hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
骨細胞由来の未知の破骨細胞形成抑制液性因子の同定とその作用機構の解明

本研究では初年度の平成27年度に、タンパク質の分離精製を行うために血清(FBS)の影響を除外できる株化骨細胞MLO-Y4細胞の培養条件を探したが、FBS濃度0%から数%では、培養中のMLO-Y4細胞が死滅、または、培養上清の破骨細胞形成抑制効果が低減しため、10%FBS-αMEMを用いてMLO-Y4細胞を培養すると決定している。平成28年度は、研究代表者が7月から休業し研究を中断したため、4月から6月の期間だけ研究を行った。本研究では、目的分子を含む培養液の画分を探索するための破骨細胞形成抑制効果の確認実験、および、タンパク質精製実験を行うために10%FBS-αMEMを用いた株化骨細胞MLO-Y4細胞の培養上清を大量に50リットル使用するため、3ヶ月の間、MLO-Y4細胞の継代培養を行い、細胞培養上清をひたすらに回収し、冷凍ストックした。株化骨細胞MLO-Y4細胞の培養条件(FBS濃度)の決定に時間がかかり、初年度である平成27年度の計画目標に対し、初年度ですでに遅れが生じていた。平成27年度末から平成28年度のはじめにかけては、研究代表者の体調面で、タンパク質精製のための低温室での実験が危険有害業務と判断されたため、本研究を進める上でまず必要なタンパク質精製ができず、当初の計画よりも遅れている。平成28年7月から現在まで、休業中であり、研究を中断している。本研究は、骨細胞由来の未知の破骨細胞形成抑制因子を同定し、その分子による破骨細胞形成抑制機構を明らかにすることを目的としている。強靭な骨の大部分は、骨吸収静止状態にあると考えられ、骨吸収静止状態に制御する機構として、骨格中に張り巡らされた骨細胞ネットワークによる監視・統制つまり骨の内部からの、骨細胞による負の破骨細胞制御機構が考えられる。本研究代表者は、骨細胞由来の破骨細胞形成抑制因子のひとつとしてinterferon (IFN) -βを見出したが、その過程で、骨細胞由来の未知の破骨細胞形成抑制因子が他にも存在することが示唆された。本研究では、その未知の因子を明らかにすることを目的としている。未知の因子を明らかにする方法として、10%濃度の血清を含む株化骨細胞MLO-Y4細胞の培養上清(10%FBS-αMEM-Y4-CM)からタンパク質を分離精製し、目的タンパク質を同定し、タンパク質のアミノ酸配列に対応する遺伝子を明らかにすることが必要であると考えている。平成29年度は、研究代表者が4ヶ月間休業した。休業から復帰し研究を再開したが、計画通りに研究を進められない状況が続くことがあった。本研究では、目的タンパク質を同定するためのタンパク質分離精製実験において10%FBS-αMEM-Y4-CMを大量に使用する計画である。そのため、休業前から引き続き、株化骨細胞MLO-Y4細胞を大量に培養し、10%FBS-αMEM-Y4-CMを大量に回収し貯蔵する作業(目標の貯蔵量は50リットル)を継続して行った。休業前から遅れているが、復帰後の現在、計画通りに研究を進められず、当初の計画よりも遅れている。未知の因子を明らかにする方法として、10%濃度の血清を含む株化骨細胞MLO-Y4細胞の培養上清(10%FBS-αMEM-Y4-CM)からタンパク質を分離精製し、目的タンパク質を同定し、タンパク質のアミノ酸配列に対応する遺伝子を明らかにすることが必要であると考え、平成27年度から研究を行ってきたが、平成28年度から平成29年度の間に研究代表者が休業したことに関連して、研究の進歩状況が当初の計画よりも遅れた。
適応的身体表現に基づくヒューマノイドロボットの全身最適制御

多くの関節を持つヒューマノイドロボットのような高い自由度の対象に対し,最適制御を用いた運動生成を行うことは計算時間の観点から困難であった.そこで本研究では,運動タスクの達成に必要な身体部位から成る低次元の身体表現を適応的に導出し,低次元の身体表現のもとで運動生成を行う手法を開発する.タスクに対して運動を生成する際に,より少ない自由度の身体表現のもとで最適制御を行うことが可能になるため,計算時間の短縮を実現できる.多くの関節を持つヒューマノイドロボットのような高い自由度の対象に対し,最適制御を用いた運動生成を行うことは計算時間の観点から困難であった.そこで本研究では,運動タスクの達成に必要な身体部位から成る低次元の身体表現を適応的に導出し,低次元の身体表現のもとで運動生成を行う手法を開発する.タスクに対して運動を生成する際に,より少ない自由度の身体表現のもとで最適制御を行うことが可能になるため,計算時間の短縮を実現できる.
配列ナノ空間をもつカーボン構造体を利用したエネルギーデバイス

