に行われたサンプリング試料を用いた室内密度試験結果と密度コ-ン検層結果とは、固く締固められた状態を除いて概ね一致し、RIコ-ンが石炭灰層の検層に対しても有効であることがわかった。本年度は、2種類のRIコ-ン貫入試験装置を制作した。すなわち、従来の三成分コ-ン貫入試験装置内部にRI水分計を設置した水分コ-ンと、RI密度計を設置した密度コ-ンである。原位置試験に適用するためには、精度の高い較正試験によってRIカウントと含水量および密度との関係を求めておく必要がある。そこで、室内土槽を用いた較正試験を実施した。試料としては、粗粒礫、細粒礫および山砂を用いた。これにより、水分コ-ン、密度コ-ンに対してそれぞれ較正曲線を求めた。次に、新たに開発したRIコ-ンを原位置試験に適用した。実験を行なった現場は、阪神高速道路甲子園埋立地(A)、阪神高速道路梅田入路跡(B)、関西高速鉄道片福大川工事現場(C)の3カ所で、いずれも沖積粘土層を対象としてコ-ン貫入試験を実施した。水分コ-ンはすべての現場で実施し、密度コ-ンはC地点についてのみ実施した。RIコ-ンの計測結果との比較のため、AとC地点については貫入地点の近傍でシンウォ-ルサンプリングを行ない、試料の含水比と密度を測定した。またB地点については、過去の土質試験結果と比較することによりチェックを行なった。その結果、含水比の比較的低いB,C地点ではRI計測結果と実測結果は良く一致するものの、高含水領域にあるA地点の場合、水分コ-ンによる計測結果は実測含水量を過小に評価する傾向を示した。

現在、粘土系材料を用いた較正試験の追加、含水量測定に対する塩分濃度の影響、コ-ン周辺地盤の貫入時の乱れ、砂質地盤への適用性といった課題が残されており、さらに検討することが必要である。RI線源と放射線検出器を三成分コ-ン内部に設置したRIコ-ンを新たに開発し、三成分コ-ンによって従来求められていた3つの成分に加えて、コ-ン貫入と同時に地盤の水分量、および密度の深さ方向の分布を連続的に計測することにより、地盤の初期応力、含水比、間隙比といった情報を現場試験によって求める方法を提案した。製作したRIコ-ンは、地盤の水分量を計測する水分コ-ンと密度を計測する密度コ-ンの2種類である。また実地盤への適用に際して、精度の高い較正試験を実施する必要があるため、室内土糟を用いた較正試験を行い、水分コ-ン、密度コ-ンに対してそれぞれの較正曲線を求めた。実際の作業としては、本RIコ-ンを用いて大阪近辺の三地点(甲子園地点、梅田地点および京橋地点)を選定し、沖積粘土層において原位置貫入試験を行った。また、隣接地点よりシンウォ-ルサンプラ-を用いて不撹乱試料の採取を行い、含水比および湿潤密度を測定し、原位置試験デ-タより計算した値との比較検討を行い、本RIコ-ンの適用性を確認した。さらに室内実験として、RIを用いた密度測定装置により、コ-ン貫入に伴う砂地盤の密度分布の変化を測定し、ゆるみ領域の発達パタ-ンに及ぼす相対密度や粒径の影響を調べた。以上により、砂質地盤は標準貫入試験に、粘土地盤は室内試験に大きく依存していた土質調査が総合的かつ簡便に実施でき、地盤情報も深さ方向に連続的に得られるため、サンドシ-ムや地盤内の不均質といったマクロファブリックもかなり正確に捉えることができる。その結果、基礎地盤の設計に際し、精緻な解析手法に適合した精度で確度の高い地盤デ-タを提供できるようになると考えられる。
発見・診断が遅れた先天性難聴児の認知言語機能と病態生理

