hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脂質成分が誘導する昆虫の共食い行動における脳神経系での内分泌構造及び脂質代謝解析

平成30年度では、フタホシコオロギGryllus bimaculatusにおける「共食い」行動の評価を、成虫オスの攻撃性を指標に再検討した。その結果、「共食い」行動の際の被捕食者は、細菌感染や絶食など体力が衰弱している個体が選択的に被捕食対象となっていることが分かった。また、共食い行動と並行して行っていた異種同種の認識機構に関わる成分の検討実験では、フタホシコオロギが捕食する際の攻撃対象あるいは餌となる対象は、先ず触角で体表成分を認識してから捕食していることが分かった。一方、フタホシコオロギの体表をヘキサンで拭うと同種認識が抑えられ、ヘキサンで体表の成分を拭いた個体が被捕食者となった。つまり、体表の脂溶性因子が同種識別に重要な成分であることが分かった。なお、体表の脂溶性因子をGCMSにて分析したところ、フタホシコオロギでは、主に13種の炭化水素と考えられるイオンピークが認められた。そのうち他の昆虫種の体表成分と比較すると、45種のフタホシコオロギ特異的な成分を同定した。次に、体表の脂質成分のうち、炭化水素の生合成経路を担うと考えられる酵素群を網羅的に探索した。すなわち、RNA-sequencing解析により、体表成分で得られる脂質成分の構造から予想される各化合物の生合成遺伝子を同定した。その遺伝子群をRNAiにてノックダウンしたところ、同種異種の認識に変化が認められた。このことは、異種を被捕食者とする行動や、異種がフタホシコオロギとことなる体表成分を有することを考慮すると、整合性のとれた結果が得られた。以上から、フタホシコオロギの「共食い」行動では、フタホシコオロギで固有の体表脂質成分が重要であることが分かった。本申請研究は、フタホシコオロギを用いて共食いを分子レベルで明らかにすることを目的としている。平成28年度には、共食いの条件を見出すために、食餌などを検討する予定であった。実際に、植物性の内容物をメインとする餌を与えた際は、攻撃性が増強し行動が明らかに変化することが見いだされたが、その行動レベルの評価としての数値化が非常に困難であり今後の検討課題となった。また、フタホシコオロギ共食いを誘導するのは、成体内の代謝変動だけでなく、被捕食者の体表の成分が変動することによることで示唆されるようなデータが得られた。すなわち、被捕食者の体表を低極性の有機溶媒で拭取した場合、同種の個体に捕食された。また、異種に対して、フタホシコオロギが餌とみなすかどうかを検討したところ、触角により体表を知覚後、捕食を始めたため、捕食は被捕食者の体表成分が引き金となることがわかった。今後は、体表の脂質のパターンを分析し、被捕食性を誘導する成分などを検討する予定である。また、同種間の捕食行動に関しては、先ず威嚇行動から始めることが分かった。つまり、同種を認識するための信号がフタホシコオロギにあることが分かった。この、威嚇性の攻撃行動は、個体の大小あるいは成長の違いなどは特に関係ないことが示唆されたが、さらに追及する必要がある。一方、現在、捕食行動に着目し脳神経系の転写物の変動を検討中だが、その前段階として、捕食と威嚇行動を誘発する攻撃性との違いが、どこから生じているか、という問題を解決することが当面の課題となっている。また、捕食者の脳神経系でのイベントを追究する必要もある。フタホシコオロギの捕食行動を観察した際に、異種と同種に対する行動が顕著に異なった。その原因として、体表の脂溶性物質が考えられたが、その成分比較などに対しては答えが出ていない状態である。非捕食者の体表成分と捕食者の脳神経系との結びつきを考慮しながら研究を進めていくには、まず被捕食者を対象に実験をし、まずは捕食に関わる化学的な要因を追究することが課題と考えた。それを明らかにするために、ゴキブリを用いて比較実験を行うことを計画し、現在捕食行動の条件検討が終わった段階であるため。平成29年では、フタホシコオロギGryllus bimaculatusで認められる攻撃行動および捕食行動が、異種同種を認識するメカニズムを介した行動様式の変化であることを明らかにした。このことは、平成28年度までの成果と相違ないことが確認された。また、フタホシコオロギは、共食い行動や攻撃的行動では、触角による被捕食者に対した触診で異種同種を識別していることがわかった。実際には、被捕食者の体表をタッピングして識別していることが観察される。この識別行動は、平成29年度にテストした直翅目昆虫全般に対しても同様に行われており、今後、本研究目的を達成するためには、様々な直翅目昆虫を利用できることも分かった。このことからも、体表成分を分析することで異種同種の認識機構が明らかにできるものと考えられた。次に、体表成分を有機溶媒で取り除くことにより、異種同種の認識に異変が生じることを平成28年度に明らかにしたため、異種同種の識別テストで利用した様々な直翅目昆虫種の体表の有機溶媒抽出画分の成分をGCMSにより比較分析した。分析結果から、いくつかの炭化水素の化学構造が異種同種の識別に重要であることが考えられた。さらに、この炭化水素の構造から推定でいる生合成酵素の遺伝子を同定した。