配列ナノ空間をもつ剣山状のナノカーボン膜を合成し、高分子電解質型燃料電池や電気化学反応のための電極として応用することができるようになった。また、ゼオライト鋳型炭素はゼオライトの規則的な構造を反映したミクロポーラス炭素であり、エネルギー貯蔵材料として有望である。本研究ではゼオライト鋳型炭素の分子構造を調べ、この炭素が極度に湾曲したグラフェンが3次元的に規則的に配列した非常にユニークな構造をしていることを明らかにした。配列ナノ空間をもつナノカーボンを合成し、エネルギーデバイスに応用することが目的である。配列空間をもつナノカーボンとして剣山状のナノカーボン膜を合成する。剣山状ナノカーボンはカーボンナノチューブあるいはカーボンナノロッドが針となったカーボン構造体である。このように極めて制御された配列ナノ空間をもつ数cm角の剣山状のナノカーボン膜を高分子電解質型燃料電池と色素増感太陽電池の電極として利用する。そこで、性能を最大限にするための構造の最適化を進めるとともにその過程を通じて複雑な電池反応の理解を深める。さらに、平成22年度からは配位ナノ空間を有するカーボンナノネットワーク構造体を合成し、その規則的なナノ空間構造に起因する特異な電子状態を解析する。それとともに超高容量電気二重層キャパシタの電極としての可能性を探る。配列ナノ空間をもつ剣山状のナノカーボン膜を合成し、高分子電解質型燃料電池や光電変換デバイス、電気二重層キャパシタのための電極として利用する。今回は燃料電池への応用について検討した。固体高分子形燃料電池(PEFC)の電極として、Ptを担持したカーボンブラック(CB)が広く用いられているが、CBはランダムな細孔構造を有しているので、活性サイトへのプロトンと酸素の供給、及び生成した水の排出が効率的に行われているとは言い難い。それらを制御し、理想的な電極構造を明らかにするためには制御されたナノ構造を有するカーボン電極を調製する必要が有る。そこで本研究においては剣山状のナノカーボン膜電極を調製し、それを用いた活性試験を行った。剣山に類似したナノ構造を有するカーボン電極(剣山状ナノカーボン)は、アルミニウム陽極酸化皮膜を鋳型として用いて調製した。陽極酸化膜は基板面に対して、垂直に配向した一次元細孔を多数有し、その細孔の内壁と膜外表面に化学気相蒸着法により均一にカーボンを堆積させることができる。このため、カーボン堆積後に鋳型を溶解除去することで、剣山に類似した構造のカーボンを得ることができた。このカーボンにPtを担持し、プロトン電解質膜に固定化することで、燃料電池用の膜電極複合体を作製した。膜電極複合体を用いて活性試験を行った結果、現時点においては従来形のCB電極よりも性能が劣るものの、剣山電極を使って起電力を得ることができた。その起電力は電流密度の上昇とともに低下していくがこれは触媒担持量が少なかったためであることが確かめられている。今後は触媒担持量の増加とともに、剣山状ナノ構造の最適化を試みる予定である。アルミニウム陽極酸化皮膜は配向性が高くサイズ制御の可能な一次元ナノ細孔を有しており、我々はこれを鋳型として剣山状のナノカーボン膜を調製し、それが燃料電池用電極として利用できることを既に示している。このような配列構造だけでなく、カーボンは異方性が高いので炭素網面の配向性や結晶性などのナノ構造も燃料電池性能に影響を与える可能性が高い。そこで本研究では表面ナノ構造が異なる剣山状カーボン膜を調製し、その基礎的な電極特性を調べた。剣山状ナノカーボン膜は陽極酸化皮膜の一次元ナノ細孔に炭素を導入し、皮膜を除去することで得られる。この方法でピッチ(多環芳香族炭化水素)を炭素前駆体としてナノカーボン膜を調製すると、個々の剣山の針を形成する炭素網面は針の長軸に対して垂直な方向に積層する。他方、CVD法で炭素をナノ細孔の壁面に薄く(厚さ数nm)堆積させると、炭素網面はカーボンナノチューブのように同心円状に配向する。このように異なる方法で炭素を堆積させることで、表面ナノ構造が異なる剣山状ナノカーボン膜を調製した。これらの膜を熱処理(1200°C)して導電性を向上させてから、その電極特性を調べた。[Fe(CN)_6]^<3->/[Fe(CN)_6]^<4->の電気化学的酸化還元反応は電極評価の際にしばしば用いられる基礎的な反応である。本研究では剣山状ナノカーボンを電極として用いて、この反応のサイクリックボルタンメトリー測定を行った。いずれのナノカーボン膜を用いた場合でも、一対の明瞭な酸化還元ピークが観察された。このプロファイルを詳細に解析したところ、電気化学的な活性についてはピッチを前駆体として調製した炭素の方が高いことが分かった。ピッチを前駆体とした剣山の針の表面には炭素網面のエッジに相当する部分が多く、エッジ面の電気化学活性が高いことが示唆された。

Y型ゼオライトを鋳型として合成されるゼオライト鋳型炭素(ZTC)は均一な直径(1.2nm)のミクロ孔が規則正しく配列した構造を有し、かつ最大で約4000m^2/gもの比表面積をもつため、水素吸蔵材やキャパシタ電極としての利用が期待されている。我々は、ZTCの平均分子構造モデルを提案しているが、この平均モデルは、C_<36>H_9ユニットがY型ゼオライトの細孔構造に沿って規則正しく配向し連結した構造体である。本研究では、実際の試料におけるC_<36>H_9ユニットの配向性の有無を議論するため、平均モデルに加え、乱雑モデルのXRDシミュレーションパターンを実測値のパターンと比較した。XRDの理論散乱強度は以下の手順で行った。まずDebyeの散乱強度式を用いて干渉性散乱項I_<coh>(s)を求めた。次にHajduの非干渉性散乱式にRulandの減衰関数を乗じることで非干渉性散乱項I_<inc>(s)を求めた。最終的に理論散乱強度は干渉性と非干渉性散乱項の和に偏光因子を乗じることにより求めた。平均モデルの構造はcubicP4_132であり、多数のピークを示す。一方、乱雑モデルの構造は巨視的にはcubic Fd3mと言えるため、ゼオライトと同じ空間群となった。実測値は乱雑モデルに極めて近いため、C_<36>H_9ユニットが乱雑な方向性をもって連結した構造であることが示唆された。また、実際の構造も巨視的なcubic Fd3mであると考えられる。今まで誰も成し得なかった配位ナノ空間を有するカーボンナノネットワーク構造体を合成し、その規則的なナノ空間構造に起因する特異な電子状態を解析することが本研究の大きな目的の1つである。このようなカーボンの3次元構造体はY型ゼオライトのナノチャンネル内で合成できるが、チャンネル内にできるだけ大量のカーボンを充填する必要がある。カーボンの充填法法としてはCVD法が最も有効であるが、従来の連続CVD法で炭素を充填してもチャンネル内にはまだまだスペースがある。そこで、今年度は通常の連続CVD法に代わりパルスCVD法を用いてカーボンナノネットワーク構造体の合成を試みた。その結果、鋳型であるゼオライトナノチャンネル中におよそ37wt%もの大量のカーボンを充填させることに成功した。この量はY型ゼオライトのスーパーケージ当たり72個の炭素原子が導入されたことに相当する。そこで、市販のモデリングソフトを用いて上記実験結果に合うようにゼオライトナノチャンネル中でカーボンの構造を構築した。この際、炭素原子は全てsp^2である、半経験的分子軌道法で構造安定化できることなどの条件を課した。その結果、2つの可能な構造が推定できた。これらの構造はスーパーケージ当たりそれぞれC_<72>、C_<72>H_8の分子構造をもっており、重量割合を計算するとそれぞれ37.5wt%および37.8wt%となり実測値に近い。さらに表面積はそれぞれ2100m^2/g、1840m^2/gと計算でき、これも実測値の1900m^2/gに近い。これらの構造は負の曲面をもつ閉じた構造のグラフェンネットワークと言え、パルスCVD法によりこのようなユニークな構造が生成した可能性がある。
DNAによる効率的多酵素反応場の構築と一細胞測定用電極への展開