軽度・中等度の難聴児の聴覚言語・認知能力の発達の過程と,聴力および補聴との関係を調査した.その結果,補聴を適切に早期に開始し,長期間継続することで,言語発達に良好な影響を与えることが明らかになった.先天性中等度感音難聴児は,重度の感音難聴児と比べ,平衡機能障害を合併する例は少なかった.先天性盲聾児は,バランスおよび運動発達の著しい遅滞があり,それらの中枢性の代償作用の機能も遅滞していた.軽度・中等度の難聴児の聴覚言語・認知能力の発達の過程と,聴力および補聴との関係を調査した.その結果,補聴を適切に早期に開始し,長期間継続することで,言語発達に良好な影響を与えることが明らかになった.先天性中等度感音難聴児は,重度の感音難聴児と比べ,平衡機能障害を合併する例は少なかった.先天性盲聾児は,バランスおよび運動発達の著しい遅滞があり,それらの中枢性の代償作用の機能も遅滞していた.1.難聴は、先天性の障害の中では最も頻度が高い疾患であるが、難聴の程度が軽度から中等度である場合、高度難聴児に比し難聴の発見・診断が遅れる傾向にある。このような軽・中等度の難聴児は、これまで耳鼻科においても一般的にもあまり注目されず、研究対象とはなっていなかった。この軽・中等度の難聴児に対し、聴覚言語・認知能力の発達の過程と、聴力および補聴との関係を調査し、適切な補聴の早期開始および長期間の継続が、言語発達に良好な影響を与えることを見いだした。その上で、新生児聴覚スクリーニングが一般的となるなかで、今後増加が見込まれる、早期に発見される中等度難聴の乳児への、適切な対処・治療方法について、考察をおこなった。2.所属研究機関を訪れる難聴児の聴力レベル・補聴器装用開始時期・言語能力について調査を行った。特に重度の難聴児においては、人工内耳医療が適切な時期に行われると、その言語発達面のみではなく、社会的な面においても非常に有用であることを、あらためて確認した。3.先天性難聴児の平衡生理機能について,従来の平衡機能検査法にVEMP検査を加え調査をおこなった。先天性の重度感音難聴児においては、重度の平衡機能障害を合併する割合が高いことがわかった。そのなかでも、特に先天性の盲聾児においては、先天性重度感音難聴児や先天性重度視覚障害児以上に、バランスおよび運動発達の著しい遅滞がみられることが判明した。それらの中枢性の代償作用の機能について考察を行った。1.先天性難聴児の平衡生理機能について、調査をおこなった。先天性の中等度の感音難聴児においては、重度の感音難聴児と比べ、平衡機能障害を合併する例は少ないことがわかった。一方、先天性の重度の盲聾児においては、先天性重度感音難聴児や先天性重度視覚障害児以上に、平衡機能の低下および運動発達の著しい遅滞がみられることが判明し、その対処法を検討する重要性があらためて認識された。2.幼小児における難聴のリスクファクターとして、低出生体重、未熟児があることは以前よりよく知られているが、新生児医療が進歩した現在でもリスクとなるのか知りたいと考え、低出生体重児における聴力像を調査した。その結果、高度難聴を認めた例、中等度の難聴を認めた例、成長に従い聴力検査結果が改善した例、逆に難聴が悪化する例と、症例によって様々な結果を示した。低出生体重児には、重篤な他疾患を合併する例が多数あり、その影響が考えられた。低出生体重児においては、満期産児以上に、定期的な聴力の評価の継続、個々の症例に合わせたコミュニケーション手段の選択など、適切な対処が必要であると考えられた。3.中等度難聴の原因の一つである小耳症の、外耳道形成術後の感染について調査を行った。多くの形成外科においては、現在でも術後感染を理由に外耳道形成術を勧めていないが、今回の調査の結果、一過性の感染は約半数に存在したものの、長期の感染例は認められなかった。術式の選択および術後処置を注意深く行えば、術後感染のコントロールは十分可能であると考えられ、小耳症の聴力改善のためには、外耳道形成術も当然視野に入れるべきであると考えられた。
小児・配偶者・高齢者に対する虐待の法医病理学的証明に関する研究

各種虐待の法医病理学的証明法の開発を目的として,まず高齢者虐待例の胸腺・副腎重量を対照例と比較したところ,重量に有意差を認めなかった。しかしながら,虐待期間が3ヶ月未満の虐待例の副腎重量は対照例に比して有意に増加していた。次に,各種臓器に浸潤する白血球数を検討したところ,特に肺・肝臓において虐待例で有意に増加しており,高齢者に対する身体的虐待の法医病理学的証明法として有用である可能性が示唆された。1.Myeloperoxidase (MPO)をマーカーとした白血球動態の比較検討広範な外傷及び続発した外傷性ショック・出血性ショックのマーカーとして注目されているMPOに対する抗体を用いた免疫組織化学によって,各臓器に浸潤した白血球数を明らかにすることを試みた。まず,65歳以上の高齢者の腎臓標本を用いて,200倍視野で左右60視野ずつ計120視野について糸球体内,間質内の染色陽性細胞数を数え,白血球浸潤の程度を検討した。外傷面積の広い例(体表面積の13%以上)5例では平均484(標準偏差104)個の染色陽性細胞を認め,外傷面積の狭い対照例(体表面積の10%以下)5例の平均233(標準偏差81)個に比して0.5%の有意水準で統計学的に有意の高値を示した。したがって,MPOをマーカーとして免疫染色標本を検討すれば,外傷が各臓器に及ぼす影響の程度が間接的に明らかになり,特に高齢者への身体的虐待の有無や程度を推定する補助的検査法になる可能性が示唆されたと考える。今後例数や検査臓器数を増やして検討を進めるとともに,児童虐待例についても検討したいと考える。2.実際の解剖例における高齢者虐待の診断への応用身体的・経済的虐待が原因で縊死自殺したことが疑われた高齢者の解剖例について,前記MPO免疫染色を用いて腎臓内(糸球体内,間質内)の白血球浸潤の程度を検討したところ,計379個の染色陽性細胞を検出した。本例には体表面積の約25%にわたる新旧混在する広範な皮下出血や表皮剥脱を認めたことに加え,MPO陽性細胞数が前記対照例の平均233個と比べて高値を示したことからも,生前高度の身体的虐待を被っていたことが推定された。1.Myeloperoxidase (MPO)をマーカーとした白血球動態の比較検討MPOは広範な外傷及び続発した外傷性ショック・出血性ショックのマーカーとして注目されている。小児・高齢者に対する身体的虐待によって白血球が各臓器に浸潤するか否かをMPOをマーカーとした免疫組織化学によって検討した。小児虐待においては,心臓,肺,肝臓,腎臓ともにMPO陽性細胞数が対照例に比して有意に高値を示した。高齢者虐待においては,肺,肝臓内のMPO陽性細胞数が対照例に比して有意に高値を示した。したがって,虐待にみられる広範かつ新旧混在した外傷によって,白血球が各臓器内に浸潤し,臓器機能に影響を与える可能性が示唆されたと考える。2.高齢者虐待に基づく胸腺・副腎の変化に関する検討小児虐待によって胸腺の退縮が起こることはよく知られている。今回,高齢者虐待による胸腺・副腎重量の変化を検討した。胸腺・副腎の重量,相対重量(副腎重量/体重,副腎重量/身長)のいずれも,虐待例・対照例の間に有意差を認めなかった。しかしながら,副腎の重量,相対重量を虐待期間別に検討したところ,3か月以上虐待例では有意差を認めなかったものの,3か月未満虐待例ではいずれも対照例に比して有意に高値を示した。組織病理学検査では,虐待例において副腎皮質の特に束状帯に得酸性細胞が対照例よりも増加し,細胞内の脂肪量が低下している所見が認められた。おそらくは虐待ストレスに基づいて糖質コルチコイドの形成が増加し,材料とたるコレステロールの含量が減少したためと考える。
副血行路の発達促進因子の解明

