hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
IgA腎症の系統的診断と予防に展開を目指す新規分子素材の創製

慢性腎不全に陥る患者の約3割(国内で年間1万人弱)は、IgA腎症が原因とされる。IgA腎症は血液中の免疫グロブリンA(IgA)に糖鎖不全が生じ、腎糸球体にIgAが沈着し続け腎機能が低下する腎炎と考えられている。IgA腎症の成因は不明で、蛋白・血尿以外には自覚症状がないため病気の進行に気づきにくく、確実な診断方法は腎生検以外に無く疾患の発見が遅れる場合が多い。IgAは通常その多くが腸管粘膜下リンパで産生され血液中に移行するが、何らかの理由で患者血液中のIgA濃度が健常者より高くなり、且つ糖鎖不全が生じ、この状態が長く続くことで腎糸球体にIgAが沈着し腎機能が消失すると考えられている。主な治療法は、発症初期に発見できた場合には抗炎症剤として副腎皮質ステロイド剤が用いられるが、これは初期の場合にのみ有効であることから、早期発見のための診断法が望まれている。本研究は、血液中の糖鎖不全IgAを迅速にかつ系統的に検出できるIgA腎症診断法の開発のために、IgAサブクラスに存在する全ての正常および不全糖鎖の検出が可能な、分子素材を創製することを主たる目的とした。この目的のために、糖鎖不全IgA結合分子(変性ジャカリン)を作成・精製し、その糖鎖認識性を検討した。初年度はその製法を確立したが、2年度は更に精製し純度と機能性を向上させ、実際にIgA腎症患者血液中の糖鎖不全IgA濃度を測定できる診断法の開発に成功した。今後、この方法を用いることでIgA腎症早期発見システムの構築に貢献が期待できる。IgA腎症は血液中の免疫グロブリンA(lgA)に糖鎖不全が生じ、腎糸球体にIgAが沈着し続け腎機能が低下する腎炎と考えられている。主な治療法は、.発症初期に発見できた場合には抗炎症剤として副腎皮質ステロイド剤が用いられるが、これは初期の場合にのみ有効であることから、早期発見のための診断法が望まれている。方法は、ジャックフルーツの種子からの抽出および部分的変性処理を行い、糖鎖不全IgA特異認識ジャカリンを作成した。概要としては、水溶性ジャカリンを各認識糖鎖であるオリゴ糖アナログおよび変性調節剤と共に変性させることで作製し、その際の条件を調節することで、数種類存在する認識サイトから特定の糖鎖以外の認識サイトを消活させることが可能になった。
寒冷曝露に対するアミノ酸の代謝反応における大脳辺緑ー視床下部系の役割

大脳辺縁ー視床下部系の肝のアミノ酸および関連物質の代謝調節に対する関与機構ならびにその関与機構と反復寒冷曝露に対するアミノ酸の代謝反応との関係をより明らかにするために以下のような実験を行った。すなわち、先ずウサギの肝におけるフェニルアラニン、チロシン、ロイシン、イソロイシンおよびグルタミン酸(以下これらのアミノ酸を合わせて単にアミノ酸と記載する)の代謝像に対する大脳辺縁ー視床下部系の電気刺激(以下刺激と略記)あるいは両側性の通電破壊(以下破壊と略記)の影響について観察した。継いで、寒冷曝露を毎日反復した場合の肝におけるアミノ酸の代謝像について検索するとともに、大脳辺縁ー視床下部系の諸部位を破壊したウサギを用いても同様の実験を行った。得られた結果は次の通りである。1.大脳辺縁系の背側海馬(以下馬海と略記)の刺激および海馬と視床下部との肝の神経経路とされている背側脳弓(以下脳弓と略記)の破壊は肝でのアミノ酸の代謝像を変化させるとともに、これらのアミノ酸の代謝に対する海馬の刺激の作用は脳弓の破壊によって消失する傾向にある。2.内側扁桃核(以下扁桃核と略記)の刺激および扁桃核と視床下部との間の神経連絡路とされている分界条の破壊はアミノ酸の代謝像を変化させるとともに、このアミノの代謝に対する扁桃核の刺激の作用は分界条の破壊によって消失する傾向にある。3.視床下部腹内側核(以下腹内側核と略記)、視床下部弓状核(以下弓状核と略記)および視床下部外側核の刺激および腹内側核あるいは弓状核の破壊は肝におけるアミノ酸の代謝像を変化させるとともに、腹内側核および弓状核の刺激のアミノ酸の代謝に対する作用は、両部位の破壊によって消失する。4.ウサギに1日12時間づつ寒冷曝露を7日間反復した場合、第1日の寒冷曝露は肝のアミノ酸の代謝像を著しく変化させるが、この曝露作用の効果は曝露に回数の増加に伴って次第に減少し、ついには消失することを認め、しかしこの現象は反復寒冷曝露に対するアミノ酸の代謝適応が成立したことを示していることを他の種々の実験によって明らかにしている。5.腹内側核および弓状核の破壊は第1日の寒冷曝露に対するアミノ酸の代謝反応を変化させるが、反復寒冷曝露に対するアミノ酸の代謝適応に成立過程に対しては無影響である。6.脳弓および分界条の破壊は第1日の寒冷曝露に対するアミノ酸の代謝反応を変化させるとともに、反復寒冷曝露に対するアミノ酸の代謝適応の成立に対しても著しい影響を与えている。本年度は本研究の課題のアミノ酸については、主としてフェニルアラニン、チロシンおよびイソロイシンを取り上げ、ウサギを用いて種々検索を行い、次のような結果を得た。(1)偏桃核と視床下部との間係の神経経路とされている分界条の破壊の肝におけるフェニルアラニン、チロシン、イソロイシンの代謝像を変化させる。(2)海馬と視床下部との間の神経経路とされている脳弓の破壊も肝でのフェニルアラニン、チロシン、イソロイシンの代謝に対して影響を与える。