DNAは複雑な構造を構築可能であるが、外的環境因子の影響を受けて不安定化され、その特性が失われる。本開発において、電気化学検出に用いる酵素の電極への固定化に、2本鎖間を架橋化したDNAを用い、最適な検出感度が得られる酵素・DNA複合体電極の開発を進めた。連動した触媒反応によってグルコースの電気化学的定量が可能な2種類の酵素を、多様な構造の架橋化2本鎖DNA上に酵素間の距離を変えて固定化し、グルコースの酸化に伴った電流値変化と、DNAの構造活性相関を調べた。その結果、架橋化2本鎖DNAによる安定化の有効性と、DNA上の酵素の空間配置の制御が検出感度に大きく影響することを明らかにした。DNA上にビオチンおよびフルオレセインを種々の距離間隔で配置したDNAを設計、合成した。DNAには、相補的な配列の天然型DNAと2本鎖間を架橋して安定化させた架橋化DNAを作製した。続いて各DNA構造体を金電極上に固定化し、グルコースオキシダーゼ(GOx)とペルオキシダーゼ(HRP)を、アビジン、抗フルオレセイン抗体それぞれを介してDNA上に固定化した。GOxがグルコースを酸化させ、その際に生じる過酸化水素をHRPが還元し、その電子供与はフェロセンを介して電極から行われることでグルコース消費量を電流値として得られると考えた。作製した酵素固定化電極はグルコースを含む溶液に浸し、電流値を計測した。反応の結果、架橋化した2本鎖DNAおよび通常の相補的DNAのいずれを用いた場合においても、GOxとHRPを同一電極上に有する場合に、グルコース濃度に依存した電流が検出されることを確認した。しかしながら、架橋化DNAを酵素の足場に用いた電極の方が、天然型DNAよりも高い電流値を示した。この結果は、通常のDNAは電極の作製から酵素反応の間で2本鎖DNAが解離し、電極上の酵素量が低下したためであると考えている。また重要なこととして、2種類の酵素を異なるDNA分子上に有する電極よりも、同一分子上に2種類の酵素を有する方が高い電流値が得られることも明らかになった。これは、2種類の酵素がより接近した距離に配置されることが重要であることを示唆しており、そうした空間的配置を架橋化DNAで提供可能であることを明らかにした。これまでの実験において、架橋化した2本鎖DNA上にグルコースオキシダーゼ(GOx)とペルオキシダーゼ(HRP)を固定化することで、グルコース(Glc)濃度に依存した電流検出が可能であることを明らかにした。また、GOxとHRPが同一のDNA分子上に固定化された場合、特に高い電流値が得られることを見出した。そこでH26年度では、2種類の酵素、電極およびDNAの最適な配置を見出すため、多様な種類の架橋化DNA・酵素複合体をディスク電極上に作製し、それぞれの電極によるGlcの酸化とそれに伴って生じる電流値を調べた。実験の結果、DNA上の電極に近い部位にHRPを、電極から離れた溶液側にGOxをそれぞれ配置した電極において、最も高い電流値が得られることを見出した。この配向では、GOxがGlcと接触し易くなることに加え、電極側ではHRPとの反応が迅速に進むことが高感度化された原因であると考えている。続いて、この酵素・DNA複合体を微小電極上に構築し、局所におけるGlc濃度の定量が可能かどうかを調べた。その結果、2種類の酵素はDNAを用いることで微小電極上にも位置選択的に固定化されることが可能となった。さらに同微小電極は、局所におけるGlc濃度の定量も可能であることを確認した。続いて、酵素・DNA複合体を有する微小電極をHepG2細胞を培養する細胞溶液中に配置し、培養液中におけるGlc濃度を調べた。実験の結果、Glc濃度は細胞数に依存して低下する傾向を観察することができた。この濃度減少が、細胞によるGlcの取り込みによる影響かどうかに関しては、引き続き詳細な検討が必要であると考えている。核酸化学架橋化DNAを作製した後に架橋化DNAを用いた酵素固定化電極の作製を行った。さらに酵素固定化電極を用いることで、グルコース分解に連動した電気検出が可能であること、また架橋化DNAが天然型DNAよりも酵素反応の足場として有効であることを確認したため、計画通りに進んだと考えている。さらに高い電流値を得るために、DNAの構造の最適化と酵素の固定化密度を上げる工夫を進める。続いて、架橋化DNAを用いることによって微小電極上にもGOxとHRPを固定化し、電流値計測が可能であるかどうかを検証する。酵素を固定化した微小電極を作製できた場合には、続いて培養細胞に同電極を接近させ、細胞のグルコース消費量を定量することが可能であるかどうかを調べる。

研究は当初の計画通り概ね進行したが、予想よりも少量のDNA量で条件検討が可能となった。そのため、合成する試薬量などが減少した。合成DNAと架橋化に用いる試薬を購入すると同時に、さらに多くの種類の架橋化DNAを作製する。その作製、精製を素早く行う必要があるため、実験補助員を雇用する。また、酵素を固定化した微小電極の作製に成功した場合は、細胞のグルコース消費量の測定に展開するため、必要に応じて細胞培養関連の試薬類も購入する。
敗血症・虚血再灌流傷害患者に対する5-アミノレブリン酸の抗炎症効果

5-アミノレブリン酸(ALA)は、ヘムオキシゲナーゼ-1(HO-1)によって分解されるヘムの合成前駆体である。最近の研究では、5-ALAがHO-1 mRNAを誘導することが報告されている。本研究は継続中ではあるが、中間結果から敗血症患者における5-ALA経口投与がサイトカインIL-6産生を減少させた。HO-1は、敗血症などの様々なストレスによっても誘導されることが知られているが、敗血症時の炎症反応を抑制できる可能性を示唆している。今後、新たな治療戦略として敗血症患者で5-ALAがサイトカイン産生を抑制するできることが明らかになれば多臓器傷害への進展および転帰改善に寄与できる。臨床的に、敗血症や低血圧後の再灌流傷害患者は、多臓器傷害に進展することが、転帰悪化の一因になる。これら二次性臓器組織傷害への進展には持続する炎症反応が関係している。申請者らは、敗血症や低血圧後の虚血再灌流傷害患者では、ヘム分解酵素の活性化により、ヘム代謝産物による抗炎症効果が作用を発揮するが、その後、5-ALA mRNAの発現抑制による5-ALAの減少により、ヘムの消費が進み、抗酸化・抗炎症性作用が減弱するため炎症反応が持続するとの作業仮説を立てている。これまでの報告では、アミノレブリン酸を用いて抗炎症効果を検討した臨床研究は存在しなかった。しかし、高齢者に対して連日7日間100mg/日投与によっても安全性に問題はなく、運動負荷による酸素消費量の減少効果を認めたと報告(Masuki S, et.al. J Appl Physiol (1985). 2016;120(1):87-96.)された。これまで投与量と投与回数や炎症疾患に対する抗炎症効果をどこまで期待できるかは、明確ではなかった。先の報告から、1回100mg投与でも酸素消費量の減少効果を認めたことからも、敗血症患者に対する虚血再灌流傷害の軽減が期待できると考察している。今年度は、敗血症患者での組み入れ症例が少なかった。その原因として症例等の重症度から、患者および家族からの同意取得が得られないことが頻回にあった。しかし、亜急性期の病態でも、理論的は5-ALAの抗炎症効果として、サイトカイン産生抑制作用を確認することができると考えている。そのため、患者をエントリーする病態を超急性期から亜急性期まで幅をとり、研究支援者として大学院生等にも同意取得について協力して研究体制を強化する。原則、主治医不在の夜勤帯では、患者・家族への説明が行いにくい問題が明らかになったため、研究体制を強化し、研究支援者を夜勤帯にも配置した。当施設において、年間約80例の敗血症患者もしくは低血圧離脱後の虚血再灌流傷害患者が入院し、その1/4がエントリー可能と推定し、症例数を20症例としたが、同意取得症例が少なく(5症例)最終的な測定に至っていない。本研究では、網羅的サイトカイン測定を行う予定である。1症例で、1日2回3日間で6サンプルで各2回測定するため12サンプル測定する。合計20症例で240サンプル測定するが、サイトカイン測定用キットは、1セット約60サンプルが測定可能であり、凍結保存後にサンプルを同時測定することで経費を削減できるため、昨年度はサンプルのサイトカイン網羅的測定は行わなかった。代表研究者らは、二次性臓器組織傷害の進展機序として、生体侵襲の初期にはヘム分解酵素の活性化により、ヘム代謝産物が抗炎症性に機能するが、その後ヘム分解酵素の活性化によりヘムの消費が進むことで炎症性作用が減弱することの作業仮説を立てた。予備研究での培養血管内皮細胞に5-ALAを添加することで、endotoxin刺激時のサイトカイン産生が抑制された結果を支持するものである。この結果から、過大侵襲時には、ヘム合成基質であるALAも枯渇するため、炎症反応が増大するが、ALAを外来性に投与することで、抗炎症性作用が増強したと推察している。組み入れ症例数が11例であり、施設内での承認期間での症例数を増やし、継続研究する予定である。本研究の目的は、敗血症や低血圧からの離脱後の虚血再灌流傷害患者に対して、5-ALAを投与することで、抗炎症効果を確認することである。年間約80例の敗血症患者もしくは低血圧離脱後の虚血再灌流傷害患者の入院は見込めている。選択基準は、20歳以上で、循環動態が安定している患者であるが、測定時期については、研究計画では言及していない。