1.生体現象の連続観察,並びに冠動脈繰り返し閉塞システムの確立。雑種成犬をペントバルビタールで麻酔し、人工呼吸下に清潔手術操作を行い、左心室内に植え込み型血圧計,前下行枝と回旋枝領域の心内膜下に局所心室壁運動を記録するための超音波微小クリスタルを各一対留置し、それぞれの心外膜側に心電図用電極を縫着した。回旋枝に血流プローブとカフ型閉塞器を囲繞し閉胸した。手術から回復後、無麻酔,無拘束下に生体現象を昼夜を問わず連続測定する為4チャンネルFM/FM送受信装置を開発した。即ち超小型4チャンネル増巾器とFM送信機をバックパック法によって犬に背負わせた。これらの信号(左心室圧,2か所における局所壁運動,心電図)はモニターで観察すると同時にデータレコーダにも記録した。心筋虚血の持続時間が副血行路の発達にどの様な影響を与えるか検討する為、15秒間と2分間の冠動脈閉塞をそれぞれ4分毎と30分毎に反復した。この為、冠動脈閉塞をモーターに連動したカフ型閉塞器で行い、コマンドをAM/AMテレメトリーシステムで供給した。2.心筋虚血持続時間の副血行路発達に及ぼす影響。一日の累計冠動脈閉塞時間は等しく一回当りの冠動脈閉塞持続時間の異なる短時間の反復虚血刺激を、(1)2分間冠閉塞を30分間隔で繰り返すグループ(第一群)と(2)15秒の冠閉塞を4分間隔で繰り返すグループ(第二群)について行った。尚、第二群では副血行路の発達度を評価するため、一日一回2分間の冠動脈閉塞を行った。第一群11頭は125-478(3-11日)回の冠動脈閉塞で副血行路が発達した。第二群7頭では3500-5450回(1116日)冠動脈閉塞を繰り返しても副血行路機能は改善しなかった。即ち、15秒の虚血では生じる心筋機能異常が軽度であるので、血管新生の刺激として無効と考えられた。
血液レオロジーの起源：単体から二体、多体の相互作用の包括的理解へ

本研究では、マイクロ流路内で赤血球の多体流れの速度や密度の制御を実験的に実現するマイクロ流体デバイスを開発し、血液レオロジーのメカニズムを探る。前年度はマイクロ流体デバイスの設計・作製および、これを用いた実験を行った。これより、流路の軸に沿った主流とは垂直な方向への赤血球の輸送が生じることを発見し、その密度(面積分率)依存性の解析から中間的な密度での流れで主流垂直方向への輸送がピークを持つことがわかった。本年度はこの結果を踏まえ、その流れの詳細な構造の密度依存性と、単一赤血球の粘弾性特性との関連を精査した。流れの詳細な構造として、主流と垂直な方向に沿った赤血球速度の空間相関に注目した。様々な密度の流れを解析することで、低密度から中密度では4回回転対称の空間相関が、より高密度では等方的な正の空間相関が得られた。4回回転対称の空間相関は赤血球を追い越す流れが作る双極子型の流れ場に由来するが、等方的な正の空間相関は赤血球が高密度のクラスターを形成し、流れ場を介さない排除体積相互をしているためと考えられる。実際に、双極子型の流れ場に乗った流速の空間相関は粒子間距離rに対して(1/r)^2に比例するが、高密度の場合の空間相関ではこの形から外れる傾向が得られた。また、相関関数や動径分布関数の解析から、高密度の場合には相関長や結晶性が大きく上昇する結果も得られた。また、単一赤血球の粘弾性特性との関連として粒子の変形形状を調べたところ、粒子周りでの変形の空間分布は2回回転対称の構造をもつことがわかった。現在これらの結果についてまとめている。この目標に向け、本年度は血球細胞を粒子サイズと変形能から選別するフィルター構造、粒子濃縮のためのバイパス構造を持ったマイクロ流路を設計し、ある程度の範囲で任意の流速や任意の粒子密度で擬二次元面内を流れる赤血球多体系を実現するマイクロ流路を作製した。さらに、このマイクロ流路を用いた実験で得られた赤血球多体流の動画から多数の赤血球の時々刻々の各位置を得る解析プログラムを作成した。解析結果から、赤血球密度がある程度高くなると流路に沿って流れる主流に直交する方向に赤血球の輸送が生じることがわかったため、これを流体相互作用による流れの乱れとみなしてこの輸送を定量した。このような主流と直行する方向への流れによる輸送は、通常の均一流体の層流では起こらず、多粒子分散系に特徴的な赤血球間に働く流体相互作用に由来するふるまいである。これを低密度から血流の赤血球密度を超える高密度まで解析することで、赤血球の密度に依存した多体流れの乱れを定量的に得ることができた。また、次年度はこの密度依存性と単一赤血球の粘弾性特性との関連を精査する予定であるが、この準備として本年度はマイクロ流路内精密マニピュレーション(Ito et al., Sci. Rep. (2017))を応用したマイクロ流路内形状ゆらぎ解析を行う実験システムを構築した。これより、流路内を流れる単一粒子赤血球の曲げ弾性係数や粘性係数を得られるようになり、さらに赤血球自身のサイズに匹敵する大変形との相関も得られた(Ito et al., MEMS2018 (2018))。翌年度の実験計画の遂行に向け、新たな流路の設計や作製も行っている。本研究課題は、初年度に実験システムの構築と解析の着手、最終年度である次年度に包括的な実験データの取得と解析および結果のとりまとめを行い、計二年で完了予定である。現在までに、当初の研究計画に準拠して実験システムと解析プログラムの構築が進んでいる。