共食い現象が起こる際に、この生合成酵素遺伝子の発現変動を分析することにより、共食いの化学生態学的な知見が得られるものと考えられる。平成29年度は、平成28年度に引き続き、生理学的な解析も行った。すなわち、フタホシコオロギが異種として認識する対象を直翅目昆虫の中でスクリーニングした。その結果、フタホシコオロギは、テストしたすべての種(バッタ、キリギリスなど)に対して、異種と認識し、最終的に捕食することが分かった。また、フタホシコオロギと近縁種である様々なコオロギ亜科での捕食スクリーニングしたところ、フタホシコオロギが、同種として誤ってしまうような種を見出すことができた。このことは、多くの直翅目昆虫種の体表成分を比較分析することにより、同種異種の識別に用いられている成分を明らかにすることができると考えられた。また、フタホシコオロギは、サイズを小さい異種(同種も)を優先的に捕食することも明らかとなり、サイズの違いも体表成分以外にも識別していることが分かった。次に、スクリーニングした直翅目昆虫の体表成分を分析するため、有機溶媒で抽出される画分をGCMSに供した。ここでは、延べ300種以上の成分の化学構造を同定した。近縁種および異種として認識される種由来の成分との比較により、フタホシコオロギの種を認識するために重要な成分を同定することができた。また、この同定できた化学構造から予想される生合成遺伝子をフタホシコオロギから同定した。平成30年度では、フタホシコオロギGryllus bimaculatusにおける「共食い」行動の評価を、成虫オスの攻撃性を指標に再検討した。その結果、「共食い」行動の際の被捕食者は、細菌感染や絶食など体力が衰弱している個体が選択的に被捕食対象となっていることが分かった。また、共食い行動と並行して行っていた異種同種の認識機構に関わる成分の検討実験では、フタホシコオロギが捕食する際の攻撃対象あるいは餌となる対象は、先ず触角で体表成分を認識してから捕食していることが分かった。一方、フタホシコオロギの体表をヘキサンで拭うと同種認識が抑えられ、ヘキサンで体表の成分を拭いた個体が被捕食者となった。つまり、体表の脂溶性因子が同種識別に重要な成分であることが分かった。なお、体表の脂溶性因子をGCMSにて分析したところ、フタホシコオロギでは、主に13種の炭化水素と考えられるイオンピークが認められた。そのうち他の昆虫種の体表成分と比較すると、45種のフタホシコオロギ特異的な成分を同定した。次に、体表の脂質成分のうち、炭化水素の生合成経路を担うと考えられる酵素群を網羅的に探索した。すなわち、RNA-sequencing解析により、体表成分で得られる脂質成分の構造から予想される各化合物の生合成遺伝子を同定した。その遺伝子群をRNAiにてノックダウンしたところ、同種異種の認識に変化が認められた。このことは、異種を被捕食者とする行動や、異種がフタホシコオロギとことなる体表成分を有することを考慮すると、整合性のとれた結果が得られた。以上から、フタホシコオロギの「共食い」行動では、フタホシコオロギで固有の体表脂質成分が重要であることが分かった。被捕食者として、同種および異種の体表成分を比較分析し、捕食行動に関わる脂溶性物質を探索する。さらに、捕食条件を確立し、被捕食者の体表成分を分析することにより、共食いを誘発する要因を探る。このことにより、人為的に共食いが誘発できれば、捕食者および被捕食者の脳神経系の変化や代謝の変化を解析できると考えられる。
ラット精巣におけるSKD3の機能解析

近年、哺乳類精細胞分化における熱ショック蛋白質(HSP)の重要性がクローズアップされ、新たなメンバーがクローニングされるようになった。しかし、その機能のみならず局在すら明らかになっていないものが多い。本研究では、新たにクローニングしたHSPファミリーのひとつであるラットSKD3を用いて、そのmRNAおよびアミノ酸構造及び精巣における局在といった基礎データを収集するとともに、機能の全貌を明らかにし、精子発生の分子機構を明らかにすることを目的とした。予備実験で行ったmRNAの精巣における局在および作製した抗体を用いたSKD3蛋白質の局在、mRNAの組織特異的発現パターン、腫瘍株化ライディッヒ細胞(LC540)におけるSKD3蛋白質の局在について再調査した。次に、真核細胞発現ベクターにSKD3遺伝子を組み込み、LC540細胞に導入した(電気穿孔法)。導入したLC540細胞におけるSKD3蛋白質の変動をwestern blottingにより解析したところ、発現量は想定されるよりも少なかった。これらの成果については論文報告した。さらにSKD3遺伝子を導入したLC540細胞の形態を光学顕微鏡を用いて観察した。結果、光学顕微鏡の解像レベルでは、遺伝子を導入していないLC540細胞との有意な違いは認められなかった。今年度は、さらに同LC540細胞を用いて、細胞内の各種ステロイド代謝酵素の変動を検討した。結果、SKD3には、ステロイド代謝を制御する作用がないように思われた。SKD3蛋白質のライディッヒ細胞における分布から考えて、SKD3は分子シャペロンとしての作用を強く持つ可能性が考えられた。予備実験で行ったmRNAの精巣における局在および作製した抗体を用いたSKD3蛋白質の局在、mRNAの組織特異的発現パターン、腫瘍株化ライディッヒ細胞(LC540)におけるSKD3蛋白質の局在について再調査し論文投稿した(投稿中)。現在、発現ベクターを数種類選定し、発現量が大幅に上昇するベクターを検索中である。今回のSKD3遺伝子を導入したLC540細胞の形態を光学顕微鏡および電子顕微鏡を用いて観察した。結果、両者の解像レベルで、遺伝子を導入していないLC540細胞との有意な違いは認められなかった。今後、SKD3蛋白質を多量に発現させたLC540細胞を用いて、その形態変化を詳細に検討する予定である。来年度には同LC540細胞を用いて、細胞内の各種ステロイド代謝酵素の変動を検討する予定である。
角柱の流体力と周辺流れの三次元性に関する数値流体解析および水槽実験

橋桁の空力弾性振動の抑制は構造力学的な対策と流体力学的な対策が考えられるが,流体力学の他の分野を見れば最近の競泳用水着のように表面の微細な形状変化によって,流体抵抗を低減している例などがあり,橋梁の空気力についても流体力学的に検討する余地があると考えられる。橋梁桁断面を簡略化した形状として扁平な角柱を対象として,その表面上に棒状あるいは壁状の突起を設けることによって,剥離流れの三次元的な挙動を作り出し,剥離流れの形成に変化を与え,非定常流体力を低減しようとするものである。本研究では,ある吊橋の補剛桁から構造的に必要な部分だけを取り出したB/D=6.67の長方形断面柱を基本断面として,桁周辺の剥離流の三次元挙動を汎用流体解析ソフトによる数値シミュレーションと水槽実験による流れの可視化実験結果から検討した。数値シミュレーション結果から長方形断面柱周辺,特に桁上面の剥離流の三次元性に着目すると,棒状の突起を設けた場合は基本断面とほぼ同じ流れ場を形成するが,スパン方向の半分の区間に壁高欄を設置することによって,剥離流の三次元性が強くなるとともに桁の上下面に作用する圧力の変動振幅が低減できることを確認した。さらに水槽実験の水素気泡法による流れの可視化から,数値シミュレーション結果と同様に,長方形断面柱に壁高欄を間欠設置することによって剥離流に強い三次元的な挙動が起こることを確認した。橋梁桁断面を簡略化した形状として扁平な角柱を対象として,その表面上に小突起を設けることによって,剥離流れの三次元的な挙動を作り出し,剥離流れの形成に変化を与え,非定常流体力を低減しようとするものである。本研究では,ある吊橋の補剛桁から構造的に必要な部分だけを取り出したB/D=6.67の長方形断面柱を基本断面として,桁周辺の剥離流の三次元的挙動を汎用流体解析ソフトによる数値シミュレーション結果の可視化から検討した。橋梁の桁をモデル化した扁平な長方形断面柱を基本断面として,車両防護柵の縦柵を模擬した棒状の突起と,スパン方向全体と半分の区間に壁高欄を設置した場合の数値シミュレーションを行った。シミュレーション結果の可視化から長方形断面柱周辺,特に桁上面の剥離流の三次元性に着目すると,棒状の突起を設けた場合は基本断面とほぼ同じ流れ場を形成するが,スパン方向の半分の区間に壁高欄を設置することによって,剥離流の三次元性が強くなることが確認できた。また,水槽実験による流れの可視化を行い,数値シミュレーションと同様に,長方形断面柱に設置した棒状および壁状の小突起によって剥離流の三次元性が変化することを確認した。
卵膜由来間葉系幹細胞を用いた急性膵炎に対する新規治療法の開発