(3)肝におけるフェニルアラニン、チロシン、イソロイシンの代謝像は偏桃核、海馬の電気刺激によって変化し、その偏桃核の刺激作用は分界条の破壊によって消失すると共に、海馬の刺激効果は脳弓の破壊によって減弱する。(4)寒冷曝露の毎日の反復はフェニルアラニン、チロシンの代謝に対して影響を与える。(5)分界条と脳弓の破壊は反復寒冷曝露に対するフェニルアラニン、チロシンの代謝反応を変化させる。(6)視床下部の腹内側核と弓状核の電気刺激および破壊は肝におけるフェニルアラニン、チロシン、イソロイシンの代謝像を変化させると共に、腹内側核と弓状核の刺激作用はそれぞれの破壊によって消失する(7)腹内側核と弓状核の破壊は寒冷曝露に対するフェニルアラニン、チロシンの代謝反応を変化させる。(8)上記の事実は、大脳辺縁-視床下部系は肝のフェニルアラニン、チロシン、イソロイシンの代謝調節に関与していると共に、寒冷曝露に対するフェニルアラニンとチロシンの代謝反応の機構にも関与していることも示している。(9)TCAサイクルの構成物質およびその他などについても同様な実験を行うと共に、暑熱曝露についても検索を行い、大脳辺縁-視床下部系がこれらの物質の代謝調節に関与していると共に暑熱曝露に対する代謝反応にも関与していることを認めている。昨年度に引き続き、ウサギの肝を用いて研究課題について種々検索を行った。本年度に得られた結果を以下に列記する。(1)視床下部の腹内側核と弓状核の電気刺激および破壊はロイシンの代謝像を変化させるとともに、腹内側核と弓状核の刺激作用はそれぞれの破壊によって消失する。(2)海馬と視床下部との間の神経連絡路である脳弓の破壊および海馬の電気刺激はロイシンの代謝像を変化する。(3)扁桃核と視床下部との間の分界条の破壊および扁桃核の電気刺激はロイシンの代謝像を変化させる。(4)寒冷曝露を毎日反復負荷した場合、ロイシンの代謝像は第1日の寒冷曝露によって著しく変化するが、その寒冷曝露に対するロイシン代謝反応は寒冷曝露の反復日数の増加に伴って次第に減少し遂には消失する。(5)寒冷曝露の毎日の反復によって寒冷曝露に対するロイシンの代謝反応が完全に消失しているウサギにおいても緊縛負荷あるいは暑熱曝露に対する代謝反応は寒冷曝露を全く行っていないウサギの場合と全く同じように存在しており、このことは反復寒冷曝露に対する特異的なロイシンの代謝適応が成立していることを示している。(6)視床下部の復内側核と弓状核の破壊は、第1日の寒冷曝露に対するロイシンの代謝反応を変化させるが、反復寒冷曝露に対する代謝適応の成立過程には無影響である。(7)脳弓と分界条の破壊は第1日の寒冷曝露に対するロイシンの代謝反応を変化させるとともに、反復寒冷曝露に対する代謝適応の成立過程にも影響を与える。(8)海馬の電気刺激および脳弓の破壊はブドウ糖の代謝像を変化させるとともに、この海馬刺激の作用は脳弓の破壊によって消失する。(9)下垂体破壊ウサギおよび下垂体摘出ラットでの海馬および扁桃核の電気刺激は副腎皮質ホルモンおよび性ステロイドホルモンの生成像を変化させる。本年度は、本研究の課題のアミノ酸についは糖原性のアミノ酸のうちグルタミン酸およびアラニンを取りあげて、ウサギを用いて種々検索を行い、次のような結果を得た。
安定同位体を利用した肝ミクロゾ-ムチトクロ-ムP-450の酸化反応機構の研究

ウサギ肝ミクロゾ-ムチトクロ-ムP-450_<PB>再構成系による種々の置換基Xを有するN,N-ジメチルアニリン(以下,DMA-Xと略す)の酸化的N-脱メチル化反応速度について次の事実が見出された。1.本再構成系によるDMA-Xの酸化的N-脱メチル化反応は,基質DMA-X濃度についてミカエリス-メンテン型となり,logV_<max>はXのσ^+置換基定数に対して負の勾配をもつ直線関係を示す。2.分子軌道法による理論計算では,DMA-Xの酸化的N-脱メチル化に含まれる素反応過程で,この様な置換基効果を示すのはDMA-Xから酵素酸化活性種に-電子酸化される過程のみである。3.休止状態チトクロ-ムP-450と基質DMA-Xの相互作用を可視スペクトルで観測したところ,X=p-CNを除いてI型差スペクトルを示し,ヘム鉄を高スピン側に変化させる。その程度(△G^<int>)は,Xの電子効果に依存しており,σ^+定数に対して正の勾配をもつ直線関係を示す。即ち,チトクロ-ムP450還元酵素からチトクロ-ムP-450・DMA-X複合体への電子伝達速度の対数は,σ^+定数に対して正の勾配をもつ直線関係にあることを意味する。以上の知見から,本酵素反応は,DMA-Xが酵素酸化活性種によって一電子酸化され,DMA-Xカチオンラジカルが生じる過程が律速段階に含まれる機構で進むことが明らかになった。次に,DMA-XカチオンラジカルのN-メチル基のC-H結合切断の知見を得るために,一方のN-メチル基のみを重水素化したDMA-X-d_3の酵素反応を行ない,生成したNー脱メチル化物の質量分析からDMA-X-d_3カチオンラジカルのC-H結合切断の分子内一次重水素同位体効果を算出した。他方,西洋ワサビペルオキシダ-ゼについても同様の実験を行ない,両者をマ-カス理論を用いて比較検討し,興味ある結論が得られた。
施設飼育実験用霊長類及びヒトにおける高度危険Bウイスル感染の実態調査と対応策

今回わが国の国立大学動物実験施設協議会傘下の31施設について、マカク属(8種)とその他の属(6種)の計14種962検体を収集し、社団法人「予防衛生協会」でEIA法によるBウイルス抗体の検査を行った。その結果、総合成績では陽性サルが40%の割合で認められた。サル種別でみると、今まで報告されているカニクイザルが59%、アカゲザルが53%であり、予防衛生協会の過去の検査結果と特に問題になる差異があるとは思えなかったが、今回ニホンザルでも211/629(33%)の陽性個体を認められたことは新知見である。これらの陽性ザルを年齢別分布から見ると7歳以上で62%であり、加齢と共に陽性率が上昇していることが証明され、性成熟との関係が示唆された。新薬の安全性試験と異なり、わが国の大学等研究機関における医学研究では、ニホンザルを使用した研究が目立ち、カニクイザルやアカゲザルとそれ程遜色無い抗体陽性率を示したニホンザルは、今後、ライフサイエンス分野において要注意である。また、マカク属以外のサルにも陽性ザルでも低率ながら陽性個体を認めたことは、その意義について今後詳細な調査を必要とする。なお地域別、性別の陽性抗体分布を調べたが、特に顕著な特徴を見いだせなかった。
癌の腹膜播種に対する腹腔内化学療法と高出力衝撃波の併用に関する基礎的研究