また、単一赤血球の粘弾性特性との関連として粒子の変形形状を調べたところ、粒子周りでの変形の空間分布は2回回転対称の構造をもつことがわかった。現在これらの結果についてまとめている。現在までに実験システムの構築と実験結果を取扱う主要な解析プログラムの作成を行い、赤血球多体流れについて位置と速度の密度依存性を得た。次年度はこれを発展させ、多体流における個々の赤血球の形状解析など、変形能の効果を取り入れた解析を行う。また、ゆらぎ解析を組み合わせた二体衝突の実験と解析を新たに行う予定である。これらの結果をとりまとめ、赤血球多体流れの理解を深める。前年度に必要な物品や旅費に使用した結果生じた端数であり、今年度にフォトレジスト(単価80,000円程度)等、実験に必要な消耗品代として使用する。
2D/3Dレジストレーション法を用いたステントレスインプラント手術システムの開発

本研究では、ハーフミラーおよび赤外線トラッキングシステムを用いることで、実際の術野とインプラントシミュレーションデータをスーパーインポーズし、また術者の顔の動きにより、画像を操作できるインプラント手術支援装置を構築することができた。本装置により、インプラント埋入手術時に実際の骨形態やVRによるシミュレーション画像をリアルタイムで重ね合わせることが可能となり、より安全でかつ作業効率の高いインプラント手術支援システム構築への可能性が示唆された。歯列形態の分析や歯列と顔面の統合を行う際.歯列模型の3次元データを使用する。しかし,レーザ計測では歯列模型を複数方向から分割計測し,合成することで死角部分を補う必要があり,合成時の煩雑な作業や誤差などの問題点があった.そこでX線CTによる歯列模型計測の有用性を評価することを目的とし,3次元構築したデータの形態再現性,3次元形状のCT値による影響について検討を行った.まず、閾値の違いが石膏歯列模型の3次元構築の精度に及ぼす影響について検討した.上顎石膏歯列模型をCT装置を用いて計測した.得られたDICOMデータを3次元ボリュームレンダリングソフトウェア(VGStudio MAX1.1, Volume Graphics)を用い0,200,600,1000,1400の5種類のCT値を閾値として3次元構築した後,STLデータに変換した.次にこのデータを3次元モデリングリングシステム(PHANToM DESKTOP, SensAble Technologies)に取り込み,CG像上で歯列間の距離を求め,歯列模型をデジタルノギスで計測した値と比較し,形態再現性や寸法精度を検討した.その結果CT値1000において3次元像の計測値は模型実測値の99.61±0.47%と最も近い値を示した.以上の結果から,石膏歯列模型の寸法を最も正確に再現するためには,CT値=1000を選択するのが良いと考えられた.またマイクロCTを用いて各種インプラント体の計測を行い、当大学で主に用いているインプラント体の3次元データの取得を行った.[目的]実際の術野とインプラントシミュレーションデータをスーパーインポーズできるインプラント手術支援システムを構築することで、自然な感覚で映像を見ることができ、必要な情報を術者がリアルタイム得ることにより、より安全でかつ作業効率の高いインプラント手術が行なうことが可能となる。今回、ハーフミラーを用い、実際の術野とインプラント埋入手術シミュレーション画像とを同時に重ね合わせることのできるシステムの構築を目指した。[方法]レジストレーション用モニターの製作本システムは患者の術野にコンピュータ上でシミュレーションした画像をスーパーインポーズする必要がある。そのため、ハーフミラーを用いて画像を患者の術野に投影するための装置の開発を行った。表示装置は、透過率30%のアクリル板を水平に、液晶モニターを45度で設置することでホログラフィーとしてCADモデルが投影されるように作製した。[結果]ハーフミラーを用いた表示装置を用いてホログラフィーとして表示することにより、CADモデルと患者の口腔を重ね合わせることが可能となり、ステントを用いることなく、術前のインプラン埋入シミュレーション通りの手術を行える可能性が示唆された。
“つなぐ”ICT技術者の育成を目的としたIoT体感アクティブラーニング教材の開発