目的:ラット卵膜由来間葉系幹細胞(MSC)およびヒト羊膜由来MSCの急性膵炎および慢性膵炎に対する効果について、動物モデルを用いて検討した。方法および結果:急性膵炎モデルはラット膵管にタウロコール酸を注入して作成し、ラット卵膜由来MSCを投与したところ、膵臓における病理スコアおよびマクロファージの浸潤が改善した。また、慢性膵炎モデルは5% dibutyltin dichloride(DBTC)を静注して作成し、ヒト羊膜由来MSCを投与したところ、膵臓におけるMCP-1の発現上昇とアミラーゼの発現低下が改善した。結論;以上のことから、卵膜由来MSCは膵炎における炎症抑制に寄与すると考えられた。前年度の検討で,膵炎モデルの条件を設定し,dibutylin dichloride (DBTC)の静注後2週間で線維化をきたすモデルが確立した.このモデルに対して,day1, day8にヒト卵膜由来間葉系幹細胞を腹腔内投与し,day15にサクリファイスにして病理学的に検討したが,膵炎の改善は認めなかった.一方,in vitroの解析で,膵腺房細胞株AR42Jに対し,セルレイン刺激を加えることで,細胞からのアミラーゼ産生が上昇したが,卵膜由来間葉系幹細胞のconditioned mediumによって培養することで,アミラーゼの産生が抑制された.また,膵星細胞に対して,TNFaやTGFb, LPS, angiotensin II, ethanolによる刺激を加えることでTGFbの発現が上昇したが,MSCのcoditioned mediumによって培養することで,TGFbの発現上昇が抑制された.目的:ラット卵膜由来間葉系幹細胞(MSC)およびヒト羊膜由来MSCの急性膵炎および慢性膵炎に対する効果について、動物モデルを用いて検討した。まず,ACIラットに対して急性膵炎モデルラットの作成を試みた.セルレイン誘発急性モデルは,いくつかの既報の通りにセルレインを投与したが,投与24時間後の血清アミラーゼの上昇が軽度にとどまり,病理組織においても軽度の浮腫が認められる程度であった.次に,タウロコール酸注入急性膵炎モデルを作成した.この方法で重症の急性膵炎モデルが作成できたため,Lewisラット卵膜由来間葉系幹細胞を投与した.しかし,投与1日後および4日後の血清アミラーゼ値はコントロール群に対して有意な改善は認められず,また死亡率も改善を認めなかった.次にタウロコール酸注入急性膵炎モデルに対して,ヒト卵膜由来間葉系幹細胞を投与する実験を行った.しかし,細胞投与翌日の血清アミラーゼ値に改善は認められず,病理組織スコアも改善しなかった.また,膵局所における炎症性サイトカインの発現も改善を認めなかった.次にdibutylin dichloride (DBTC)の静注による膵炎モデルを作成した.このモデルではDBTC投与一週間後に著明な膵炎をきたし,二週間後に線維化をきたした.DBTC投与一週間後の体重は減少し,膵重量も減少し,膵における炎症性サイトカインもIL-1betaやIl-6などが上昇していた.免疫組織においてもCD68陽性単球マクロファージの浸潤やCD3陽性T細胞の浸潤が認められたが,Myeloperoxidase陽性好中球の浸潤はほとんど認めなかった.間葉系幹細胞(MSC)は骨髄など多くの組織に存在し,新しい再生医療材料として注目されているが,数週間の培養を要するため,急性期疾患の治療目的に自己の間葉系幹細胞を用いることはできない.一方,出産後に通常は廃棄される卵膜にも間葉系幹細胞が存在することが最近明らかとなっている.本研究では,しばしば重篤で致死的となる急性膵炎に着目し,卵膜MSCの移植による治療効果およびその機序を明らかにして,急性膵炎の画期的な新規治療法を確立するための基盤を整えることを目的とした。培養マクロファージに対するlipopolysaccharide (LPS)やトリプシン刺激を行ったところ、ラット卵膜MSCとの共培養におりその活性化が抑制された。また、羊膜MSCの培養上清が、膵腺房細胞に対するセルレイン刺激よる細胞傷害や、膵星細胞に対するTNF-α刺激による活性化を抑制した。タウロコール酸を経乳頭的に逆行性に注入して作成したラット急性膵炎モデルに対し、ラット卵膜MSCを投与したところ、病態が改善した。また、dibutylin dichloride (DBTC)投与によるラット慢性膵炎モデルに対し、ヒト羊膜MSCを投与したところ、膵におけるMCP-1の発現ならびにアミラーゼの発現が抑制された。以上の結果から、卵膜MSCは急性および慢性膵炎に対する新しい細胞治療のソースとして有用である可能性が示唆された。現在、成果を英文誌に投稿中である。消化器内科学in vivoの実験ではモデルがすでに確立されており,細胞の投与経路を変更して検討することとしている.in vitroの実験では,卵膜由来間葉系幹細胞が星細胞の活性化を抑制すること,腺房細胞の障害を抑制することが証明された.

いくつかの膵炎モデルを作成し,うち一つは細胞投与の実験まで行うことができた.しかし,卵膜由来間葉系幹細胞の効果は認められなかった.その原因として,モデルが急性かつ重症すぎた可能性が示唆された.現在,もう少し炎症の程度が軽く,かつ進展の遅いモデルを作成している.in vivoの実験については,今後細胞の投与経路を変更して,その効果を検討する.in vitroの実験については,間葉系幹細胞による星細胞の活性化抑制作用および腺房細胞の障害抑制作用のメカニズムを明らかにしていく.DBTC投与による膵炎モデルが安定的かつ個体間のバラツキがなく作成できるようになったため,このモデルを用いてヒト卵膜由来間葉系幹細胞の投与を行う.プロトコールとしては,DBTC投与翌日に100万個のヒト卵膜由来間葉系幹細胞を静注し,その1週間後にサクリファイスして効果を検証する.評価項目として体重,膵重量,病理スコア,膵における炎症性サイトカイン(IL-1beta, IL-6, MCP-1)の発現,血中サイトカイン濃度(MCP-1, fractalkine)を予定する.また,in vitroの実験として,膵腺房細胞株AR42Jを用いて,各種炎症刺激を加えたのち,卵膜由来間葉系幹細胞がどのように炎症を抑えているのか検証する.実験用ラット,初代培養細胞,ELISAキット,リアルタイムPCR用試薬,免疫染色,血清に対して使用する.
胎盤における抗血小板蛋白および抗凝固蛋白に関する研究