シスプラチン含有生理的食塩水腹腔内投与と体外超音波照射併用時のEhrlich細胞移植マウスの生存期間について検討した。1群当たり10匹のddyマウス腹腔内に2x10^6個のEhrlich細胞を接種24時間後、または96時間後に、シスプラチン50μg/ml含有生理的食塩水を体重当たり100ml/kg(シスプラチン5mg/kgに相当)腹腔内投与し、さらに体外超音波照射装置の槽内に水道水を満たしてマウスの腹部を水中に浸し、周波数28kHzの超音波3、5、10分間照射して動物の生存期間を観察することにより治療効果を検討した。動物の観察期間は60日とした。Ehrlich細胞をddyマウス腹腔内に投与し、24時間後にシスプラチン希釈液を腹腔内投与するとともに体外超音波照射を行った結果、無処置群、シスプラチン単独投与群、体外超音波3分、5分、10分照射群の生存期間中央値はそれぞれ、11.5日、14.5日、14日、21.5日、23日であり、5分照射群と10分照射群の存在率が無処理群、シスプラチン単独投与群に比べて有意に良好であった(P<0.01, Cox-Mantel tesr)。またEhrlich細胞接種96時間後にシスプラチン希釈液腹腔内投与と体外超音波照射を行ったところ、無処置群、シスプラチン単独投与群、体外超音波3分、5分、10分照射群の生存期間中央値はそれぞれ、12日、16日、15.5日、22日、24.5日であり、5分照射群と10分照射群の生存率が無処理群、シスプラチン単独投与群に比べて有意に良好であった(P<0.01, Cox-Mantel test)。Ehrlich腹水癌細胞(E細胞)をシスプラチンの希釈液(5-50μg/ml)に浮遊させ、30分培養するとE細胞内の白金の取込み量は培養液中のシスプラチン濃度に比例して増加した。またシスプラチン希釈液(10μg/ml)におけるE細胞内の白金の取込み量は培養時間とともに増加した。E細胞細胞をddyマウス腹腔内に投与後day4に5mg/kgのシスプラチン希釈液(50μg/ml)を腹腔内投与すると、E細胞内の白金取込み量は30分で40ng/mg protein、60分で50ng/mg proteinで概ねプラトーに達した。この条件でマウスの平均生存期間は22.6日で、生食水を投与した対照群は17.0日であった。さらにE細胞をマウス腹腔内に投与して24時間後に同じ条件のシスプラチン希釈液を腹腔内投与するとマウスの平均生存期間は36.3日以上で、対照群は12.8日であった。また3mg/kgのシスプラチン希釈液(30μg/ml)をドンリュウラット腹腔内に投与し、血中・腹水中Pt濃度、血漿BUN・クレアチニンを測定し評価した。これまで制癌剤希釈液投与に関する実験を行い、衝撃波併用化学療法の対照群となるデータを蓄積した。これを基本にして今後衝撃波併用化学療法の実験を行う。気泡注入液腹腔内投与と衝撃波照射に関する実験は鳥取大学医学部付属病院に設置された東芝メディカル製体外衝撃波結石破砕装置を用い、気泡はサンプラテック社製気泡発生注入装置を用いて滅菌ゼラチンに空気を混じて発生させるため、現在条件を設定中である。

Ehrlich腹水癌細胞(E細胞)をシスプラチンの生理的食塩水による希釈液(5-50μg/ml)に浮遊させ、30分培養するとE細胞内の白金の取込み量は培養液中のシスプラチン濃度に比例して増加した。またシスプラチン希釈液(10μg/ml)におけるE細胞内の白金の取り込み量は培養時間とともに増加した。E細胞をddyマウス腹腔内に投与後day4に5mg/kgのシスプラチン希釈液(50μg/ml)を腹腔内投与すると、E細胞内の白金の取込み量は30分で40ng/mg protein、60分で50ng/mg proteinで概ねプラトーに達した。この結果をふまえてE細胞をddyマウス腹腔内に投与し、24時間後に5mg/kgのシスプラチン希釈液(50μg/ml)を腹腔内投与するとともに体外超音波照射を行ったところ、無処置群、シスプラチン単独投与群、体外超音波3分、5分、10分照射群の生存期間中央値はそれぞれ、11.5日、14.5日、14日、21.5日、23日であり、5分照射群と10分照射群の生存率が無処置群、シスプラチン単独投与群に比べて有意に良好であった(P<0.01,Cox-Mantel test)。またE細胞接種96時間後にシスプラチン希釈液(50μg/ml)腹腔内投与と体外超音波照射を行ったところ、無処置群、シスプラチン単独投与群、体外超音波3分、5分、10分照射群の生存期間中央値はそれぞれ、12日、16日、15.5日、22日、24.5日であり、5分照射群と10分照射群の生存率が無処置群、シスプラチン単独投与群に比べて有意に良好であった(P<0.01,Cox-Mantel test)。
多くの硫黄原子を含む拡張π電子系配位子を有する有機金属錯体の新しい物性・機能

ジチオレート金属錯体における硫黄-金属インターエレメント結合の特性を活かし、錯体の新しい物性・機能の発現を目指した。多くの硫黄原子を含む拡張π電子系配位子C_8H_4S_8^<2->(etdt)を有する有機金属錯体を合成し、その電気化学的特性とともに錯体固体での多くの硫黄原子を介した分子間相互作用による導電性に注目した。次に、[NMe_4][M(η^5-C_5H_5)(etdt)_2]ならびに[NMe_4][M(η^5-C_5Me_5)(etdt)_2](M=Ti(IV),Zr(IV))錯体を合成した。これらの錯体の酸化電位は、-0.48-0.35V(vs.Ag/Ag^+)であり、これらをヨウ素あるいはTCNQで酸化すると、0.3分子のI_3^-あるいはTCNQ^-ラジカルアニオンを含んだ酸化錯体が得られ、とくにTi(η^5-C_5H_5)(etdt)_2酸化錯体においては0.0550.16S cm^<-1>の高い電導度を示した。一方、Zr-酸化錯体では、電導度はそれほど高くない。非平面構造の錯体であるが、酸化錯体固体では、etdt配位子中の多くの硫黄原子の接近によって錯体間相互作用により効果的な電導経路が形成されている。
低消費電力ＬＳＩ実現へ向けた高位・物理統合設計技術の開発