敗血症等の病勢が極期である患者をエントリー(昨年度実績は、5例)してきたが、病勢が徐々に落ち着いた亜急性期の病態でも、理論的は5-ALAの抗炎症効果として、サイトカイン産生抑制作用を確認することができると考えている。そのため、患者をエントリーする基準は、病態を超急性期から亜急性期まで幅をとり、研究支援者として大学院生等にも同意取得について協力して研究体制を強化する。救急集中治療医学前年度は、組み入れ症例数が少なかった。サイトカイン測定用キットは、1セット約60サンプルが測定可能であり、凍結保存後にサンプルを同時測定することで経費を削減できる。そのため、昨年度は、試薬の新規購入やサイトカイン測定を見合わせ、一括測定することでの経費削減を図り、サンプルのサイトカイン網羅的測定は行わなかった。症例の選択基準は、20歳以上で、循環動態が安定している患者であるが、測定時期については、研究計画では言及していない。敗血症等の病勢が極期である患者をエントリーしてきた(5例)が、病勢が徐々に落ち着いた亜急性期の病態でも、理論的は5-ALAの抗炎症効果として、サイトカイン産生抑制作用を確認することができると考えている。そのため、患者の病態を超急性期から亜急性期まで幅を取ることにした。具体的には、今年度は組み入れ症例数を増やすため研究体制を強化し、各勤務帯に研究協力医師を配置した。
膵内分泌細胞における大Maf群転写因子の機能解析

本研究課題では、膵内分泌細胞における大Maf群転写因子のβ細胞における機能の類似点と相違点を明らかにした。MafA(-/-)マウスとβ細胞特異的MafB(-/-)マウス、MafA(-/-)MafB(+/-)マウスの3系統の比較を行なって、MafAはβ細胞の発生に関与しないものの機能的成熟に重要であること、逆にMafBはβ細胞の正常発生に重要であるものの、β細胞特異的MafB(-/-)マウスは成獣において明らかな表現型を示さないことを明らかにした。さらに治療応用を目的に、肝臓細胞に、他のβ細胞関連遺伝子とMafAまたはMafBを遺伝子導入したところ、MafAの方がβ様細胞誘導効率が優れていた。本研究課題は、平成26年度からの3年間に、MafA、MafB遺伝子それぞれの遺伝子欠損マウスを解析することで、膵内分泌細胞における大Maf群転写因子の機能を明らかにすることが目的である。初年度である平成26年度は、(1)MafA遺伝子欠損マウスが生直後からβ細胞増殖不全とランゲルハンス島の構築異常を示すことを明らかにした。また、この遺伝子欠損マウスは、β細胞成熟マーカーであるGlut2およびUcn3遺伝子が低下していることも明らかにした。さらに、Mafa遺伝子の下流で、細胞増殖に関わると考えられる遺伝子の膵β細胞特異的過剰発現するマウスを作製して、標的遺伝子であることをin vivoで明らかにした。また、(2)β細胞特異的および膵内分泌細胞特異的MafB遺伝子欠損マウスの作製と解析を行って、成獣での膵内分泌細胞におけるMafBの機能を明らかにした。すなわち、MafB遺伝子は、生後6週齢以降のインスリン分泌を含むβ細胞機能に関与しないものの、生後から生後2週程度までのα細胞およびβ細胞の分化に重要な機能を持つことを明らかにした。一方で、(3)平成27年度以降に解析を行う予定のMafA、MafBの両遺伝子の膵β細胞特異的欠損マウスを得るための交配を進めており、二重へテロマウスが得られ、他のコントロールマウスとほぼ同様の成長を示し、通常通り交配能力を持つことが分かり、ホモで二重遺伝子欠損マウスを得られる見通しがついた。本研究課題は、膵内分泌細胞とくにインスリン産生細胞であるβ細胞の発生および分化成熟の分子メカニズムを明らかにし、糖尿病おける病態生理の理解を更に深化することを目的とする。とりわけ、膵内分泌細胞における大Maf群転写因子、特にMafAとMafB遺伝子の機能の類似点と相違点を明らかにし、全身のインスリン需要が亢進した場合に、両遺伝子が様々なレベルで補完し合うことによってβ細胞機能を正常に維持し、逆にその破綻が重症糖尿病に関与することを証明する。また、大Maf群転写因子を他のβ細胞関連遺伝子とともに,肝臓細胞に遺伝子導入することにより、ダイレクト・コンバージョンによるβ細胞誘導に応用することを目的とする。研究2年目となる平成27年度は、Mafa遺伝子欠損マウスにおいて、β細胞の成熟マーカーであるGlut2、Ucn3遺伝子が発現低下している事を明らかにし、さらにマイクロアレイ解析によって、新たな成熟関連遺伝子の候補を同定した。さらに、β細胞特異的Mafb遺伝子欠損マウスは、明らかなグルコースホメオスターシスの異常を示さないものの、Mafa/Mafb二重欠損マウスは、糖負荷後に高血糖およびインスリン分泌不全を示し、Mafb遺伝子もβ細胞機能に重要な機能を有する事を明らかにした。また、肝臓細胞からインスリン発現細胞へのダイレクトコンバージョンによる糖尿病治療応用に関して、これまでのPdx1/NeuroD/Mafaの3遺伝子に新たなβ細胞関連転写因子を追加する事で、さらにインスリン誘導効率を高めることが出来た。研究初年度は、Mafa、Mafb遺伝子、それぞれの遺伝子欠損マウスの解析によって、Mafaの下流の遺伝子を同定し、またMafbは、胎生期の発生分化には重要な役割を有するものの、成獣時のβ細胞機能には影響がないことを明らかにした。2年目の平成27年度は、MafA・MafB二重欠損マウスを作製とその解析をスタートすることができ、成獣において、MafAがMafBの機能を代償しインスリン分泌を促進する事を明らかにしつつある。一方で、Mafaはβ細胞の脱分化に関与する事が報告されており、二重欠損マウスでは、その脱分化が増強される事が予測されるため、細胞系譜の追跡実験に必要なマウスの交配をスタートし、平成28年度の準備をスタートした。また、肝臓細胞からインスリン発現細胞へのダイレクトコンバージョンによる糖尿病治療応用に関して、これまでのPdx1/NeuroD/Mafaの3遺伝子に新たなβ細胞関連転写因子を追加する事で、さらにインスリン誘導効率を高めることが出来ており、現在その分子メカニズムを明らかにしている。膵内分泌細胞とくにインスリン産生細胞であるβ細胞の発生および分化成熟の分子メカニズムを明らかにすることは、糖尿病に対するβ細胞自身による細胞療法を実現するために、必要不可欠な研究課題である。本研究課題では、膵内分泌細胞における大Maf群転写因子、特にMafAとMafB遺伝子のβ細胞における機能の類似点と相違点を明らかにした。すなわち、MafA遺伝子欠損マウスとβ細胞特異的MafB遺伝子欠損マウス、MafA(-/-)MafB(+/-)