胎盤における抗凝固蛋白については、以前報告した方法(設楽、日産婦誌36、1984)を改良し、クロマトフォーカシングを加えて高度精製を行ったところ、分子量29,000ダストン、等電点4.24.4の純標品が得られた。これを用い、血液凝固機構におけるこの蛋白の抗凝固機序を検討したところ、本物質はリン脂質、【Ca^(2+)】存在下で、組織トロンボプラスチンによる凝固第X因子の活性化および洗浄血小板、【Ca^(2+)】存在下でのXa因子によるプロトロンビンの活性化現象に対し、用量依存的に抑制した。また、両反応の50%抑制は、ほぼ同一濃度の本物質の存在により認められた。さらに、リン脂質非存在下では、Xa因子によるプロトロンビン活性化抑制は認められなかった。以上より、本蛋白は、リン脂質、【Ca^(2+)】存在下での血液凝固の活性化速度の加速を抑制するものと孝えられ、凝固機構を孝えるとき、in vivpでは、凝固第X因子の活性化抑制がより重要な意義をもつものと孝えられた。次いで、得られた標品を家兎に免疫することにより抗体を得た。得られた抗体は、胎盤ホモジネートのWestern blotで特異性を示した。その抗体を利用し、胎盤での局在を検討したところ、絨毛Syncitiotrophpblast表面および基底膜、また脱落膜細胞に強く、母体側血管内皮に弱い局在を認めた。さらに、正常胎盤および妊娠中毒症胎盤のホモジネートで、本蛋白をDot法により定量したところ、妊娠中毒症胎盤で有意な高値を認めた。一方、同一ホモジネートからSalemらの方法(JBC,259,1984)に準じて、トロンボモジュリンを部分精製し、その活性を検討したところ、両者に有意差は認めなかった。これらの事実はトロンボモジュリンの作用発現がトロンビン生成後におきることを考えると抗血栓機構としての本物質の重要性を示すものと考えられる。
原料由来の膠の性質と用途に関する研究

1膠と推測した塊片は分析の結果アラビアゴムであった。この歴史的資料は葛飾北斎の弟子平松葛斎所用絵具箱に収蔵されていた。分析により江戸時代末期に画材として使用されたアラビアゴムの現物をわが国で初めて確認し、アラビアゴムを使用した彩色を非破壊分析で確認する方法の研究に着手した。2DNAに着目しPCR法を中心として膠の動物種の推定を行うことで、動物種が未記載の市販膠の原料を整理することが出来た。分析の結果、チョウザメの浮袋として販売され、それを原料に作られた膠がヨーロッパオオナマズ由来であること、原料はウサギ皮と表示された膠がウシ由来であること等を確認し、市販膠の原料表示が曖昧で信用度が低いことが分かった。文化財修復材料に適した性質の膠を選択する指針作りが必要である。DNAについては、原料生産や膠の調製時に薬品処理される等厳しい条件で製造された膠は動物種を推定できないものもあった。エゾシカは皮および膠から動物種を同定できたが、ホンシュウシカは膠からの動物種の推定は困難であった。一方、ホンシュウシカの水素及び酸素の安定同位体分析比が保存期間や抽出条件によって異なることが判明した。3酵素処理後の質量分析は膠の動物種を同定できる可能性があることが分かった。4シカ膠は古来の使用実績がありながらこれまで詳しい分析が実施されなかったことから、アミノ酸分析を行った。シカ膠は水に溶解し易く清澄な膠で、ウシ等のゼラチンのアミノ酸組成文献値と細かい違いがあった。魚由来のゼラチンは哺乳類と比べヒドロキシプロリンが少ないことが融点の低さの要因となっており、物性とアミノ酸組成の関連は無視できない。膠においてもアミノ酸組成に着眼したことは新規性ある研究を生み出す可能性がある。5ある量のキチンを添加した塗料は、添加しない塗料や多量添加した塗料よりも、カビを抑制する働きがあることが分かった。本研究で作成した膠(原料は、ウシ・エゾシカ・ホンシュウシカ・ウサギ・二ホンイノシシの皮・ニベの浮袋)について、ホンシュウシカ以外は、DNAを利用し原料動物種を同定できることが判明した。ホンシュウシカは皮から動物種を同定できたが膠からは動物種の同定は困難であった。また、薬品処理されるなど厳しい条件で製造された膠についてはDNAから動物種を推定できないものもあったが、市販膠についてもDNAの分析が可能であり、DNAを利用した同定の意義が再確認された。その過程において市販のチョウザメ膠とされていたものがヨーロッパオオナマズ由来であったこと、「原料はウサギ皮」と表示された膠がウシ由来であったこと等がDNAによる分析で判明した。この結果、動物種由来の膠の性質に関する従来の見解(例えば、低湿度環境に置かれた場合、ウシ由来の三千本膠は亀裂を生じるが、ウサギ膠の形状は安定している)が揺らぎ、再検討する必要性を示せた。安定同位体分析(13C、15N、18O、D)は膠原料動物種の同定に有効なツールになるだけでなく、ホンシュウシカの安定同位体分析の結果に見られるように、保存や抽出条件を反映する可能性があることが分かった。膠の物性に関しては、X線を利用した固化膠の構造解析を行い、抽出条件(時間・温度・回数)や動物種によって構造が異なることが示唆された。また、膠を構成するアミノ酸と物性の関係に着眼したことは、膠の物性に関する新規性ある研究に繋がると考えられる。膠の防カビ処置に関しては、ある量のキチンを膠塗料に添加することで、カビを抑制する効果があることが分かった。環境や人体に優しい天然素材キチンの研究は今後の課題として進めてゆきたい。以上のことから、本研究はおおむね順調に進んでいると考える。膠原料の動物種の同定については、1DNAに着目しPCR法を中心とした膠原料動物種推定の方法に進展が見られたので、30年度から引き続き深層学習に基づいたプログラムの構築とソフト制作を目指す。2製造方法や経年劣化によってDNAの分析が適さない試料が認められることから、酵素分解産物を質量分析する方法の同定への適応について引き続き検討する。物性評価については、1ゲル融点の違いなどが生じる原因に迫るため、X線などを利用した分子構造に基づく研究を進める。2その上で、アミノ酸組成など分子論的観点から、動物種による物性の違いの要因を浮かび上がらせるよう努める。歴史的資料の膠原料の動物種の同定については、彩色の制作年代が明らかで且つ未修理の彩色資料について、これまで立ち上げてきた同定方法(PCR法を中心とした動物種の推定や安定同位体分析等)を試みる。それを踏まえて歴史的試料に相応しい分析方法や条件を探る。これまで、膠に含まれるアミノ酸と膠の性質を関連付ける研究はなかった。30年度にホンシュウシカ皮膠のアミノ酸分析を行い、コラーゲンの骨格を形作るグリシン、疎水性のアラニン、水素結合に関与するセリン、コラーゲンの安定性に寄与するヒドロキシプロリンに着目した。本年度は自主製造した、黒毛和牛皮膠・ニホンイノシシ皮膠・ニベの浮袋の膠のアミノ酸分析を行い、膠の性質の理解につなげるだけでなく、生理活性をはじめとした今後の研究に繋げるデータを収集する。本年度は当該研究の最終年度である。研究成果を自主企画による公開研究会や関連する学会で速報するとともに、外部の意見を取り込むことで研究方針や問題点を明確化する。