本研究では,高専生向けにIoTを体感する教材を開発し,学内講座を実施した.1.研究目的IoT開発では,技術領域が広く,異なる分野を“つなぐ"役割ができるICT技術者が不可欠となる.本校の情報電子工学科ではハードウェア,ソフトウェア,通信の基礎を習得可能であるが,学生はそれぞれを独立した技術と捉えがちである.そこで,それらを統合的に考える力が必要であることを学生自らが気づき,関心を高めることを目的とするアクティブラーニング教材の開発を行う.2.研究方法IoTを体感する教材を開発し,学内講座を実施する.その結果を基に改良するとともに,教材の適用対象の拡大を検討する.教材は,ブレッドボードとRaspberry Pi,およびWebサーバ経由のタブレット端末で模型の踏切を作動するもので,回路の作成,制御と遠隔アクセスでIoTを体感させ,各技術のつながりとそのインタフェースを意識させるものである.3.研究成果研究計画の通り実施した.成果は以下の通りである.(1)教材開発と高専生向け学内講座の実施:情報電子工学科の3年生(1回90分,全7回), 4年生(3日間連続,合計10時間)を対象に実施した.アンケート結果は「IoTに関心を持った」など,良好であった.結果を基に改良(レベル別の対応など)を行った.(2)教材の応用と展示:本教材を応用し,作成した模型の電車と踏切を「情報電子工学科の学習内容で作成できる実例」としてオープンキャンパスの学科展示で紹介した.(3)適用対象の拡大を検討:初学者(高専1, 2年生)や中学生でも学べるように,プログラミング言語をScratchに置き換えることを検討した.しかし,全体を認識しづらく,本教材には適切でないとわかった.今後の課題として,他の制御対象を検討する.初学者向けは言語を変えずに本教材の内容を簡略化した.本研究では,高専生向けにIoTを体感する教材を開発し,学内講座を実施した.1.研究目的IoT開発では,技術領域が広く,異なる分野を“つなぐ"役割ができるICT技術者が不可欠となる.本校の情報電子工学科ではハードウェア,ソフトウェア,通信の基礎を習得可能であるが,学生はそれぞれを独立した技術と捉えがちである.そこで,それらを統合的に考える力が必要であることを学生自らが気づき,関心を高めることを目的とするアクティブラーニング教材の開発を行う.2.研究方法IoTを体感する教材を開発し,学内講座を実施する.その結果を基に改良するとともに,教材の適用対象の拡大を検討する.教材は,ブレッドボードとRaspberry Pi,およびWebサーバ経由のタブレット端末で模型の踏切を作動するもので,回路の作成,制御と遠隔アクセスでIoTを体感させ,各技術のつながりとそのインタフェースを意識させるものである.3.研究成果研究計画の通り実施した.成果は以下の通りである.(1)教材開発と高専生向け学内講座の実施:情報電子工学科の3年生(1回90分,全7回), 4年生(3日間連続,合計10時間)を対象に実施した.アンケート結果は「IoTに関心を持った」など,良好であった.結果を基に改良(レベル別の対応など)を行った.(2)教材の応用と展示:本教材を応用し,作成した模型の電車と踏切を「情報電子工学科の学習内容で作成できる実例」としてオープンキャンパスの学科展示で紹介した.(3)適用対象の拡大を検討:初学者(高専1, 2年生)や中学生でも学べるように,プログラミング言語をScratchに置き換えることを検討した.しかし,全体を認識しづらく,本教材には適切でないとわかった.今後の課題として,他の制御対象を検討する.初学者向けは言語を変えずに本教材の内容を簡略化した.
非完備市場経済モデルと財政・金融政策の有効性

本研究では、非完備市場経済における経済政策として、1986年のGeanakoplos and Polemarchakisによる「金融資産(再)配分政策」及び1995年のPanによる「今期実質所得移転政策」の相互関係や有効性について考察した。Geanakoplos and Polemarchakisは、価値基準財証券経済において、市場均衡をパレート改善する「金融資産(再)配分政策」が必ず存在することを示し、また、Panは、実物資産経済において、すべての制約的効率配分がなんらかの「今期実質所得移転政策」によって達成可能であることを示している。まず、政策の目的を「制約的効率配分」を達成することとし、実物資産経済における両政策の有効性について得られた結果を述べる。定義上、「金融資産配分政策」によってもすべての制約的効率配分が達成可能である。しかし、「金融資産配分政策」実現集合は、「今期実質所得移転政策」実現集合を含む形で大きいことがわかる。すなわち、制約的効率配分集合⊂今期実質所得移転政策実現集合⊂金融資産配分政策実現集合、となっており「金融資産配分政策」には意味のない選択肢が多いことが分かる。また、政府の金融資産配分後、自発的な資産取引を禁じる必要があり実行上の問題が指摘できる。一方、一定の実物資産に加え、なんらかの貨幣資産が存在する経済においては、均衡配分の非決定性という性質が生じる。この状況においては、「今期実質所得移転政策」では政策の効果が予測不能という問題が生じてしまう。一方、「金融資産配分政策」によって、政府が実物資産のみを利用した形で実物移転を行うと少なくとも非決定性は解決される。効率性の改善についてはケースによるが、例えば、不確実性がすべてサンスポットによるものであって実物的安全資産も存在するような経済では、「金融資産配分政策」によってあるパレート最適配分(ワルラス配分)は必ず達成可能であることがわかる。以上の点をまとめた論文を執筆中である。
分子動力学法による,ペロフスカイトへのアルミナの固溶効果