マウスの3系統の比較を行なって、MafA遺伝子はβ細胞の発生に関与しないものの機能的成熟に重要な役割を有すること、逆にMafB遺伝子はβ細胞の正常発生に重要であるものの、MafB単独では成獣において明らかな機能を有さないことを明らかにした。一方で、MafA(-/-)MafB(+/-)マウスは、MafA単独欠損マウスと比較して、より重篤な高血糖を示したことから、病的状態において、MafBは、MafA機能を補完することが明らかとなった。一方で、大Maf群転写因子の治療応用を目的として、他のβ細胞関連遺伝子とともに,肝臓細胞にMafAを遺伝子導入したところ、遺伝子導入後2週以上に渡ってインスリン発現を誘導することが可能であった。MafAの代わりにMafBの遺伝子導入を行なったが、そのβ様細胞誘導効率は、MafAの方が優れていた。さらに、β様細胞誘導の効率を高めるために、遺伝子導入後のβ様細胞と真のβ細胞の発現遺伝子の比較を網羅的に行なって、これまで明らかになっていない新規のβ細胞関連転写因子を同定した。この新規遺伝子を他のβ細胞関連遺伝子とともに肝臓に遺伝子導入して、これまで以上にインスリン発現量が高まることを確認した。本研究課題では、膵内分泌細胞における大Maf群転写因子のβ細胞における機能の類似点と相違点を明らかにした。MafA(-/-)マウスとβ細胞特異的MafB(-/-)マウス、MafA(-/-)MafB(+/-)マウスの3系統の比較を行なって、MafAはβ細胞の発生に関与しないものの機能的成熟に重要であること、逆にMafBはβ細胞の正常発生に重要であるものの、β細胞特異的MafB(-/-)マウスは成獣において明らかな表現型を示さないことを明らかにした。さらに治療応用を目的に、肝臓細胞に、他のβ細胞関連遺伝子とMafAまたはMafBを遺伝子導入したところ、MafAの方がβ様細胞誘導効率が優れていた。研究初年度の目標である(1)MafA遺伝子欠損マウスがβ細胞増殖不全を伴うことを示し、それに関わる下流の候補遺伝子を過剰発現するMafA欠損マウスを作製して、その標的遺伝子を明らかにすることが出来た。またα細胞、β細胞特異的MafB遺伝子欠損マウスの解析を行って、成獣における膵内分泌細胞のMafBの機能を明らかにしつつある。研究最終年度となる平成28年度は、研究成果発表に向けて、Mafa/Mafb二重欠損マウスが示す耐糖能異常のメカニズムについて詳細な分子メカニズムの解析を行う。特にインスリン分泌試験による分泌不全の機序、電子顕微鏡によるインスリン顆粒の性状分析、マイクロアレイによる直接のターゲット分子の同定の3点を中心に行う。さらに、肝臓細胞のダイレクトコンバージョンについては、STZ糖尿病モデルに対する効果の持続期間、グルコース応答性、さらにヒト肝臓細胞における効果の有無について、検討を加える。実験動物学研究2-3年目の目標であるMafA・MafB二重欠損マウスを作製、解析することで、両遺伝子の様々な局面での機能の類似点と相違点の解明に向けて、研究を進めるとともに、肝臓細胞からβ細胞へのリプログラミングへの応用可能性について検討を行っていく。
前立腺癌転移の分子診断と未治療癌、再燃癌に対する治療効果増強に関する実験的研究

1)前立腺癌細胞の血行性微小播種の分子診断前立腺癌細胞の分子マーカーとしてのPSAmRNAに対するPCRを行い,現在、患者のその後の臨床経過を詳細に観察している。2) ARやestrogen receptor(ER)の発現増強を指標としてのこれらの発現誘導とその機序解明3) 2)の結果より、これらの分化誘導作用が細胞周期や転写系におけるプロモー夕に関与が示唆された。細胞周期の制御を視点におき、癌抑制遺伝子であるp16のmRNAは,DU-145で強発現,LNCaPで弱発現を示したが,さらに、5-azacytidineの作用下では,本来発現のないTSUPr-1およびPC-3でも発現の誘導が観察され,これらの細胞株におけるpromoter regionの脱メチル化が示された.5-azacytidineの曝露すなわちヒト前立腺癌細胞株において各種癌抑制遺伝子の脱メチル化を通して細胞増殖抑制作用を示す可能性が示唆された.今後は,その他の細胞周期の制御に関わる遺伝子の発現を検討するとともに,増殖および分化の一つのマーカーとされるテロメラーゼ活性を測定し,増殖抑制機構の解明に尽力する予定である.1)前立腺癌細胞の血行性微小播種の分子診断前立腺癌細胞の分子マーカーとしてのPSAmRNAに対するPCRを行い,現在、患者のその後の臨床経過を詳細に観察している。細胞周期の制御を視点におき、癌抑制遺伝子であるp16のmRNAは,DU-145で強発現,LNCaPで弱発現を示したが,さらに、5-azacytidineの作用下では,本来発現のないTSUPr-1およびPC-3でも発現の誘導が観察され,これらの細胞株におけるpromoter regionの脱メチル化が示された.5-azacytidineの曝露すなわちヒト前立腺癌細胞株において各種癌抑制遺伝子の脱メチル化を通して細胞増殖抑制作用を示す可能性が示唆された.今後は,その他の細胞周期の制御に関わる遺伝子の発現を検討するとともに,増殖および分化の一つのマーカーとされるテロメラーゼ活性を測定し,増殖抑制機構の解明に尽力する予定である.1)前立腺癌細胞の血行性微小播種の分子診断前立腺癌細胞の分子マーカーとしてのPSA mRNAに対するPCRを行い、現在、患者その後の臨床経過を詳細に観察している。2)ARやestrogen receptor(ER)の発現増強を指標としてのこれらの発現誘導とその機序解明3)2)の結果より、これらの分化誘導作用が細胞周期や転写系におけるプロモータに関与が示唆された。細胞周期の制御を視点におき、癌抑制遺伝子であるp16のmRNAは,DU-145で強発現,LNCaPで弱発現を示したが,さらに、5-azacytidineの作用下では,本来発現のないTSUPr-1およびPC-3でも発現の誘導が観察され,これらの細胞株におけるpromoter regionの脱メチル化が示された.5-azacytidineの曝露すなわちヒト前立腺癌細胞株において各種癌抑制遺伝子の脱メチル化を通して細胞増殖抑制作用を示す可能性が示唆された.今後は,その他の細胞周期の制御に関わる遺伝子の発現を検討するとともに,増殖および分化の一つのマーカーとされるテロメラーゼ活性を測定し,増殖抑制機構の解明に尽力する予定である.1)前立腺癌細胞の血行性微小播種の分子診断前立腺癌細胞の分子マーカーとしてのPSAmRNAに対するPCRを行い、現在、患者のその後の臨床経過を詳細に観察している。2) ARやestrogen receptor(ER)の発現増強を指標としてのこれらの発現誘導とその機序解明3) 2)の結果より、これらの分化誘導作用が細胞周期や転写系におけるプロモータに関与が示唆された。細胞周期の抑制を視点におき、癌抑制遺伝子であるp16のmRNAは,DU-145で強発現,LNCaPで弱発現を示したが,さらに、5-azacytidineの作用下では,本来発現のないTSUPr1およびPC-3でも発現の誘導が観察され、これらの細胞株におけるpromoter regionの脱メチル化が示された.5-azacytidineの曝露すなわちヒト前立腺癌細胞において各種癌抑制遺伝子の脱メチル化を通して細胞増殖抑制作用を示す可能性が示唆された.今後は,その他の細胞周期の制御に関わる遺伝子の発現を検討するとともに,増殖および分化の一つのマーカーとされるテロメラーゼ活性を測定し,増殖抑制機構の解明に尽力する予定である.
分光画像解析による産毛や微細な色素分布を考慮した皮膚のモデル化と質感再現