また、海外で研究成果を積極的に公表し、膠の情報収集を行う。膠原料の動物種を同定する基礎研究として、タンパク質・多糖・油脂・遺伝子の各々を対象とした同定法の検討を行った。タンパク質に着目した同定では、質量分析法と免疫学的手法を用いた方法をそれぞれ立ち上げた。多糖については酵素分解による糖組成の分析を試みたが、多糖成分が微量であることから同定に適さないことがわかった。油脂に着目した同定法については、膠に含有する油脂の脂肪酸組成と各動物種の脂肪酸組成のデータベースとを比較する手法を採用し、牛由来の膠を同定することができた。また、遺伝子に着目した同定法については、膠中に残渣として存在する細胞器官のミトコンドリアDNAを抽出し遺伝子の特定領域をリアルタイムPCR法により増幅する方法で動物種の同定を試みた。これまでに、各種動物に対応したプライマーを用いてPCRの増幅条件を検討しており同定精度の最適化を行った。同定法の確認と選定を行うには、予め原材料である動物種が明確な膠を用いる必要がある。H27年度では生皮のニホンシカ皮・イノシシ皮・エゾシカ皮を入手し、薬品類を使用せずに膠の調製を行った。また、牛皮膠は天野山文化遺産研究所の協力により黒毛和牛乾燥皮から調製した膠を入手した。なお、ウサギ皮と馬皮は入手先を見つけたが、年度内に入手できず、次年度に入手し膠を調製する予定である。また、次年度以降では動物種による膠の物性の差異を調べる必要がある。このために竹酢液や桐油等を加えた膠を調製し、接着性や保存安定性の評価を行った。さらに、本年度における研究成果の公表と膠の研究情況を広く知らせ研究交流を進める目的で、大阪国際交流センターにて公開研究会「膠ほか動物由来接着剤と文化財修復-伝統材料を繋ぐ-」を開催した。膠の主成分であるタンパク質を対象とした同定法、油脂を対象とした同定法、また、遺伝子に着目した同定法については、進歩状況に差異はあるものの、概要に示すとおり計画通り着手しており順調に進んでいる。特に、遺伝子に着目した同定法(PCR法)は他例はなく新規な手法である。本年度においては同定が可能であることを明らかにしており、今後は経年劣化した膠や多動物種を混合した膠等を調べる場合の同定精度を調べる必要がある。また、同定試料の膠の調製はニホンシカ皮・イノシシ皮・エゾシカ皮の膠を作ることができおおむね順調であるが、ウサギ皮は不猟のため、ウマ皮は少量購入が困難、ニベの浮き袋はニベ単独での購入が困難という状況で入手できなかった。文化財修復で多用されるウサギやチョウザメ膠の同定は重要課題であり、28年度は入手先を広げ、膠の調製を行いたい。膠の用途と性質に関する調査は、カビによる膠の劣化に関して調査を行った。公開研究会において、高温多湿な亜熱帯地域での膠の状況を確認し問題点の洗い出しを行った。次年度以降も具体的な使用事例の聞き取り調査やカビに関する研究を行う予定であり、調査研究においてもおおむね順調に進展していると言える。前年度に引き続き、膠の動物種を同定する方法を調べた。本年度は膠のアミノ酸組成を指標することで、ある程度の動物種を簡便に特定できることがわかった。前年度で確立した油脂の脂肪酸組成を基にした同定法と、膠中に残渣として存在する細胞器官のミトコンドリアDNAを指標としたPCRによる同定法を併用することで、未知の動物種を同定する手順が整った。
AAAプロテアーゼFtsHの構造と機能に関する研究

FtsHATPaseの分子間触媒モデルを証明するため、さらに多数の変異体を構築し、それらの活性を調べるとともに、同じAAAファミリーに属するNSF-D2の結晶構造を基にFtsH ATPaseの立体構造モデリングを行った。その結果、分子間触媒モデルはさらに支持され、しかもATP加水分解に伴う構造変化がリング状FtsH ATPaseの中央の穴のサイズを制御するという可能性が示唆された。これは、基質タンパク質のプロテアーゼドメインへの移行反応がこの穴を通して起こり、ATP加水分解によって制御されるというモデルに分子基盤を与えるものである。この分子モデルは、FtsH ATPaseによるタンパク質のアンフォールディングやシャペロン活性についても重要な作業仮説であり、モデルから予測される重要部位の機能解析をさらに進めている。σ^<32>の分解におけるDnaKシャペロン系の役割について検討した結果、DnaKシャペロンがσ^<32>のRNAポリメラーゼへの結合を阻害することやFtsHプロテアーゼが局在する膜への移動に関わるという可能性は否定的で、DnaKシャペロンがσ^<32>に直接作用して、FtsHによる分解を受けやすい構造に変化させるという可能性が強く示唆されたが、これをin vitroで証明するには至っていない。可溶性FtsHの解析を行い、2番目の膜貫通領域がオリゴマー形成に必須であること、可溶性でもオリゴマーを形成できれば、σ^<32>など細胞質基質を分解できることを明らかにした。FtsHプロテアーゼの基質の一つである枯草菌のSpoVMが膜に作用し、細胞増殖に阻害効果を持つことを明らかにした。FtsHATPaseと近縁なRuvBヘリカーゼのATPaseの機能ドメイン・機能残基の推定を行った。
デデリエ・ネアンデルタール人骨の発掘と復活研究