研究課題ではシステムLSIの消費エネルギーの内の30%以上を占めるクロックのエネルギーに注目し,クロック信号合成まで含めた高位・物理完全統合化低消費電力LSI合成技術を構築することを目標としている.クロック信号のエネルギーを削減する手法としてマルチクロックドメインがあげられる.LSIの低消費電力化に向け,マルチクロックドメインと既存手法の複数電源電圧との効果的な同時適用を目指す.本年度は研究計画の完遂へ向けて,マルチクロックドメインと複数電源電圧との同時適用を考えた際の高位・物理統合化低消費電力LSI合成技術の集積回路アーキテクチャ,および合成アルゴリズムの提案を実施した.昨年度の仮提案より,マルチクロックドメインと複数電源電圧との同時適用を考えた際のエネルギーの削減効果は,合成対象とする回路の機能によってばらつきがあることが分かった.ばらつきの原因は,(1)クロック信号と電圧割り当てについて1つの共通した抽象モデルを用いること,(2)合成対象によらず常に先に複数電源電圧を適用し,後でマルチクロックドメインを適用するアルゴリズムであることにあった.昨年度の手法の問題点を解決するため,(1)新しい抽象モデル化を実現した集積回路アーキテクチャの提案,(2)集積回路アーキテクチャに対応した自動合成アルゴリズムの提案を実施した.新しい集積回路アーキテクチャと回路の機能に応じた合成アルゴリズムにより,昨年度と比較し安定してエネルギーを削減可能な実験結果を得ることができ平均10%程度エネルギーを多く削減できる結果が得られた.最終的に,従来手法と比較し複数電源電圧のみで約30%程度,マルチクロックドメインのみで約30%程度エネルギーが削減できるのに対し,2つを同時に適用した場合には約60%のエネルギー削減を実現できた.研究計画におけるエネルギー削減目標を計画通り完遂できた.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。LSIの性能向上,利用範囲の拡大に伴い, LSIの低消費電力化が求められる. LSIの設計生産性を向上する「高位合成」では, LSI全体の消費エネルギーの多くを決定する「物理合成」を切り離して考えており低消費電力化のボトルネックとなっている.「物理設計」で構成が決まり全の30%以上の電力を占めるクロック信号に注目した,高位・物理統合化LSl合成技術の提案により,消費エネルギーを従来よりも60%削減することを目的とする.本年度は前述した高位・物理統合化LSl合成技術の提案へ向け,高位・物理統合化LSI合成技術を実現する上で必要な回路情報を収集した.その上でクロック信号のエネルギーを削減する手法としてマルチクロックドメインに注目した.従来マルチクロックドメイン技術はLSI自動設計の下位工程にあたるレイアウト合成やクロック信号合成の際に適用される技術である.マルチクロックドメインを高位段階で必要十分に考慮可能な,クロック信号および回路部品の抽象モデルである集積回路アーキテクチャを提案した.集積回路アーキテクチャの提案により,消費エネルギーの考慮に加えてクロック信号の同期問題についても高位段階で考慮可能となった.提案集積回路アーキテクチャを対象とした合成アルゴリズムについても提案し,マルチクロックドメインのみで約30%のエネルギー削減を達成した.加えて,マルチクロックドメインと複数電源電圧を同時適用した高位・物理統合化低消費電力LSI合成技術は来年度の完成へ向けた仮提案を実施した.集積回路アーキテクチャ,および合成アルゴリズムの素案を提案し,マルチクロックドメインと複数電源電圧を同時に適用することで現在約50%のエネルギー削減を実現できた.研究課題ではシステムLSIの消費エネルギーの内の30%以上を占めるクロックのエネルギーに注目し,クロック信号合成まで含めた高位・物理完全統合化低消費電力LSI合成技術を構築することを目標としている.クロック信号のエネルギーを削減する手法としてマルチクロックドメインがあげられる.LSIの低消費電力化に向け,マルチクロックドメインと既存手法の複数電源電圧との効果的な同時適用を目指す.本年度は研究計画の完遂へ向けて,マルチクロックドメインと複数電源電圧との同時適用を考えた際の高位・物理統合化低消費電力LSI合成技術の集積回路アーキテクチャ,および合成アルゴリズムの提案を実施した.昨年度の仮提案より,マルチクロックドメインと複数電源電圧との同時適用を考えた際のエネルギーの削減効果は,合成対象とする回路の機能によってばらつきがあることが分かった.ばらつきの原因は,(1)クロック信号と電圧割り当てについて1つの共通した抽象モデルを用いること,(2)合成対象によらず常に先に複数電源電圧を適用し,後でマルチクロックドメインを適用するアルゴリズムであることにあった.昨年度の手法の問題点を解決するため,(1)新しい抽象モデル化を実現した集積回路アーキテクチャの提案,(2)集積回路アーキテクチャに対応した自動合成アルゴリズムの提案を実施した.新しい集積回路アーキテクチャと回路の機能に応じた合成アルゴリズムにより,昨年度と比較し安定してエネルギーを削減可能な実験結果を得ることができ平均10%程度エネルギーを多く削減できる結果が得られた.最終的に,従来手法と比較し複数電源電圧のみで約30%程度,マルチクロックドメインのみで約30%程度エネルギーが削減できるのに対し,2つを同時に適用した場合には約60%のエネルギー削減を実現できた.研究計画におけるエネルギー削減目標を計画通り完遂できた.26年度が最終年度であるため、記入しない。来年度へ向けて集積回路アーキテクチャ,および合成アルゴリズムの素案を提案し,目標とする消費エネルギーの削減比率も素案の改良で十分達成ができると考えるため.今後は計画通り,現在の素案を改良し目標とする消費エネルギー削減率を目指す.平成25年度の研究成果より,削減効果は合成対象とする回路の機能によってばらつきがあることが分かった.実験結果について学会で発表し, (1)クロック割り当ての抽象化と電圧割り当ての抽象化について,

(2)合成アルゴリズム中のクロック信号割り当てと電圧割り当てについて,意見を頂くことができた.(1)については抽象モデル化への反映を実施した.(2)については合成アルゴリズムへの反映を予定している.
ケイ素の拡張型バイオアイソスターとしての新たな展開

創薬化学研究において、ケイ素やリンなど第3周期以降の元素の活用は新たな医薬候補化合物の創製につながると考えられる。本年度は、ケイ素官能基の構造物性および構造活性相関を一般性を持って解析するための基本骨格として、(1)ビスフェノール構造を基盤とした解析、ならびに(2)シス2重結合のバイオアイソスターとしてのケイ素原子、を主題として昨年度までの研究を継続発展させた。標的タンパク質として、エストロゲン受容体(ER)ならびにプレグナンX受容体(PXR)の核内受容体、加えてチュブリンを設定した。その中で、本年度は、ビスフェノール誘導体についてはリンカー部位の異なる種々の化合物を合成、その物性および生物活性を評価た。物性パラメータとして疎水性パラメータLogPo/wおよびフェノール性水酸基の酸解離定数pKaを、生物活性としてエストロゲン受容体(ER)αおよびβに対する活性を評価した。生物活性評価においては、ERのサブタイプによって逆の作用を示すという興味深いケイ素含有ビスフェノール誘導体を得た。ケイ素誘導体に関する構造活性相関研究を通じて、ケイ素官能基の化学的性質と、幾何学的な構造的性質を分離して整理することがケイ素含有化合物の構造活性相関を理解する上で重要であるとの認識にいたった。本成果は、ケイ素やリンなど第3周期以降の元素を医薬に導入する試みが、構造展開の多様性、創薬におけるケミカルスペースの拡大につながる事を示したものと考えている。ケイ素の新規バイオアイソスターとしての有用性の展開として今年度は、シラノールの水酸基のブレンステッド酸性度の高さに注目して、シラノール基と、いくつかの医薬シーズに散見される酸性水酸基であるヘキサフルオロイソプロパノール基の互換性の検討を行った。また、ケイ素の新規バイオアイソスターとしての有用性を検証するために、ケイ素一原子を炭素一原子の交換が当該生物活性化合物の活性に与える影響を精査するも必要であるために、主としてNuclear Receptorについて、既知骨格のシラ化が活性に与える影響を解析した。Nuclear Receptorとしては、Estrogen Receptor, Androgen Receptorなどのステロイドホルモン受容体、加えてRAR等のレチノイド関連受容体、さらには核内ペルオキシソーム増殖因子活性化受容体(PPAR)を初めとする代謝性核内受容体に対する活性を調査した。特に後者については、今後のケイ素を導入する活性化合物を見極めるため、新たにアセチルCoAカルボキシラーゼ2阻害活性を併せ持つ化合物の創製を行った。ケイ素と炭素の比較のみで構造活性相関を引き出すのは説得力に欠けると考え、特にジフェニルX型の骨格について、二つのフェニル基を連結する「X」部分として、ケイ素・炭素に加え、硫黄原子や酸素原子、窒素原子、リン原子、ホウ素原子等の異原子群を導入して活性を比較することも試みた。活性としてはエストロゲン受容体、ならびにステロイドスルファターゼに及ぼす活性を中心に検討した。本年度中に扱った化合物群に関しては、ケイ素の導入により活性が減弱する例が多かったが、かえってそのために、ケイ素への置換により、複数の活性を併せ持つ活性化合物の創製が容易になり、生理活性物質創製のための新技術として提案しうる可能性を示唆したと考えている。ネガティブな点としては、(1)モデルとした化合物が元々活性的に成熟した化合物であるため、ケイ素の導入によって活性が減弱してしまうこと、(2)ケイ素ユニットを導入した化合物の合成の困難さ(物性の問題)によりケイ素導入化合物の創製数が限定されていること、がある。しかしその一方で、上記(1)でいう活性の減弱により、かえって他の複数の活性を併せ持った性質が観察しやすくなり、活性の選択性の解析が可能となった。そのため、炭素とケイ素の交換等による、生物活性の変化に関する議論が拡充できると考えられた。特に今年度は、今後、ケイ素を導入して本研究課題の素材とすべき生物活性物質として、新規核内ペルオキシソーム増殖因子活性化受容体(α/δ)リガンドの創製に成功した。加えて同リガンド活性とアセチルCoAカルボキシラーゼ2阻害活性を併せ持つ化合物群の創製にも成功した。よって総合として評価区分を「(2)大旨順調に進展している」とした。昨年度に引き続き、(1)シラノール水酸基のブレンステッド酸性度の高さに着目した生理活性物質創製、ならびに(2)ケイ素の炭素との微妙な幾何学的な構造差に着目した生理活性物質創製を遂行した。これまで標的タンパク質として、エストロゲン受容体(ER)やレチノイン酸受容体関連オーファン受容体(ROR)、パーオキソゾーム増殖剤活性化受容体(PPAR)、肝臓X受容体(LXR)、ファルネソイドX受容体(FXR)、プレグナンX受容体(PXR)などの各種核内受容体、ステロイドするフォトランスフェラーゼ(STS)やチュブリン、といった酵素や機能分子を設定し、多くの誘導体を評価してきた。その中で、本年度は、ケイ素誘導体を創製することによって、関連誘導体の中で初めて出現する活性としてPXRアンタゴニスト活性を発見した。様々な類縁核内受容体のリガンド結合部位において、リガンドに要求される疏水制度や酸性後が異なることが明確に示され、ケイ素導入がリガンド構造の最適化に有力な手法であることを実証できた。ケイ素の導入によって、これまでにない新たな、かつシンプルな構造のPXRアンタゴニストが得られたことは、本年度の特記すべき成果であると考えている。