本研究課題は産毛に関する研究と色素分布に関する研究を並行して進めた.産毛に関しては構築した顕微鏡システムを利用して,光沢の特性を計測した.そして,産毛の太さや方向性,曲がり具合などの各種パラメータを制御して皮膚画像上に画像再現するプログラムを作成した.次に,色素分布に関しては,リアリスティックな皮膚画像への色素班の合成のため,DCGAN(Deep convolutional generative adversarial networks)により自動生成した色素斑形状を用いて分光皮膚画像に色素斑を合成し,カラー画像生成する方法を提案した.DCGANにより,少ない色素斑サンプルから大量の色素斑画像を生成し,適切なものを選んでその形状や濃淡を色素濃度分布として,分光皮膚画像にメラニンなどの色素斑を合成した.また,分光画像から生成した皮膚表面を3次元モデルとしてレンダリングするため,物体の3次元情報と分光情報を同時取得する要素技術について研究を行った.顕微鏡システムでの計測が難しく,計測に手間取ったため,産毛に関する研究の進捗が遅れた.色素分布の合成については新たな手法を考案し,有効性が確認できた.今後は,深度方向の産毛も含めたレイヤーモデルと,皮膚表面での産毛と色素の分布のモデルを完成し,任意の質感再現を実現する.そして,研究成果をまとめ,学会等で報告する予定である.本申請課題では,産毛による光散乱の解析,および,微視的な皮膚表面の分光画像解析を行い,解析結果を基にその質感再現を行うことを目的としている.まず,皮膚表面の局所的な詳細な分光反射特性を計測するため,本申請予算の設備備品費で購入するデジタルマイクロスコープと現有の波長プログラマブル光源(任意の分光分布を持つ可視光を照射可能な装置)を組み合わせ,光源とカメラを同期させて分光撮影用マイクロスコープシステムを構築した.構築に際しては光学装置に詳しい連携研究者の来海暁氏にご指導頂いた.購入したデジタルマイクロスコープは架台支柱を大きく傾斜させることができる.また,マイクロスコープのカメラ部については感度が高く,幅広い分光感度特性を持ち,画素数の多いものを選定した.また,カメラについて,同期信号を入力するためのソケットとケーブルを自作し,任意の時間間隔で撮影できるようにした.ただし,短時間で連続して撮影できる画像数に制約があり,カメラをコントロールするPCの性能によるものと思われる.平成30年度に本研究費で購入予定のPCでは,カメラコントロールへの応用も考慮して選定したいと考えている.また,構築した分光撮影用マイクロスコープシステムにより,局所的な皮膚表面および産毛の計測を行い,画像を収集中である.ただし,各波長の画像間で撮影対象の位置ずれがある場合の補正について自動的に行う方法が解決されておらず,継続して検討する課題となっている.また,産毛の散乱について新たに関連研究が見つかり,これを調査した.これまでの研究について,連携研究者の来海暁氏と西省吾氏と打合せを行い,今後の研究遂行について相談した.また,先行して皮膚の質感再現について検討を行った.実際に腕を3D計測したデータをもとにCG再現を行った.平成29年度に予定した皮膚の局所的な分光撮影のためのマイクロスコープシステムの構築についてはほぼ実現できた.ただ,システム構築に手間取ったこともあり,皮膚の局所的な分光撮影と産毛の散乱効果の解析については,やや遅れている.ただし,平成30年度に予定した皮膚の質感再現の準備のため,先行して皮膚の3次元CG生成に取り組んだ.本研究課題は産毛に関する研究と色素分布に関する研究を並行して進めた.産毛に関しては構築した顕微鏡システムを利用して,光沢の特性を計測した.そして,産毛の太さや方向性,曲がり具合などの各種パラメータを制御して皮膚画像上に画像再現するプログラムを作成した.次に,色素分布に関しては,リアリスティックな皮膚画像への色素班の合成のため,DCGAN(Deep convolutional generative adversarial networks)により自動生成した色素斑形状を用いて分光皮膚画像に色素斑を合成し,カラー画像生成する方法を提案した.DCGANにより,少ない色素斑サンプルから大量の色素斑画像を生成し,適切なものを選んでその形状や濃淡を色素濃度分布として,分光皮膚画像にメラニンなどの色素斑を合成した.また,分光画像から生成した皮膚表面を3次元モデルとしてレンダリングするため,物体の3次元情報と分光情報を同時取得する要素技術について研究を行った.顕微鏡システムでの計測が難しく,計測に手間取ったため,産毛に関する研究の進捗が遅れた.色素分布の合成については新たな手法を考案し,有効性が確認できた.産毛と皮膚表面の粗さ,および,皮膚表面下散乱を考慮したモデルを確立し,質感再現を行う.また,分光撮影用マイクロスコープシステムで撮影した分光皮膚画像を解析し,皮溝や皮丘などのきめの特徴や色素沈着部位などの特徴における色素分布をモデル化する.今後は,深度方向の産毛も含めたレイヤーモデルと,皮膚表面での産毛と色素の分布のモデルを完成し,任意の質感再現を実現する.そして,研究成果をまとめ,学会等で報告する予定である.マイクロスコープシステムの構築における工作において,現有のものを利用するなどしたため,消耗品費の支出がかからなかった.30年度は,次年度使用額と今年度交付額を合わせた金額内で,高性能PCを購入し,工作の為の消耗品費を支出し,また,学会発表を行う予定である.国際会議参加の旅費等を計上していたが,国内での国際会議に参加したため,予算計画に余裕が生じた.次年度の学会参加のために使用する予定である.
重い電子形成と物質異常