2001年度調査の主たる目的は第1号埋葬人骨を伴った第11層の発掘であったが。予定した調査の最終段階において、人骨の一部が現われ、精査の結果それが頭骨の部であることが判明し、堆積状況からして第1号・第2号人骨と同様の状態で埋葬されているネアンデルタールである可能性が極めて高いと判断された。当人骨の発掘は緊急を要し、それは、さらに、次のような研究意義がある。○ネアンデルタールの埋葬ネアンデルタールが始めたといわれる意図的埋葬という風習、実はいまだに論争の絶えない人類史上の謎の一つである。第1号・第2号埋葬人骨ともに意図的な埋葬を窺わせる状況で発見されたが、確証はない。例えば掘り込みや副葬品といった証拠である新資料の発掘を通して、当該課題をさらに詳細に検討できる。○ネアンデルタールのDNA分析ドイツ・マックスプランク研究所(Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology)等との共同研究でもってネアンデルタール人骨のDNA分析を行い、ネアンデルタールと現世人類との遺伝的関係を検討できる。○生存年代の測定発掘する地層年代を測定し、デデリエ・ネアンデルタールの生存年代を推定する。○ネアンデルタール人骨の三次元復先化石人骨通常、断片化した状態で発見される。多数の骨格部位が残る良好な人骨ではそれに応じた多数の骨片が見つかることになる。それを接合・補完し原形に復することは従来の経験的な方法では不可能である。そこで新資料のCT測定データでもってコンピュータ三次元画像を生成し、より正確・精密な立体復元を行う。(1)洞窟発掘第2号埋葬人骨の出士した第3層の発掘域を拡大し、同人骨の未発見部位資料の探索を試み、数片の人骨片を発見する。同時に、第4層以下第10層まで発掘し、第1号埋葬人骨の出土した第11層上面で、今年度調査を終えた。(2)旧石器について第3層以下第10層までに出土した旧石器約5000点について、クリーニング・分類・記載作業を平行して行った結果、そのすべてが当地域の中期旧石器時代石器を代表するルヴァロアゾ・ムステリアンタイプであることが確定した。本洞窟で発見されている化石人骨、ネアンデルタールが製作、使用した石器と矛盾しない結果である。(3)動物化石について第3層以下第10層までの動物化石全資料の同定作業を行った結果、下層(第10層)から上層に向けて哺乳動物が変化することが判明した。すなわち、下層ではガゼラ、野生のヤギ、ヒツジが優占種であり、その割合は全体の90%以上を占め、上層ではシカ、イノシシ、野牛、毛サイ等の割合が増大し、上述のガゼラ、野生ヤギ、ヒツジとの割合がほぼ同数となることが判明した。以上の哺乳動物の変化を生態学的に解釈すると、洞窟を取りまく環境が、下層から上層に向けて、高温乾燥からより冷涼湿潤な気候へと変化したこととなる。(1)洞窟発掘第1号埋葬人骨の出土した第11層を掘り下げ、調査の最終段階で人骨が出土する。(2)旧石器について第11層出土旧石器約3000点について、クリーニング・分類・記載作業を平行して行った結果、そのすべてが当地域の中期旧石器時代石器を代表するルヴァロアゾ・ムステリアンタイプであることが確定した。(3)動物化石について第11層出土動物化石全資料の同定作業を行った、ガゼラ、野生のヤギ、ヒツジが優占種であり、その割合は全体の90%以上を占め、シカ、イノシシ、野牛、毛サイ等の割合が増大し、上述のガゼラ、野生ヤギ、ヒツジとの割合がほぼ同数となる上層との違いが判明した。

以上の哺乳動物の変化を生態学的に解釈すると、洞窟を取りまく環境が、下層から上層に向けて、高温乾燥からより冷涼湿潤な気候へと変化したこととなる。2001年度調査の主たる目的は第1号埋葬人骨を伴った第11層の発掘であったが。予定した調査の最終段階において、人骨の一部が現われ、精査の結果それが頭骨の一部であることが判明し、堆積状況からして第1号・第2号人骨と同様の状態で埋葬されているネアンデルタールである可能性が極めて高いと判断された。当人骨の発掘は緊急を要し、それは、さらに、次のような研究意義がある。○ネアンデルタールの埋葬ネアンデルタールが始めたといわれる意図的埋葬という風習、実はいまだに論争の絶えない人類史上の謎の一つである。第1号・第2号埋葬人骨ともに意図的な埋葬を窺わせる状況で発見されたが、確証はない。例えば掘り込みや副葬品といった証拠である新資料の発掘を通して、当該課題をさらに詳細に検討できる。○ネアンデルタールのDNA分析ドイツ・マックスプランク研究所(Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology)等との共同研究でもってネアンデルタール人骨のDNA分析を行い、ネアンデルタールと現世人類との遺伝的関係を検討できる。○生存年代の測定発掘する地層年代を測定し、デデリエ・ネアンデルタールの生存年代を推定する。○ネアンデルタール人骨の三次元復元化石人骨通常、断片化した状態で発見される。多数の骨格部位が残る良好な人骨ではそれに応じた多数の骨片が見つかることになる。それを接合・補完し原形に復することは従来の経験的な方法では不可能である。そこで新資料のCT測定データでもってコンピュータ三次元画像を生成し、より正確・精密な立体復元を行う。
環境保全に配慮した衣生活様式を推進するための環境学習プログラムの開発と評価

本研究は環境問題に配慮した衣生活様式を支援、推進するための環境学習プログラムの開発を目標とする。ここでは環境学習の具体的題材として「繊維製品のマテリアルリサイクル」「吸水性衛生材料の消費とリサイクル」「紫外線遮蔽繊維製品の有効利用と健康な衣生活」を取り上げ、以下の成果が得られた。1)繊維製品のマテリアルリサイクル:寝具の廃棄と再利用に関する実態調査を行った。廃棄寝具の回収方法は自治体によって異なり、回収方法に関する啓蒙活動の必要性が示唆された。寝具の性能としては、枕の熱移動特性と温熱的快適性の関係、再生わたの繰り返し圧縮による厚さ変化を評価して、リサイクルわたの性能設計に関する指針を得た。また、大学生を対象として衣服の廃棄と再利用に関する意識調査を行なった結果、リサイクルに関する知識が不足しており、環境教育の必要性が示唆された。小学生を対象に、繊維製品のリサイクルに関する教材開発と授業実践を行なった。2)吸水性衛生材料の消費とリサイクル:ペーパータオルや婦人用衛生用品の素材特性と使用感の関係を評価した。繰り返し使用できる布製パッドとの併用や、再生紙を用いた使い捨て不織布の設計に資する知見を得た。3)紫外線遮蔽繊維製品の有効利用と健康な衣生活:幅広い年齢層について紫外線に関する意識調査を行った。有害紫外線の人体への影響は知っているが、それを軽視して対策を行ない傾向が男性に多くみられ、環境学習の必要性が示唆された。また、中学生、高校生、一般市民を対象に、簡易型紫外線強度計を用いた学習プログラムによる授業実践を行ない、その有用性を確認した。本年度は環境学習の具体的題材として「繊維製品のマテリアルリサイクル」「紫外線遮蔽繊維製品の有効利用と健康な衣生活」を取り上げ、以下の成果が得られた。1.繊維製品のマテリアルリサイクル:繊維製品としての寝具の消費に着目し、自治体、寝具生産・販売者、消費者(大学生)を対象として寝具の廃棄とリサイクルに関する実態調査を行った。廃棄寝具の回収方法は自治体によって異なり、大学生は寝具の廃棄に関心が低いため、回収方法に関する啓蒙活動の必要性が示唆された。寝具販社で取り組まれている"打ち直し"は、再利用の方法として有効であることが捉えられた。また、リサイクル製品の開発のために、枕の熱移動特性と温熱的快適性の関係を評価した。枕の放熱量や枕充填材料の熱伝導率が大きいほど涼しいと評価され、使用中の頭部-枕間の温度が低くなる傾向が示された。夏季に寝心地の良い枕充填材料の特性の範囲を捉え、枕の性能設計に関する基礎データを得た。2.紫外線遮蔽繊維製品の有効利用と健康な衣生活:幅広い年齢層の352名について紫外線に関する意識調査を行った。また、簡易型紫外線強度計を用いて布の紫外線遮蔽性を評価した。簡易機器を用いても、布の織密度や染色濃度が高いほど紫外線遮蔽性が高い傾向が評価された。さらに、紫外線測定実験を学習内容に応用して、中学生を対象とした紫外線に関する環境学習教材を提案した。附属中学二年生に布の紫外線測定実験を導入した授業実践を行ない、その有用性を確認した。本年度は環境学習の具体的題材として「繊維製品のマテリアルリサイクル」「吸水性衛生材料の消費」「紫外線遮蔽繊維製品の有効利用と健康な衣生活」を取り上げ、以下の成果が得られた。1.繊維製品のマテリアルリサイクル:繊維製品のリサイクルに着目し、消費者(大学生)を対象として衣服の廃棄とリサイクルに関する意識調査を行った。着なくなった衣服はほとんど保管されており、リサイクルの必要性は感じているが実践方法を知らないことがわかった。リサイクルに関する環境教育や啓蒙活動の必要性が示唆された。