地球の下部マントルに多量に存在するペロフスカイトは,アルミナ成分A1203を一定量固溶していると考えられている.しかしながらこの物質は合成が容易でなく,物性データの蓄積は限られている.本研究では,ペロフスカイトにアルミナ成分が固溶した際の結晶の物性への影響を分子動力学(MD)計算によって調べた.アルミナ成分を含んだペロフスカイトのMD計算を行うためには,あらかじめ一定量のAl(3+)粒子を結晶内に分布させておく必要がある.本研究では,MgSi03結晶(Pbnm)を基準に,1)結晶中のMg(2+)粒子とSi(4+)粒子とを無作為に同数抽出し,それらを全てAl(3+)粒子に置換するという方法,および,2)局所的な電荷の中和を満たすように,隣接したMg(2+)粒子とSi(4+)粒子のペアを選び出しそれを2個のAl(3+)粒子に置換する方法,の2通りのやり方で固溶体を作成した.これら2つの固溶体モデルのうち後者の方がエネルギー的にごくわずかに安定化していたが,両方の計算結果に大きな違いはなく,以下の特徴的な性質が両者に共通して見られた.1.常温常圧下では,結晶中のAl濃度が増すにつれて格子体積が増大する.これは常温常圧下における粉末X線回折実験の結果(e.g.,Irifune et al.,1996;Kubo,1999)と調和的である.2.圧力か上がり4050GPa程度になると,体積のAl濃度依存(上記1)がほとんどみられなくなる.3.Al濃度の高い結晶ほど圧縮されやすくなる(体積弾性率が小さくなる)傾向がある.この傾向は,高圧X線回折実験(15GPa以下で測定)の結果(久保たち,1999;Zhang and Weidner,1999)と定性的に調和的である.しかしながら,この傾向は圧力の上昇とともに小さくなっていく.4.この系における混合の過剰エンタルピーは正である.地球の下部マントルに多量に存在するペロフスカイトは,アルミナ成分A1203を一定量固溶していると考えられている.しかしながらこの物質は合成が容易でなく,物性データの蓄積は限られている.本研究では,ペロフスカイトにアルミナ成分が固溶した際の結晶の物性への影響を分子動力学(MD)計算によって調べた.アルミナ成分を含んだペロフスカイトのMD計算を行うためには,あらかじめ一定量のAl(3+)粒子を結晶内に分布させておく必要がある.本研究では,MgSi03結晶(Pbnm)を基準に,1)結晶中のMg(2+)粒子とSi(4+)粒子とを無作為に同数抽出し,それらを全てAl(3+)粒子に置換するという方法,および,2)局所的な電荷の中和を満たすように,隣接したMg(2+)粒子とSi(4+)粒子のペアを選び出しそれを2個のAl(3+)粒子に置換する方法,の2通りのやり方で固溶体を作成した.これら2つの固溶体モデルのうち後者の方がエネルギー的にごくわずかに安定化していたが,両方の計算結果に大きな違いはなく,以下の特徴的な性質が両者に共通して見られた.1.常温常圧下では,結晶中のAl濃度が増すにつれて格子体積が増大する.これは常温常圧下における粉末X線回折実験の結果(e.g.,Irifune et al.,1996;Kubo,1999)と調和的である.2.圧力か上がり4050GPa程度になると,体積のAl濃度依存(上記1)がほとんどみられなくなる.3.Al濃度の高い結晶ほど圧縮されやすくなる(体積弾性率が小さくなる)傾向がある.この傾向は,高圧X線回折実験(15GPa以下で測定)の結果(久保たち,1999;Zhang and Weidner,1999)と定性的に調和的である.しかしながら,この傾向は圧力の上昇とともに小さくなっていく.4.この系における混合の過剰エンタルピーは正である.地球の下部マントルに多量に存在するペロフスカイトは,アルミナ成分Al203を一定量固溶していると考えられている.しかしながらこの物質は合成が容易でなく,物性データの蓄積は限られている.本研究では,分子動力学(MD)計算によって,ペロフスカイトにアルミナ成分が固溶した際の結晶学的・熱力学的・弾性的性質の変化を予測するとともに,結晶内の原子配置がこれらの諸物性に及ぼす効果を考察する.本年度は,MgSiO3結晶(Pbnm)を基準に,(Mg+Si)の代わりにAlを2個ランダムに置き換えるという方法で固溶体結晶を作成し,これら結晶の格子定数・体積・モルエンタルピー・体積弾性率を求めた.主要な結果は以下の通りである.1.常温常圧下では,(1)Al濃度が増すにつれて格子定数cの長くなる傾向が顕著である.このことにより格子体積も増大する.(2)Al濃度が増すにつれて,格子定数a/sqrt(2),b/sqrt(2),c/2の値の差が大きくなる.すなわち,理想的な立方晶系結晶からの歪みが大きくなる.以上の(1)および(2)は実測値(e.g.,Irifune etal.,1996;Kubo,1999)と調和的な結果である.2.体積弾性率KOは,Al濃度が増すにつれて減少する.

パイローブ組成(Mg3Al2Si3012)のペロフスカイトのKOは,MgSiO3組成のものに比べて約2割小さい.この傾向は,高X線回折実験によって最近得られた結果(久保たち,1999)と定性的に調和的である.3.高圧(約40GPa)になると,格子定数cおよび格子体積のAl濃度依存(上記1参照)がほとんどなくなる.4.モルエンタルピーを組成に対してプロットすると,データ点は上に凸の曲線上に並ぶ.すなわち,混合の過剰エンタルピーは正である.本研究では,マントルの主要鉱物であるペロフスカイトにアルミナ成分が固溶した際の結晶の物性への影響を分子動力学(MD)計算によって調べた.昨年度には,MgSi03結晶を基準に,結晶中のMg(2+)粒子とSi(4+)粒子とを無作為に同数抽出し,それらを全てAl(3+)粒子に置換するという方法で固溶体を作成した.しかしながら実際の結晶内では,局所的な電荷の中和を満たすために,隣接したMg(2+)粒子とSi(4+)粒子とが2個のAl(3+)粒子に置換されるといったことが起きている可能性がある.今年度はそのような粒子配置の固溶体を作成し,昨年のランダムな粒子配置の固溶体の場合と比べて結晶の性質にどのような違いが現れるかを調べた.局所的な電荷の中和を満たすように粒子を配置させた固溶体は,ランダムな粒子配置の固溶体に比べて,エネルギー的にごくわずかに安定する傾向がみられた.しかしながら,両方の計算結果には大きな違いがなく,以下の特徴的な性質が,両者に共通してみられた.1.常温常圧下では,結晶中のAl濃度が増すにつれて格子体積が増大する.これは常温常圧下における粉末X線回折実験の結果(e.g.,Irifune et al.,1996;Kubo,1999)と調和的である.2.圧力が上がり4050GPa程度になると,体積のAl濃度依存(上記1)がほとんどみられなくなる.3.Al濃度の高い結晶ほど圧縮されやすくなる(体積弾性率が小さくなる)傾向がある.この傾向は,高圧X線回折実験(15GPa以下で測定)の結果(久保たち,1999;Zhang and Weidner,1999)と定性的に調和的である.しかしながら,この傾向は圧力の上昇とともに小さくなっていく.4.この系における混合の過剰エンタルピーは正である.
外場に応答してイオン伝導能をＯＮ－ＯＦＦする配位高分子の開発