重い電子形成とそれに伴う物性異常をアンダーソン格子模型を用いて研究してきた。電子間に働く強い斥力の効果を補助粒子(slave boson,pseudo-fermion)及び束縛条件を用い、1/N展開法を援用して調べてきた。得られた結論は以下のようである。1.CeRu_2Si_2のメタ磁性の起源について1/N展開の0次近似の範囲で調べた。地場が存在しないときにはslave bosonのエネルギーがpseudo-fermionのエネルギーより低く、伝導電子はLuttingerの総和則による大きなフェルミ面を持った状態になる。しかし地場の増大とともに、pseudo-fermionのエネルギーが下がり、slave bosonの準位と逆転する。この結果、フェルミ面は小さくなる。これはdHvAによる観測と一致し、またその際のdM/dHの跳び、Mの急な増大とも一致する。2.強相関電子系(d-p模型)に存在する強い電荷揺らぎによる超伝導発現の可能性を調べた。電荷揺らぎの振動数依存性を取り入れると(遅延効果)超伝導が出現する。3.強相関電子系(d-p模型)の磁気揺らぎと電荷ゆらぎを調べ桁。局所的にslave boson,pseudo-fermionを交換する過程によるバ-テックスをRPAにより取り入れると、磁気揺らぎ電荷揺らぎは競合する結果を得た。d-p模型では、dopingの小さい所では磁気揺らぎが勝ち、dopingの大きい所では電荷揺らぎが勝つ。4.強相関電子系に存在する強い磁気揺らぎが伝導電子の状態に及ぼす影響を調べた。伝導電子は磁気揺らぎによりその分散関係を変えられ、特に反強磁性の発生する領域では不安定となり、系は絶縁体となる。
失語症ボランティアのための教育プログラムの開発

脳血管障害に伴って生じる言語障害一失語症では,話すことのみならず,聞く,読む,書くことが障害され,スムーズなコミュニケーションが困難になる。その結果,外出の機会が制限される,コミュニケーションの機会が少なくなるなど,心理社会的側面の弊害が生じる。失語症者の心理社会的問題を解決する方法の1つとして,失語症ボランティア養成がある。本研究では失語症ボランティア養成のための教育プログラムの開発を目的とした。まず失語症者と失語症ボランティアとの1対1の会話の中で,ボランティアが使用したコミュニケーション方略が,会話場面にもたらす効果を明らかにした。次に失語症者とボランティアの会話の中から,"よい会話","悪い会話"場面を抜き出し,その原因を見いだした。これらの結果に基づき,失語症ボランティア養成のための教育プログラムのガイドライン作成を目指した。具体的には,過去に,地域社会の人々を対象に計3回実施した「失語症ボランティア養成講座」について,講座概要や参加者の反応,講座後に結成されたボランティアグループの活動内容を整理した。次に,講座で使用したテキスト例を紹介するとともに,基礎編と実践編からなる養成講座ガイドライン試案を作成した。さらに「失語症会話パートナー養成講座」に参加した会話パートナー(失語症ボランティア)を対象に,失語症者と参加者の相互作用を分析した。最後に,すでに医療従事者として働いている人々向けに実施した「福祉・医療職のための失語症コミュニケーション講座」参加者を対象に,講座前後での失語症者との会話の様子について,比較検討を行った。以上のことから,失語症ボランティアが適切に失語症者と関わるためには,本養成ガイドラインに基づくプログラム講座の受講に加えて,失語症者とのコミュニケーションの実践経験の積み重ねや,各ボランティアの状態に応じた個別指導が不可欠であると思われた。ある日突然生じる脳血管障害などによって,言語機能が障害される失語症者に対しては,言語聴覚士による言語訓練が行われる。また近年では、失語症をかかえながら充実した人生を過ごす方法を見いだすという,心理社会的な対応も求められるようになってきた。失語症者の心理社会的な問題は多々あるが,外出の機会が制限される,コミュニケーションの機会が制限されるなどの点が上げられる。このような問題を解決するためには,失語症者に適切な対応ができる失語症ボランティアを養成することが必要である。本研究では,失語症者の心理社会的な問題にアプローチするために,失語症ボランティアに関して,以下の2つの研究を行った。1つには,失語症者2名(全失語の方と,中程度ブローカ失語の方)とボランティア2,3名(本学学生)との自然な会話場面(本学構内の食堂にて,クッキーなどを食べながらの会話)を設定し,ボランティアの適切/不適切な対応方法を見いだした。その結果,ボランティアの対応方法によって,失語症者の実用的なコミュニケーション能力に違いが生じることが明らかになった。2つめには,実際に失語症ボランティアを行っている10名に協力してもらった。失語症者1名(ブローカ失語,中程度)との会話場面を設定し,失語症ボランティアが使用したコミュニケーション方略が,失語症者との会話にもたらす効果について分析した。ここで対象とした失語症ボランティアは,過去2回実施した「失語症ボランティア養成講座」に参加した方々である。その結果,会話場面での各コミュニケーション方略の使用に,ボランティアごとの個人差があることが見いだされた。今後は,コミュニケーションが取りにくい重度失語症者らへの対応などを分析し,問題点を明らかにすることによって,失語症ボランティアに対する段階的な支援方法を確立することをめざす。