そこで、小学生を対象に繊維製品のリサイクルに関する教材開発と授業実践を行なった。附属小学校では反毛わたによるフェルト小物の製作、宇治市立大開小学校ではパワーポイントを用いたリサイクルに関する授業を行い、それぞれの長所、短所、実践上の課題を明確にして、今後の教材開発に関する具体的示唆を得た。2.吸水性衛生材料の消費:使い捨て不織布衛生用品の性能に関する資料を得るため、婦人用衛生用品の性能評価を行なった。肌触りやべたつき感には表面特性と含水時の熱移動特性が関与することを定量的に捉え、繰り返し使用できる布製パッドとの併用に関する基礎データが得られた。3.紫外線遮蔽繊維製品の有効利用と健康な衣生活:昨年度、中学生を対象とした紫外線に関する環境学習教材を提案し、附属中学二年生に布の紫外線測定実験を導入した授業実践を行なった。本年度は、さらに広範囲の学習対象に対して、環境学習の実践を試みた。高大連携講座に参加した高等学校二年生と、淡海生涯学習カレッジに参加した一般市民を対象に、簡易型紫外線強度計を用いた中学生と同様の学習プログラムによる授業実践を行ない、その汎用性を確認した。
麹菌タカアミラーゼA遺伝子の転写制御因子に関する分子生物学的解析

糸状菌CCAAV結合蛋白質の精製とその遺伝子の取得;糸状菌A.nidulansの核内に存在するAnCPの精製法を再点検し、より回収率のよい条件の検討を行った。DNA最終的に約200倍の精製に成功した。酵母のCCAAT結合因子HAPのサブユニットをコードするHAP3遺伝子と相同性の高いhapC遺伝子が、オーストラリアのHynes博士らのグループにより偶然に取得された。同グループと共同でhapC遺伝子をもとにリコンビナント蛋白質を作製し解析を行ったところ、HAPCが,AnCPのサブユニットであることが明かとなった。AnCPは酵母HAP複合体ファミリーに属する転写促進因子であることが強く示唆された。デンプン応答エレメント及びその結合因子の解析;シス領域の解析の過程でCCAAT配列よりもさらに下流にデンプンによるTAAの誘導に関わるシスエレメントの存在が示唆されていた。タカアミラーゼAプロモーターの上流欠失変異の解析より、転写開始点上流の-214から-202の間の領域にデンプン応答に必要なシスエレメントの存在することが示唆された。また、ゲルシフト法およびDNaseIフットプリント法による解析から、さらにその下流の領域(-197から-174)に結合する因子の存在が示された。AnCP遺伝子の解析;HAPC以外のサブユニットHAPB,HAPEについても、大腸菌内で過剰発現に成功し、精製したりコンビナントタンパク質を用いて、CCAAT配列結合タンパク質の再構成に成功した。細胞内の局在、AnCPと相互作用する因子に関しても検討を行なったが、明瞭な結果を得るには至らなかった。転写制御因子の利用;転写因子の利用に関しては、詳細な結果を出すには至らなかった。1,糸状菌CCAAT結合蛋白質の精製とその遺伝子の取得;糸状菌A.nidulansの核内に存在するAnCPの精製法を再点検し、よリ回収率のよい条件の検討を行った。DNAアフィニティー精製法およびSDS-PAGEより蛋白質を回収・再生させる方法を用いることにより、最終的に約200倍の精製に成功した。しかしながら、その遺伝子の取得には至らなかった。ゲル濾過実験およびSDS-PAGEより蛋白質を回収・再生させる実験よリ、本因子が分子量約30kのサブユニットよりなる約120kのホモあるいはへテロマルチマ-であることが明かとなった。酵母のCCAAT結合因子HAPのサブユニットをコードするHAP3遺伝子と相同性の高いhapC遺伝子が、オーストラリアのHynes博士らのグループによリ偶然に取得された。同グループと共同でhapC遺伝子をもとにリコンビナント蛋白質を作製し解析を行ったところ、HAPCがAnCPのサブユニットであることが明かとなった。以上の結果より、A.nidulansのCCAAT結合因子AnCPは酵母HAP複合体ファミリーに属する転写促進因子であることが強く示唆されえた。2,デンプン応答エレメント及びその結合因子の解析;シス領域の解析の過程でCCAAT配列よりもさらに下流にデンプンによるTAAの誘導に関わるシスエレメントの存在が示唆されていた。
圧縮強さ100MPaを超えるスーパー繊維強化氷(FRI)の開発