また、これまでのケイ素誘導体に関する構造活性相関研究を通じて、ケイ素官能基の化学的性質と、幾何学的な構造的性質を分離して整理することがケイ素含有化合物の構造活性相関を理解する上で重要であるとの認識にいたった。これまでに内外で知られているケイ素含有化合物について、上記の視点から構造活性相関を理解することを提案し、総説として発信した。研究実績の概要に記述したように、ケイ素を導入することで初めてシンプルな構造を有する新規PXRアンタゴニストを得ることに成功した。このことは、偶然ではあるが、大きな成果であると捉えている。一方で、ケイ素についてシラノール以外の官能基を含めて様々な含ケイ素化合物の構造的多様性を拡充しようとしたが、合成の難度に問題で当初期待したほどには化合物多様性を得ることができなかった。そのため、論文発表や学会発表に関しては充分とは言い難い。しかしその中でも、これまでの含ケイ素生理活性物質の構造活性相関がある程度解析できてその理解のための基盤が提案できたことは満足すべき成果であると考え、区分は「(2)大旨順調に進展している。」とした。創薬化学研究において、ケイ素やリンなど第3周期以降の元素の活用は新たな医薬候補化合物の創製につながると考えられる。本年度は、ケイ素官能基の構造物性および構造活性相関を一般性を持って解析するための基本骨格として、(1)ビスフェノール構造を基盤とした解析、ならびに(2)シス2重結合のバイオアイソスターとしてのケイ素原子、を主題として昨年度までの研究を継続発展させた。標的タンパク質として、エストロゲン受容体(ER)ならびにプレグナンX受容体(PXR)の核内受容体、加えてチュブリンを設定した。その中で、本年度は、ビスフェノール誘導体についてはリンカー部位の異なる種々の化合物を合成、その物性および生物活性を評価た。物性パラメータとして疎水性パラメータLogPo/wおよびフェノール性水酸基の酸解離定数pKaを、生物活性としてエストロゲン受容体(ER)αおよびβに対する活性を評価した。生物活性評価においては、ERのサブタイプによって逆の作用を示すという興味深いケイ素含有ビスフェノール誘導体を得た。ケイ素誘導体に関する構造活性相関研究を通じて、ケイ素官能基の化学的性質と、幾何学的な構造的性質を分離して整理することがケイ素含有化合物の構造活性相関を理解する上で重要であるとの認識にいたった。本成果は、ケイ素やリンなど第3周期以降の元素を医薬に導入する試みが、構造展開の多様性、創薬におけるケミカルスペースの拡大につながる事を示したものと考えている。特に本研究課題申請当初の方策を大きく変更する必要はないと考えている。上記「現在までの進捗状況」に記したとおり、活性の減弱がかえって多重薬理活性の選択性に関わる幅広い議論を可能にした点を踏まえ、「ケイ素のバイオアイソスターとしての利用」を既知のすでに成熟した活性化合物に応用するよりも、未熟かつ単純な骨格の化合物において活性比較する実験研究に、より注力する方針とする。そのことによって、「合成の困難さ」を克服しつつ、次段階に向けて確実な基盤となる基礎データを蓄積し、本課題のミッションを遂行する。
免疫グロブリンGにおける糖鎖とタンパク質との相互作用

免疫グロブリンGにおいて、そのサブクラスや種の違いにより糖鎖の分布に差異があることが明らかにされている。このサブクラスや種による糖鎖分布の差異を、免疫グロブリンGの糖鎖とタンパク質部分との相互作用の観点から捉えるため、サブクラスや種の異なる免疫グロブリンGについて、β-ガラクトシダーゼ処理を行い、糖鎖分布の変化を調べた。その結果、遊離の糖鎖や免疫グロブリンGの各サブクラスや種の違いによりガラクトシダーゼの反応に差異があるなど新たな知見が得られ、糖鎖とタンパク質部分との相互作用部位に関する基礎的なデータを多く得た。また、Penicillium notatum由来のホスホリパーゼBとE-カドヘリンの糖タンパク質に関してもいくつかの新たな知見を得た。ホスホリパーゼBに関しては、そのアスパラギン結合型糖鎖は、ハイマンノース型であり、この糖鎖がホスホリパーゼBの活性ならびに溶解度に少なからず関与していることも明らかとなった。E-カドヘリンに関しては、その糖鎖の修飾をマウスのメラノーマ細胞にβ1-4N-アセチルグルコサミン転移酵素IIIを導入することにより行った。その結果、E-カドヘリンの寿命が延び、細胞表面上により多くのE-カドヘリンが発現されていることが明らかとなった。このE-カドヘリンの増加が、転移の抑制に関与しているものと考えられる。さらに、α1-6フコース転移酵素の蛍光標識糖鎖を用いた高感度なアッセイ系を確立した。この方法は、従来の還元末端糖の開環を伴う蛍光標識法を、還元末端糖の開環を伴わないよう改良したものである。このアッセイ系を用いてブタの脳よりα1-6フコース転移酵素を精製した。このサブクラスや種による糖鎖分布の差異を、免疫グロブリンGの糖鎖とタンパク質部分との相互作用の観点から捉えるため、サブクラスや種の異なる免疫グロブリンGについて、糖転移酵素やグリコシダーゼの反応を行い、糖鎖分布の変化を調べた。その結果、まだ予備的実験結果の域を出ていないが、各サブクラスや種の違いにより糖転移酵素やグリコシダーゼの反応に差異があるなど新たな知見が得られた。さらに、パパインやトリプシン処理などによる免疫グロブリンGの各ドメインの分離、分取が可能となり、これらの各部位で切断した免疫グロブリンGを用いて、糖鎖とタンパク質部分との相互作用部位に関する基礎的なデータを多く集めることができた。これらの結果から、平成7年度にはさらに進展した研究が行えるものと考えている。また、Penicillium notatumから精製したホスホリパーゼBは、エンド-β-N-アセチルグルコサミニダーゼHを作用させると、ゲル電気泳動上で分子量の変化が観測されるなど、糖タンパク質であることが示されていた。今回、このホスホリパーゼBのアスパラギン結合型糖鎖は、ハイマンノース型であり、エンド-β-N-アセチルグルコサミニダーゼH処理に伴う分子量の変化はこのハイマンノース型糖鎖の切除によるものであることを明らかにした。さらに、この糖鎖がホスホリパーゼBの活性ならびに溶解度に少なからず関与していることも明らかとなった。