前年度で得られたプロトン伝導性配位高分子[Cd(1,2,4-triazole)2(H2PO4)2]を用い、結晶状態とガラス状態におけるプロトン伝導特性の制御について検討した。結晶相とガラス相のプロトン伝導度が2桁異なることを利用し、機械的処理(ミリング)、温度、圧力を用いて可逆的に変えうるかを繰り返し実験行った所、安定に結晶ーガラス相転移を示し、それに伴うプロトン伝導の変化を観察できた。またCd2+イオンの代わりにCo2+、Fe2+、Mn2+イオンを用いた時にも同形の結晶構造を有するプロトン伝導体の合成に成功した。特にFe2+イオンにおいては1,2,4-トリアゾールとリン酸アニオンからなる塩を合成し、その後嫌気下でFeCl2と合成することによって得られることが分かった。この中でMn2+イオンからなる化合物はCd2+イオン化合物と同様にボールミル処理によってガラス化することが分かった。一方、Co2+、Fe2+イオン化合物は熱的安定性が低くガラスにはならず、ガラスー結晶相転移の制御において金属イオンの種類が大きな役割を果たしていることを確認した。Mn2+イオン化合物はZn2+、Cd2+と異なりスピンを有するため、結晶およびガラス状態における磁気特性について測定を行った。その結果結晶では10K以下において強磁性的相互作用を示すのに対し、ガラス相ではそのような相互作用を示さず、構造がミクロスケールでランダムになっていることが確認された。27年度が最終年度であるため、記入しない。様々な金属イオンと架橋性配位子の組み合わせを検討し、主にプロトン伝導体の合成を行った。また本課題の目標である外部刺激によるイオン伝導挙動の応答を念頭におき、光を外部刺激として用いることのできる材料・構造の開発を行った。合成スクリーニングを行った中、Cd2+イオン、1,2,4-トリアゾール、H3PO4からなる[Cd(1,2,4-triazole)2(H2PO4)2]の組成を有する配位高分子の合成に成功した。この配位高分子は二次元レイヤー構造を形成し、そのレイヤー上の水素結合を介してプロトン伝導特性を示す。その値は1x10ー6 S cmー1 (150°C)であった。この結晶状態の試料に対し、ボールミル処理を行うことによって、ガラス化の実験を行った。その結果得られた試料の粉末X線回折はブロードなハローのみ観察され、非晶質化していた。このサンプルのイオン伝導度測定を行ったところ、結晶状態と比較し二桁ほど高いプロトン伝導度を有することがわかった。この非晶質状態において示差走査熱量測定を行ったところ、80°Cにおいてガラス転移点を、さらに150°Cにおいて結晶化が起こることを確認した。次に目的である光応答性への展開を行った。本化合物の粉末ペレットにおいて4 GPaの圧力を四方から均等に印加することにより、ペレット全体が透明であるバルクガラスを得た。このバルク透明ガラスのプロトン伝導特性は150°Cにおいて7.4x10ー6 Scmー1であり、これら特性より光を材料全体に透過させることができ、かつ比較的高いプロトン伝導特性を有する配位高分子ガラスを得ることができた。固体におけるイオン伝導はバルク現象であり、その現象に対し、外部刺激によってスイッチするためには、光照射が最も効果的な手法である。しかし結晶性イオン伝導体は光透過特性が(単結晶出ない限り)低く、目的の実現は困難である。ガラスは光透過性があり本研究目的に合致するが、一般的なガラスではイオン伝導特性と光応答性を両方付与することは構造設計の観点から難しい。本研究成果は無機ー有機複合系を用いることにより、プロトン伝導特性とバルク材料としての光透過性を実現したものであり、目的の実現に大きく近づいた。以上の理由から順調に進展していると判断した。

初年度の成果により、イオン伝導特性(特にプロトン)とバルク材料としての光透過性を配位高分子のガラス化によって実現できたため、次年度ではこれら化合物系において(1)光透過性、および光照射による構造変化の観察(2)光照射下におけるイオン伝導挙動のin-situ解析装置の立ち上げと測定、の二点に集中し、進める。この過程でプロトン伝導特性と光照射に相関が見られない場合、より大きな構造変化を有する配位高分子の合成に立ち戻り、特に有機部位に光応答性を示す配位子を設計し、金属イオンと組み合わせることによって大きな応答性を有するイオン伝導体の合成を行う。27年度が最終年度であるため、記入しない。
CAE応用による異種部材複合化鋳造における信頼性向上