使い捨て型などに利用可能な圧縮強さ100MPaを超えるスーパー繊維強化氷(FRI)の開発を行うことを研究目的とし、古紙パルプ繊維、ナノセルロース繊維、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維を用い検討を行った。動的圧縮試験では、圧縮強さはアラミド繊維≧紙パルプ≧炭素繊維≧ガラス繊維≧ナノセルロースの順となった。最も良い結果が得られた繊維濃度30wt%のアラミド繊維利用繊維強化氷において、試験冶具の強度限界まで圧縮しても割れによる荷重低下が見られない結果(公称圧縮強さ100MPa以上)が得られたが、真応力では30MPa程度にとどまっており、繊維の付着強度に起因する限界があるのではないかと推察される。材料試験機(オートグラフ)恒温槽を導入し、恒温(低温)一軸圧縮引張試験環境を整備した。ガラス繊維について、繊維の混合・凝固法について次の3つの混合法を試し、繊維の分散性、圧縮強さの評価を行った。(1)水と繊維を混合した後、水中に繊維が均一に分散するよう撹拌および繊維の離解処理を行った後に、凝固させる。(2)氷片と繊維を均一に混合し、混合中に接着剤の役割をする水を加えて凝固させる。(3)氷と水からなる半溶融スラリー中に繊維を均一に混合し、その後、疎水性繊維の凝集や比重の違いによる繊維の浮沈の運動より早く、素早く凝固させる。(1)について繊維濃度が高い場合は、混合の均一性に顕著な問題は見られなかった。これは繊維に強度があり、複雑に繊維同士がからまることで構造を形成して繊維の沈殿等は起きなかったためであると考えている。一方で凝固時の体積膨張が原因となって、未凝固の水が繊維間からスクイーズされて、試験片の表層に氷だけの層を形成することが観察された。この層は脆化の原因となるので試験片作成後に除去加工した。(2)、(3)については(1)に比べて強度低下がみられた。そこで上記のうち、(1)について、配合比を5種以上に変えた繊維強化氷を製作し、圧縮強さ、熱伝導率、応力ひずみ線図のデータを得た。上記条件において、当初目標としていた圧縮強さ100MPa超の繊維強化氷は得られなかった。これは繊維と氷の接着強度が弱いことが原因と考えられる。当初5月導入を予定していた恒温槽が、学内で予算が執行可となるまでの時間の遅れ、および、既存引張試験機との適合性を満たす機器選定・見積もりおよび工事手配に業者側の誤りがあったことが理由で再工事が必要となったことにより、機器据え付け12月7日、引き渡し機器説明が1月13日(納入日1月12日)になり、大幅に遅れた。再工事は業者側の誤りが原因であったので、その分は業者側負担で行った。導入後に加速的に実験を行い、遅れをある程度取り戻した。しかしながら、当初ガラス繊維とアラミド繊維の試験を行う予定であったが、ガラス繊維のみが完了している状況である。引き続き加速的に実験を行い、9月までに遅れを取り戻したい。ガラス、アラミド、紙パルプ、ナノセルロース、炭素各繊維を用い繊維強化氷の検討を行った。疎水性繊維は、混合時の凝集の問題が予想されたが、実際に実験すると現象は観察されなかった。一方で繊維の浮沈の問題が生じた。これについては、低温氷フレークと繊維を水をバインダとして凝固させることで均一に混合できた。浮沈の問題が生じない紙パルプ繊維を用い、水ー繊維混合物を凝固する方法と対照した。圧縮強さはやや低下したが、十分な値が得られた。動的(スライド速度100mm/min)に圧縮試験を行ったところ、同濃度(重量比)で圧縮強さはアラミド繊維≧紙パルプ≧ガラス繊維≧炭素繊維≧ナノセルロースの順となった。破壊の観察ではアラミド繊維、紙パルプ繊維で延性破壊を呈し、その他は脆性破壊を呈した。強化機構は繊維のアンカー効果によるクラック拡大抑制にあると考えられ、各繊維が許容可能な伸びが影響している。クラック拡大時の繊維の抜けは、繊維が氷とともに弾性変形し界面でせん断が生じるdebondingステージから、繊維が滑るslidingステージを経て行われるが、十分な繊維長がないナノセルロースの利用は難しいことがわかった。また、debondingステージで繊維のヤング率が氷に比べ非常に高い(ガラス繊維、炭素繊維)と、氷の塑性変形が促され強度に影響する可能性がある。また,slidingステージでは含水性繊維で水素結合の効果が考えられ、アラミド繊維、紙パルプ繊維が有利である。以上から、アラミド繊維と紙パルプ繊維を選定し、繊維濃度別圧縮強さ、熱伝導率、応力ひずみ線図を得た。アラミド繊維では長繊維において最も良い結果が得られ、圧縮試験機の冶具の強度限界まで圧縮しても割れによる荷重低下が見られない結果(圧縮強さ100MPa以上)が得られたが、試験片毎ばらつきが大きかった。紙パルプ繊維では圧縮強さは最大36MPaが得られた.使い捨て型などに利用可能な圧縮強さ100MPaを超えるスーパー繊維強化氷(FRI)の開発を行うことを研究目的とし、古紙パルプ繊維、ナノセルロース繊維、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維を用い検討を行った。動的圧縮試験では、圧縮強さはアラミド繊維≧

紙パルプ≧炭素繊維≧ガラス繊維≧ナノセルロースの順となった。最も良い結果が得られた繊維濃度30wt%のアラミド繊維利用繊維強化氷において、試験冶具の強度限界まで圧縮しても割れによる荷重低下が見られない結果(公称圧縮強さ100MPa以上)が得られたが、真応力では30MPa程度にとどまっており、繊維の付着強度に起因する限界があるのではないかと推察される。アラミド繊維は親水性であるため、氷との間にガラス繊維より高い接着強度を得られると考えられ、実験を加速的に進める。また、従来の実験でパルプ繊維で40MPaの圧縮強さが得られたので、類似の繊維でより高強度の繊維として知られるナノセルロースについても、評価を追加する。これを当初30年計画にあるガラス繊維およびアラミド繊維と比較する「有望な繊維」とする。成形加工当初導入を予定していた恒温槽が、既存設備(引張試験機、ビデオ伸び計)への適合性に問題があることが明らかになり、より高価な機種を導入せざるを得なくなった。その費用をねん出するため、当初予定していた実験補助者の雇用および旅費を充当した。また、導入に際し再工事が必要となり、導入が12月7日据付・引渡し説明1月13日(納入日1月12日)まで遅れたため、計画に遅れが生じ、当初予定していたアラミド繊維を用いた実験が実施できなかった。ガラス繊維分については安価であったことと、計画の遅れを取り戻すため執行を急いだので、上記金額の確定作業と並行して、学内予算を充当して購入した。計画の遅れに伴って生じた208,000円の平成28年度残額は物品費に充当し、アラミド繊維を用いた実験の繊維試料調達に使用し、当初予定からの遅れを取り戻すように実験を実施する。それに加えて当初計画の平成29年度物品費100,000円分は,当初計画通り炭素繊維を用いた実験のための繊維試料調達に使用する.※平成29年度使用計画(物品費308,000円(内訳:アラミド繊維500g 208,000円,炭素繊維1kg 100,000円),旅費0円,人件費・謝金0円,その他0円,直接経費合計308,000円)