その結果、遊離の糖鎖や免疫グロブリンGの各サブクラスや種の違いによりガラクトシダーゼの反応に差異があるなど新たな知見が得られ、糖鎖とタンパク質部分との相互作用部位に関する基礎的なデータを多く得た。また、α1-6フコース転移酵素の蛍光標識糖鎖を用いた高感度なアッセイ系を確立した。この方法は、従来の蛍光標識法では還元末端糖の開環を伴い、本酵素の基質とはなりえなかったが、還元末端糖の開環を伴わないよう改良した蛍光標識法を用いたものである。このアッセイ系を用いてブタの脳よりα1-6フコース転移酵素を精製した。現在本酵素の諸性質を検討中である。さらに、マウスのメラノーマ細胞にβ1-4N-アセチルグルコサミニンIIIを導入することにより、E-カドヘリンの糖鎖にbisecting GlcNAcを付加した。その結果、E-カドヘリンの寿命が延び、細胞表面上により多くのE-カドヘリンが発現されていることが明らかとなった。このE-カドヘリンの増加が、マウスのメラノーマ細胞にβ1-4N-アセチルグルコサミニンIIIを導入することによる転移の抑制に関与しているものと考えられる結果を得た。
キンギョソウ・トランスポゾンTam3の温度依存性転移機構の分子遺伝学的解析

キンギョソウの2つの系統HAM2とHAM5はともにCHSをコードする色素合成遺伝子のブロモータにトランスポゾンTam3を配置した対立遺伝子をホモ接合型で有している。Tam3は高温(25°C)に対して低温(15°C)での切り出し頻度が1000倍高い。従って、低温では両者ともに斑入り形質を現す。一方、高温のHAM2は花弁に赤いバックグラウンド色が観察されるが、HAM5は白色花弁である。今回、この高温での花色発現の違いとTam3の温度依存性転移との関連性をCHS遺伝子の発現に着目し調査した。ノーザンハイブリダイゼーションの結果、HAM2とHAM5の違いはCHS遺伝子の発現量の差によるものであることが判明した。両系統のCHS遺伝子座に挿入したTam3の切り出しの挙動は、ともに低温で著しく活発になるが、高温では抑えられていた。また、CHS対立遺伝子の構造はTam3挿入部位を含め両系統で差は見られなかった。niv遺伝子の転写開始点も両系統とも野生型と同一であった。以上の結果より、HAM2とHAM5の高温での花色形質の違いは、nivの転写活性に依存し、その制御にはトランス因子が関与することが示唆された。このCHS対立遺伝子のプロモーター活性をトランジェントアッセイにより調査した。CHSプロモーターのTam3挿入部位(転写開始点より71bp上流)より下流の配列だけではniv遺伝子の転写が起こらなかった。CHS遺伝子の転写は、Tam3の2658bpから721bpの間で最も活性化された。一方、721bpから265bpの間にはその活性を下げる領域があり、下げ幅はHAM2に比べHAM5で著しいことがわかった。このことから、当CHS対立遺伝子の転写はプロモーター域に存在するTam3の内部配列がシス因子として機能していると推定された。キンギョソウの2つの系統HAM2とHAM5はともにCHSをコードする色素合成遺伝子のプロモータにトランスポゾンTam3を配置した対立遺伝子をホモ接合型で有している。今回、この高温での花色発現の違いとTam3の温度依存性転移との関連性を遺伝学的および分子生物学的に調査した。HAM2とHAM5の温度によるCHSlocusのTam3の切り出しを調べると、両者とも25°Cでは切り出しが起こらず、15°Cで切り出しが起こっていた。従って、バックグラウンドに関わる因子はTam3の転移挙動とは無関係であると考えられた。HAM2とHAM5を交配するとF1は中間型の形質を示した。F2の表現型は、HAM2:中間型:HAM5が1:2:1の比に分離した。従ってバックグラウンド色は1因子に起因することが示唆された。CHS欠損の白花系統HAM9とHAM2を交配し、F2の分離集団の表現型とTam3の関係を調べたところ、Tam3とバックグラウンドの表現型は独立していた。このことから、制御因子はTam3と独立に存在することが判った。さらに、HAM2とHAM5の25°CでのCHS遺伝子の転写量を調べると、HAM2の転写量が顕著に多く、Tam3の挿入位置及び構造に差はみられず、野生型とHAM2の高温におけるCHS遺伝子の転写開始点に違いはなかった。従って、Tam3に作用するトランス因子がCHSの発現を制御していると考えられた。以上の結果からHAM2における高温での花色発現は、CHSプロモータ部位に挿入したTam3に結合するトランス因子が、花弁での色素発現に関与していると推定できた。

CHS遺伝子の転写は、Tam3の2658bpから721bpの間で最も活性化された。一方、721bpから265bpの間にはその活性を下げる領域があり、下げ幅はHAM2に比べHAM5で著しいことがわかった。このことから、当CHS対立遺伝子の転写はプロモーター域に存在するTam3の内部配列がシス因子として機能していると推定された。
Sr含有生体活性ガラスと硫酸カルシウムからなる試作セメントの歯内治療への応用