ある日,突然生じる脳血管障害などでコミュニケーションが困難になる失語症者に対して,近年では,失語症をかかえながらその後の人生を充実して過ごすために,心理社会的な対応が広く求められるようになってきている。失語症者の心理社会的な問題を解決するための方法として,地域社会の人々が失語症の症状やコミュニケーションの取り方を理解することで,失語症者とより円滑なコミュニケーションを行うことなどが必要である。本年度は,地域社会の人々を失語症ボランティアとして養成するための方法を,以下の2つの点から整理した。1つは,我々が過去に実施した計3回の「失語症ボランティア養成講座」の内容と参加者の反応,および第1回の養成講座終了後に結成された失語症ボランティアグループの活動内容をまとめた。計3回の講座では,講義形式とロールプレイを含め,失語症の症状やコミュニケーションの取り方を指導した。計3回の講座を実施したことや,失語症に対する一般的な社会的認知度が向上したことなどによって,参加者らの失語症理解が進んだことが明らかになった。2つ目は,失語症者に対する会話ボランティア(会話パートナー)の養成教育を行うにあたり,必要な知識や考えをコンパクトにまとめた養成カリキュラムのガイドライン試案を作成した。ガイドラインは,基礎編と実践編に分け,基礎編では,会話パートナーとして必要な知識や理論を学ぶこと,実践編では,会話パートナーとしての態度や技術をロールプレイなどを通して学ぶことを目的とした。今後,当地域での失語症ボランティアらの失語症者への対応方法を分析(そのためには失語症ボランティアのコミュニケーション方法に関する評価法の開発が必要である)して,問題点を見いだすことによつて,失語症ボランティアに対する段階的な養成プログラムをまとめることをめざす。ある日,突然生じる脳血管障害などで,コミュニケーションが困難になる失語症者に対して,近年では,失語症をかかえながら,その後の人生を充実して過ごすために,心理社会的な対応が広く求められるようになってきている。失語症者の心理社会的な問題を解決するための方法として,地域社会の人々が,失語症の症状やコミュニケーションの取り方を理解することで,失語症者とより円滑なコミュニケーションを行うことなどが必要である。本年度は,医療福祉関連職にすでに携わっている人々を対象に,失語症者とのコミュニケーションの取り方を学習するために開催された「医療専門職のための会話パートナー養成講座」を利用して,参加者の講座前後のコミュニケーションの取り方について,質的な分析に基づいて,比較検討した。講座参加者は,ホームヘルパー,介護職員などの方であった。その結果,講座後には,書字などの代償手段を使うようになった,といった効果が見られた一方で,失語症者の反応を待てずに会話を進める,コミュニケーションノートなどの代償手段を使いすぎることによって,かえって話題が深まらなくなった,といった問題も見いだされた。また地域社会一般の人々を対象にした「会話パートナー養成講座」を利用して,参加者の講座参加前後のコミュニケーションの取り方について,9段階の評価尺度を利用して,量的な評価を行った。
架構の破壊形式と応力伝達メカニズムを考慮したＲＣ造非構造方立壁の損傷制御設計法

鉄筋コンクリート造非構造方立壁の周辺架構(梁・柱)の変形性状が非構造壁の損傷に及ぼす影響を調査し,梁の変形と非構造壁方立壁に及ぼす拘束の効果を定量的に示し,架構内の非構造壁方立壁の損傷過程を明らかにした。非構造壁の破壊性状は変形角の増大に伴う軸力の増大によって変化し,拘束条件が方立壁の位置によって異なり,破壊性状と密接な関係にあることを明らかにした。架構の破壊形式が非構造方立て壁の変形性能に及ぼす影響を調べるための実験を行った。試験体は非構造方立て壁を内蔵する鉄筋コンクリート造架構を3分の1に縮小したモデルとし,柱と梁の主筋の降伏強度および非構造壁の有無をパラメータとする試験体3体を作製した。主筋降伏強度が異なるのは,その違いにより,降伏時のメカニズムが変化すると考えられることから,架構の破壊形式が部材の損傷過程と部材の変形に及ぼす影響を考察するためである。両端の柱の頂部に接続した鉛直載荷用ジャッキにより一定軸力を与えながら,梁高さ位置に設置した水平力載荷用ジャッキの押し引きにより,所定の水平変形まで水平力を与えた。壁長さは1300mm,壁高さは800mm,壁厚さは40mmとし,壁筋はタテヨコD4@100mmですべての試験体で同一とした。実験結果より,1)方立て壁に生じる変形角は層間変形角と階高および方立て壁の高さとの関係からおおよそ計算することができる。2)既往の耐力評価式によって計算される最大耐力は柱主筋の降伏強度が大きい試験体において過大評価する。3)左右の方立て壁の変形は引張となる側の方立て壁で曲げ変形が卓越し,圧縮側となる方立て壁でせん断変形が卓越する。4)方立て壁の曲げ変形と梁の曲げ変形,架構および柱の曲げ変形との関係から方立て壁の変形に梁の曲げ変形が影響を及ぼしている可能性がある。5)柱および梁の主筋の降伏強度の違いによる耐力への影響はほとんど見られないことを示した。昨年度に引き続き架構の破壊形式が非構造方立て壁の変形性能に及ぼす影響を調べるための実験を行った。試験体は前年度と同じ形状であり,非構造方立て壁を内蔵する鉄筋コンクリート造架構を3分の1に縮小したモデルとし,非構造壁方立て壁の形状を変えた試験体および,無開口非構造壁を有する試験体の2体を作製した。両試験体とも梁主筋の降伏強度が柱主筋の降伏強度よりも小さく,また,開口高さが大きいため柱の剛性が低くなる。実験結果より,1)方立て壁形状が異なる場合であっても方立て壁に生じる変形角は層間変形角と階高および方立て壁の高さとの関係からおおよそ計算することができる。2)非構造壁の最大耐力は既往の耐力評価式によっておおよそ評価できることを示した。昨年度までの実験結果の考察により,非構造壁の損傷において周辺架構の変形性状が影響を及ぼしすことが明らかになった。本年度は架構の変形と非構造壁の損傷の関係をより詳細に考察するため,非構造壁の配筋が異なる2体の試験体の実験を行った。試験体のパラメータは非構造壁と梁とを接合する壁筋比とした。壁筋比は昨年度までの試験体の壁筋比において,縦筋比のみ増やしたものと縦横筋比を両方とも増やしたものである。実験結果より,壁筋比の違いによって,最大耐力および最大耐力時の変形角が異なることが分かった。さらに,非構造壁に生じる軸力を変位計から推測した結果,変形の増大とともに梁による拘束が大きくなり,軸力が増大することを明らかにした。また,軸力と変形の関係から非構造壁の損傷過程を明らかにした。26年度が最終年度であるため、記入しない。工学26年度が最終年度であるため、記入しない。研究の当初に計画した実験を行い,方立て壁の損傷に梁の変形が影響を及ぼしている可能性を示す結果が得られており,概ね妥当な進度で研究が進められている。本年度の実験では方立て壁の形状の違いによる影響について実験的に考察を行い,当初の研究計画で期待する成果に近い結果が得られており,おおむね順調に進展している。今後は損傷に影響を及ぼすパラメータとして,方立て壁の形状や梁の剛性,壁筋比などを検討の対象として,引き続き実験により検討を進める。また,実験と並行してFEM解析を実施し,方立て壁内部の応力状態を考察することで,損傷のメカニズムを明らかにする。最終年度には,損傷のメカニズムに基づく方立て壁の損傷制御方法を提案したい。今年度の実験を踏まえ,方立て壁の変形性状と梁の変形の関係について,壁の変形性状をより詳細に把握する実験を行う。

さらには,FEM解析によって損傷のメカニズムを明らかにし,最終的には損傷制御するための設計クライテリアを提案したい。26年度が最終年度であるため、記入しない。実験の試験体の変更により製作にかかる費用が当初の計画よりも少なくなったため。未使用額は次年度の実験においてその経費に充てることとしたい。実験の試験体の変更および研究計画を変更して次年度も実験を行うことにしたため。これまでの実験結果を踏まえて研究計画の修正を行った。今年度の実験結果を踏まえて次年度にも実験を行うこととしており,未使用額はその経費に充てることとしたい。