(1)複合化鋳造(鋳ぐるみ接合)に対して、市販の湯流れ・凝固解析システムを適用し、これと著者らの接合判定条件を組み合わせることによって、最適な接合状態を得るための鋳造品および鋳造方案を策定する手法を確立することができた。(2)鋳鉄溶湯で鋼管を鋳ぐるみ接合させる(埋設型接合)場合、および中空円筒状鋳物端面に円輪状鋼板を接合する(端面接合)場合について、接合状態を最適化する鋳造方案、すなわち、鋳造姿勢-湯口-堰-上がり、吐かせおよび駄肉等の最適化の基本的な考え方を明らかにした。(3)上の考え方を実験によって検証した。また、この実験によって、鋼心材表面へのNiメッキの効果について検証することができた。(4)これらの手法が、球状黒鉛鋳鉄-炭素鋼を複合化した実製品製造の方案設計、量産化製造に応用されて、その有効性が示された。(5)実製品をモデルとした接合試料から採取した試験片を用いて、接合部の疲労強度の信頼性評価を行った。これによって、検査基準をクリアし、かつ拡散が十分に進んだ試料の接合部は、母材部と比較して十分な疲労強度を有することが示された。一方、メッキ層の拡散消失が十分でいない部分ではメッキ層での疲労破壊が生じ、低強度、短寿命となる可能性が示された。複合化鋳造法は鋳造を利用した異種部材接合、複合化の手法である。本研究は接合状態の事前検討に市販の鋳造用CAEツールである湯流れ凝固解析システムを利用し、形状設計および鋳造方案の最適化をはかり、複合化鋳造の信頼性を格段に向上させることを目的とする。今年度の主な研究項目と成果は次のとおりである。1.【解析手法の検討】市販の鋳造解析ソフト(JSCAST,クオリカ社)に再溶融過程の機能を追加した新バージョンを得、これを接合判定に応用する手法を検討した。注湯条件、境界条件、心材の取扱等の基本手法を確立した。接合状態判定のパラメータに接合界面溶湯の最終凝固時間を用い、その分布から均一性を判定した。2.【注湯過程の湯廻り、冷却状態の把握】鋳鉄円筒による鋼管の鋳ぐるみ(埋設型接合)および鋳鉄円筒端面への鋼リングの接合(端面接合)の2ケースについて、注湯過程の湯廻りの状態、冷却状態および充填終了時の温度分布を把握した。また、その原因と湯流れ挙動との関係が確かめられた。3.【鋳造方案最適化の手法】3.1管埋設鋳ぐるみ:体積比7の場合について(1)下注ぎ法(2)上注ぎ法(3)2段堰(4)横置き下注ぎ法、等9種類の湯口堰方案を検討した。上注ぎ法の有効性、段堰、吐かせの効果が無いこと等が確かめられた。3.2端面接合:体積比25の場合について、(1)下継ぎ(2)接線堰(3)雨堰(4)吐かせ、の4方案を検討した。端面接合では吐かせの有効性が確認された。これらから、接合面で均一な良好接合状態を得るための方案最適化手法のおよそを把握できた。この手法が自動車部品、トラック後輪軸複合ハウジングの製造に応用された。これによって我国初の球状黒鉛鋳鉄製ハウジングが製品化され、量産されている。

また、この実験によって、鋼心材表面へのNiメッキの効果について検証することができた。(4)これらの手法が、球状黒鉛鋳鉄-炭素鋼を複合化した実製品製造の方案設計、量産化製造に応用されて、その有効性が示された。(5)実製品をモデルとした接合試料から採取した試験片を用いて、接合部の疲労強度の信頼性評価を行った。これによって、検査基準をクリアし、かつ拡散が十分に進んだ試料の接合部は、母材部と比較して十分な疲労強度を有することが示された。一方、メッキ層の拡散消失が十分でない部分ではメッキ層での疲労破壊が生じ、低強度、短寿命となる可能性が示された。
表皮内interleukinー1(ILー1)の役割

これまで表皮内1Lー1の機能と皮膚疾患への関連をみるために、DNFBによるマウス接触皮膚炎と上皮由来腫瘍におけるILー1につき検索してきた。今回の研究期間でさらに追加された知見の概要を示す。1.接触皮膚炎:以前の検索では接触過敏の反応中は表皮のILー1αとβは共にmRNAも活性も増加しなく、活性はかえって一旦減少し72時間後に回復した。今回は表皮だけでなく真皮も検索したところ、真皮中の活性はかえって増加しており、表皮中のILー1が真皮に放出されている可能性が得られた。ILー1βは前駆型に活性が無いので、Westernbotting法でも検索したが同様の結果であった。したがって、前回の接触過敏反応中にはILー1は表皮細胞中で積極的には産生されないが、表皮中に蓄えられたILー1が放出され使用されるという前回の推測を裏ずける結果となった。2.上皮由来細胞:これまでの検討で、免疫組織学的にケラチノサイト由来腫瘍細胞内にILー1αとβが共に検出され、活性測定では主としてαが検出された。しかし、ILー1は細胞内では前駆体型で存在し、前駆体型はαしか活性が無いため固形腫瘍を材料とした場合に成熟型ILー1の機能をみるのには限界がある。そこで今回成熟型であるリコンビナントILー1(rILー1)αとβを使用し、培養ケラチノサイトの増殖・分化に与える影響をみたところ、ILー1αを添加した系で増殖が抑制され、角化が進行している傾向がみられた。ケラチノサイトの増殖・分化に対するrILー1αとβの効果に差をみたため、ILー1の生物学的活性の1つであるLAF活性を測定したが両者の間に有意の差は無かった。ケラチノサイトはILー1だけでなく多種のサイトカインを産生しているため今回の結果も他のサイトカインの影響があることは否定できない。いずれにせよ培養ケラチノサイトに対しILー1αの方により強い増殖抑制効果および角化亢進作用があるという今回の反応の差が、実際にin vivoでも生じているかを今後動物実験などで検討したい。これまで表皮細胞由来1L-1につき(I)ヒト腫瘍と、(II)マウス皮膚を材料に検索してきた。同材料を用い今回は、1L-1の機能を検討した。(I)皮膚腫瘍における1L-1の機能:昨年までの検索で、有棘細胞癌(SCC)と基底細胞上皮腫(BCE)で,1)免疫組織化学的検討で両腫瘍内に1L-1αとβを確認した(α優位),2)mRNAもαとβ共に検出(βは僅か)した,3)1L-1活性は両腫瘍ともα活性など、両腫瘍内の1L-1の存在を示した。そこで今回は1L-1と皮膚腫瘍増殖の関連を検討した。〔実験結果〕SCC培養細胞株HSC-1を用い^<35>S標識riboprobeを用いたin situ hybridization法で1L-1mRNAの存在とWestern blotting法で1L-1αとβ蛋白の存在を確認した。HSC-1株を培養し、精製1L-1(PIL-1),1L-1αとβ,EGF(対象,HCS-1が産生,腫瘍増殖と関連)を添加し^3Hチミジンの取込を測定した。