0.試作セメントの作製;Sr含有生体活性ガラス(Sr-BAG)を合成し40μm以下の粒子に加工した。Sr-BAGの組成はSiO2 53%, SrO 20%, Na2O 23%, P2O5 4%で,溶融法により合成した。水と練和することで自己硬化する骨補填材のCaSO4(半水石膏)と重量比1:1で混和し試作セメントの粉末とした.精製水とセメント粉末を混水比0.2で硬化することを確認した.1.根尖破壊実験の規格化;Wister系雄性ラット9週齢に全身麻酔を施し,ラット開口器を装着して歯科用ルーペ下で左右上顎臼歯部を露髄させ冠部歯髄を除去した.近心根のみ#25 Kファイルで抜髄して,#45 Kファイルで根尖部を破壊して根尖部破壊の規格実験系の作製を試みた。歯冠基準点からの作業長に関して5mmという報告(松本ら,2014)があり,また根尖最狭窄部までの作業長3.5mmという報告(山田ら,2017)もあるので参考にして約45mmという作業長にしたが根尖部破壊範囲のばらつきが大きかった。また,何も貼薬しないものを陰性対照として実験に追加した方が良いとの指摘を受けた.2.仮封材の問題点;根管内にMTAセメント,試作セメント,酸化亜鉛ユージノールセメントを貼薬し仮封を光重合型グラスアイオノマーセメントで行い,実験期間は4週としたたが,一部仮封材が脱離するものが認められた.3.問題点の解決案;電気的根管長測定器を併用し根管ごとの再狭窄部までの距離を測定し作業長を決定の参考にすることを試みる.かつ,機械的にNiTiファイルを用いて根管拡大することで根尖破壊部の規格化を図る.陰性対照を実験群に追加する.根尖破壊実験の規格化を試みたが,作業長を5mmに一定にするのが困難だったこともあり,破壊像にばらつきが生じてしまった.加えて仮封材が脱離してしまうケースも散見され実験術式の再考が必要となった。また、何も根管内に填入しない群を陰性対照として追加する必要が生じた.電気的根管長測定器を併用し根管ごとの再狭窄部までの距離を測定し作業長を決定の参考にすることを試みる.かつ,機械的にNiTiファイルを用いて根管拡大することで根尖破壊部の規格化を図る.陰性対照として,何も根管内に填入しない群を作製する.仮封材としてコンポジットレジンを用いて機械的強度を増強させる.0.試作セメントの作製;Sr含有生体活性ガラス(Sr-BAG)を合成し40μm以下の粒子に加工した。また、何も根管内に填入しない群を陰性対照として追加する必要が生じた.電気的根管長測定器を併用し根管ごとの再狭窄部までの距離を測定し作業長を決定の参考にすることを試みる.かつ,機械的にNiTiファイルを用いて根管拡大することで根尖破壊部の規格化を図る.陰性対照として,何も根管内に填入しない群を作製する.仮封材としてコンポジットレジンを用いて機械的強度を増強させる.実験手技方法を再検討する必要が生じたため,検討期間中および必要な新規器材が揃うまでの期間一時的に実験を中断したため.試作セメントの作製(セメントの作製費)

Wister系雄性ラット9週齢の左右上顎臼歯の近心根根尖部を破壊して試作セメントを充填する.新規にマイクロスコープとラット開口器を使用する.(ラットの購入費・飼育費)(実験機材の費用)
ヒトの社会的認知機能における脳内機序の解明：生理学的及び神経学的変容の観点から

本研究は、健常者と神経疾患患者を対象に社会的認知機能の加齢に伴う生理学的変化、脳損傷に伴う神経学的変化の背景にある神経基盤を心理実験及び脳画像法を併用して明らかにすることが目的である。本年度は実験課題及び神経心理学的検査の最終選定作業を完了し、本研究の対照群となる健常者30名に対し、社会的認知機能を評価する複数の心理課題と神経心理検査、脳構造・機能を評価するMRI画像(3D-T1画像,拡散テンソル画像)、SPECT検査(脳血流シンチグラフィ)などの脳画像データの取得が完了した。また本研究の対象疾患群の一つである筋強直性ジストロフィー患者25名に対しても同様の実験データの取得が完了しているが継続してデータを取得していく。パーキンソン病患者に関してもデータ取得途中である。実験課題の選定作業も終了し、予定していたよりも早く健常群及び疾患群のデータ取得が進められた。当初の予定では次年度も引き続き健常群のデータ取得を予定していたが初年度で完了した。患者群のデータ取得も予定より順調に進んでいる。パーキンソン病患者のデータに関してはより複数の脳画像データを必要とし、データ取得に余裕をもたせている。以上より、おおむね順調に進展していると考えている。現状のまま遂行していく予定である。実験データが取得でき次第解析に取りかかる。放射線核医学検査の一部の検査費用が、診療の一部となり施設負担となったことで予定していた検査費用額に満たなかったため。翌年度に計画している他の検査費用に当てる予定である。
自己組織化フラーレン超薄膜修飾電極の新電子機能

生体膜類似構造及び組織化構造由来の物理・化学性質を示し、機能性薄膜材料となり得る人工脂質二分子膜とフラーレンをハイブリッド化した新規な材料の開発を目的として研究を行い,以下の成果を得た.1.長鎖アルキル基を含むフラーレン脂質を分子設計・合成し、気相中,水中におけるのキャストフィルムの相転移特性を調べたところ,i)3本鎖型フラーレン脂質は,主およびサブ相転移を示す,ii)2本鎖型フラーレン脂質は,ブロードな主転移を示すことを見いだした.また,これらの相転移によりフラーレンのUV-Vis吸収スペクトルが変化することがわかった。2.グラファイト電極上のフラーレン脂質のキャストフィルムの水中における酸化還元挙動は、膜相転移に強く依存することがわかった。すなわち,相転移以下ではフラーレンの電子移動反応はほとんど認められないが,相転移以上では明確なレドックス波が観測された。また、相転移温度を境に温度を上下させることにより、酸化還元応答のスイッチング(on-off)が可能であることがわかった。さらに相転移温度以上の55°Cにおいて、酸化還元応答に対する支持電解質依存性をDifferential Pulse Voltammetryを用いて調べた。支持電解質に種々の四級アンモニウムカチオン塩化物を用いた結果、電解質濃度の上昇に伴い、酸化還元電位が正にシフトすることが分かった。この結果を基に、キャストフィルムにおけるフラーレンアニオンと電解質カチオンとの結合定数を求めることができた。
ナノ結晶組織制御した微小構造体の疲労強度設計法の開発

電着法で創製した2種類のニッケル薄膜において切欠きが疲労強度低下に及ぼす影響について検討した。結晶粒径が384nmの超微細粒(UFG)と、17nmのナノ結晶(NCG)である。マイクロ切欠きはFIBにより導入した。切欠きによりに疲労強度は低下するが、いずれの切欠き深さにおいてもNCGの方が高強度となった。疲労限度はき裂発生で決まっており、仮想き裂モデルにより疲労強度の低下が予測できた。特性き裂長さはNCGの方がUFGより非常に小さい。UV-LIGA法で創製されたマクロ切欠き試験片の疲労強度低下も仮想き裂モデルにより予想可能である。疲労の微視機構をSEMおよびEBSD観察を基に検討した。1. UV-LIGAプロセスにより種々の応力集中率を有するマイクロ部品設計のためのモデル切欠き試験片を製作し、疲労特性を評価した。超微細結晶UFC (粒径約300nm)に関する研究を行い、き裂発生寿命とき裂進展寿命の分離を行った。き裂進展寿命はパリス則による寿命計算により予測可能であった。一方、き裂発生寿命については点応力モデルを適用して強度評価を行った。2.微小欠陥によるナノ結晶薄膜の疲労強度低下のモデル化ナノ結晶NC (粒径約10nm)の薄膜試験片を創製し、そこに寸法が8,20,50ミクロンの微小欠陥を集束イオンビーム(FIB)により導入した。これらの微小欠陥による疲労強度低下を、応力段階上昇法により定量化に評価することが可能となった。欠陥寸法による疲労限度の低下を仮想き裂モデルで予測することができた。3.SEM内部での疲労試験システムを構築した.その結果,SEMおよびEBSDにより疲労き裂発生部および疲労き裂先端近傍の負荷・除荷サイクルでのその場観察を高精度に行うことを可能となった。4.電着を条件制御した状態で長時間継続することにより、超微細結晶UFCおよびナノ結晶NCの均一なバルク平板(板厚2mm、板幅70mm、長さ100mm程度)を創製した。ついで、このバルク平板から放電加工によって切り出した試験片を用いて、疲労き裂の発生および進展の微視過程の高精度観察を行い、疲労き裂進展機構を検討した。5.多層薄膜の結晶変形と疲労機構のモデリングのために,電着法で作成したNC単層膜、UFC単層膜について結晶構造および方位分布をX線、EBSDおよびSIM観察で求めた。これをもとに多結晶薄膜のモデルを作成し、薄膜の弾性定数、多結晶中の各結晶の応力分布を、結晶異方性を考慮して検討した。1.UV-LIGAプロセスによる切欠き試験片の製作と特性評価に関しては、UV-LIGAプロセスにより種々の応力集中率を有するマイクロ部品設計のためのモデル切欠き試験片を製作することに成功し、実験手法が確立できた。さらに、き裂進展寿命およびき裂発生寿命の予測法の指針を決定した。2.微小欠陥によるナノ結晶薄膜の疲労強度低下のモデル化に関しては、微小欠陥を集束イオンビーム(FIB)により導入することができ、これらの微小欠陥による疲労強度低下を、応力段階上昇法を用いることによって少ない試験片で定量化に迅速に評価する手法が確立できた。3.SEMによる微視的その場観察に関して、SEM内部での疲労試験システムを構築したが、初期には超音波モータ、エンコーダがオンのときに発生するノイズにより、鮮明な像の取得が困難であった。ノイズ対策を種々試み、最終的には十分に観察に耐える状況になった。4.ニッケルナノ結晶バルクの創製と疲労特性評価に関して、電着を条件制御した状態で長時間継続することにより、超微細結晶UFCおよびナノ結晶NCの均一なバルク平板を創製することができた。1ナノ結晶(NC)および超微細粒(UFC)の種々の切欠き材をUV-LIGAプロセスで創製し、S-N特性を取得した。疲労過程中の連続ビデオ観察により、き裂発生と進展を分離して評価した。き裂進展過程は破壊力学的手法により予測することが可能であった。き裂発生過程に対しては、結晶粒径の影響は大きい。切欠き近傍の表面および破面観察より、微視機構をの粒径依存性を明らかにした。2マイクロ切欠きをFIBで導入し欠陥寸法が疲労強度に与える影響は、仮想き裂モデルによって予測することが可能であるが明らかとなった。3 SEM内での引張負荷試験はノイズ低減および超音波モータ制御回路の工夫を行い、負荷荷重の制御と負荷中にもノイズ無しの画像の撮影が可能であることが確認できた。また、楕円孔を利用した独自の手法で検討し、電着Ni薄膜における疲労き裂の下限界値が結晶粒の微細化とともに減少すること、さらにこの手法を用いるとき裂の開口変位の挙動を計測することも可能であることを確認した。4バルク材の創製はNC材およびUFC材について創製は可能となった。しかし、これらの中間のバルク材では、電着の途中で結晶構造が粗大化を起こした。この原因は、電着槽内の光沢剤が使われ溶液中になくなるためと考えられる。したがって、均一組織の創製にはさらに電着液の容量を大きくすることが必要である。バルク材のき裂近傍のEBSD観察によって、結晶粒径が小さくなるにしたがって、粒内すべりを伴う粒内き裂から、粒界すべリによる粒界き裂の遷移することが明確に把握できた。

5電着薄膜の弾性定数がバルク材と大きくことの一つ要因として、結晶配向性が考えられる。そのため、EBSD、SIM、X線観察で求めた結晶構造および方位分布を使用して多結晶薄膜モデルを作成した。多結晶薄膜の弾性定数解析より、電着作成条件によって空孔状の欠陥の可能性が示唆された。1 NCおよびUFCの種々の応力集中を有する切欠き材の疲労過程を連続ビデオ観察をすることにより、き裂発生と進展を分離して評価することができた。さらに、き裂進展過程は破壊力学的手法により予測することが可能であることが判明した。さらに、切欠き近傍の表面および破面観察より、NCおよびUFC材のき裂発生の微視機構の検討が可能となった。2マイクロ切欠きをFIBで導入し欠陥寸法が疲労強度に与える影響を定量的に評価した。NC材およびUFC材について、仮想き裂モデルによって疲労強度を予測することが可能であることを示すとともに、結晶粒径による特徴が明確に把握できた。3 SEM内での引張負荷試験はついに完成した。引張負荷がステップモータにより負荷され、さらに負荷中にもノイズ無しの画像が撮れることが確認され、この装置を今後の研究で有力な武器となる。4バルク材の創製はNC材およびUFC材について創製は可能となったが、中間の粒径のバルク材では、電着の途中で結晶構造が粗大化を起こした。この問題に対しては、均一組織の創製にはさらに電着液の容量を大きくすることで解決できる予想される。バルク材では薄膜と異なり、き裂近傍のEBSD観察などや容易であり、結晶粒径がき裂進展微視機構に及ぼす影響の把握が明確となる。5単層の電着薄膜の多結晶モデルを作成し、多結晶薄膜のロイスモデル、フォークトモデルによる弾性定数解析が可能となった。このモデルは多層膜さらに疲労モデルの基礎となる。1.ナノ結晶(NC)と超微細粒(UFC)の切欠き材をUV-LIGAプロセスで創製し、疲労S-N特性をき裂発生と進展に分離評価した。き裂進展は破壊力学的手法により予測可能であった。き裂発生は結晶粒径の影響は大きく、UFC材では試験片表面でのすべりによる突き出しを伴っているのに対して、NC材でも極微小な突き出しは観察されたが、粒内すべりは観察されなかった。FIBで導入したマイクロ切欠きが疲労強度に与える影響を定量的に評価した。疲労強度はき裂の発生によって支配されており、疲労強度の低下は、膜中に存在する材料マイクロ欠陥を含めて、仮想き裂モデルによる予測が可能であることを示した。さらに、この手法は、マクロ切欠きを含めて統一的な微小構造体の疲労強度設計基準となることを提案した。2.SEM内での引張負荷試験システムにより切欠き底の疲労き裂発生部および疲労き裂先端近傍の負荷・除荷でのその場観察により、き裂発生過程における粒界および粒内すべり変形の役割が、結晶粒径により大きく異なることを示した。また、ディジタル画像相関(DIC)法により、き裂進展下限界近傍でのき裂の開閉口の直接観察を成功させ、下限界有効応力拡大係数は結晶粒径に依存しないことが明らかにした。3.電着液の容量を大きくすることから、均一なバルク材の創製はNC材およびUFC材について創製は可能となり、バルク材のき裂近傍のEBSD観察によって、結晶粒径が小さくなるにしたがって、粒内すべりを伴う粒内き裂から、粒界すべリによる粒界き裂の遷移することが明確に把握できた。