hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
免疫制御遺伝子Ｌｙ４９を欠損した新しい免疫疾患モデルラットの確立

免疫細胞の発生学平成25年度以降の実験計画のうち「Ly49s3遺伝子がHHRの免疫異常の原因遺伝子であることを示す」については、胸腺樹状細胞からのLy49s3遺伝子の発現消失がnTregの分化抑制の原因のひとつであることを証明し、英文論文として発表した。また「HHR胸腺に存在する成熟B細胞がB1-B細胞であることを証明し、HHR胸腺樹状細胞のB1-B細胞に対する誘引能や分化誘導能を探る」についても順調にデータが集まっている。以上のことから、研究の目的はほぼ予定通りに達成されていると判断した。本年度の研究計画に掲げた二つの項目(1)「HHR胸腺樹状細胞の、制御性T細胞に対する分化誘導能を探る」と(2)「HHR胸腺に存在する成熟B細胞がB1-B細胞であることを証明し、HHR胸腺樹状細胞のB1-B細胞に対する誘引能や分化誘導能を探る」のうち、(1)に関しては達成され、(2)に関しては報告書に記載する段階ではないが、基礎的なデータは得られつつある。また来年度以降の研究計画に掲げた「Ly49s3遺伝子がHHRの免疫異常の原因遺伝子であることを示す」のうち、ウイルスベクターを用いた実験についてもすでに実行し、成果が得られている。以上のことから、本年度の研究計画はほぼ予定通りに進んでいるものと判断した。来年度以降も申請書に述べた研究計画に従い研究を推進する。「胸腺樹状細胞や胸腺の移植実験を通じて免疫異常の原因が胸腺樹状細胞にあることを示す」を実行する予定である。来年度以降も申請書に述べた研究計画に従い、研究を推進する。まず初めに、今年度は達成途中であった「HHR胸腺に存在する成熟B細胞がB1-B細胞であることを証明し、HHR胸腺樹状細胞のB1-B細胞に対する誘引能や分化誘導能を探る」の項目を完了する。引き続き、その次の研究計画である「胸腺樹状細胞や胸腺の移植実験を通じて免疫異常の原因が胸腺樹状細胞にあることを示す」を実行に移す。時間がかかる計画であるので早めに着手したいと考えている。次年度以降の研究計画に変更点はないので、研究費の使用計画にも大きな変更はないものと思われる。しかしながら、飼育動物数が予想を上回っているため、動物実験施設使用料が予定額を上回るかもしれない。
精密温度分布制御法を用いたゾーンメルティングプロセスの移動現象の解析と最適化

1.実験装置の開発:試料を入れた耐熱ガラス管に高定格出力のシースヒーターを20設置した装置を作成し、メルティングゾーンの幅を小さく制御できるようにするため、装置を筒でおおい、ファンで冷却するように改良した。その結果、ゾーンの幅や固液界面の温度勾配を制御できるようになった。温度制御には、従来から研究している分布定数系の制御系設計法を用いた。2.不純物の分離性能の解析:メルティングゾーン内部では、拡散と対流による流れが生じていると仮定して、ゾーン内部の物質移動に関するモデルを構築し、固液の相平衡関係などから、固液界面における移動特性をモデルに加えることにより、ZMプロセス全体の移動現象を表現するモデルを作成した。はじめに、予備実験として、パラジクロルベン-ナフタレン系の共晶体を試料として、ナフタレンの精製を行い、分離性能をガスクロマトグラフを用いて測定した。つぎに、この測定値と導出したモデルからの計算結果が一致するように、固液の相平衡関係や、拡散と対流による流れに関する物性を推算した。その結果、求められた物性値を基に計算した試料中の不純物(パラジクロルベンゼン)は、実測値と良く一致しており、導出したモデルはある程度妥当なものであることが確認できた。つぎに、求められた物性値と本プロセスの操作出来る変数である、ゾーンの移動速度や幅、および固化界面の温度勾配等との関係を調べた。その結果、ゾーンの移動速度や固化界面の温度勾配を変えると見かけの固液間の分配係数が変わること、とくに固化界面の温度勾配は融液の固化速度を変える大きな因子であるので、分配係数に影響を与えることが確認できた。また、ゾーンの幅は広いほど分離性能が向上した。精製効率が最も高くなるような操作因子の最適化計算を行なうアルゴリズムの開発は現在検討中である。
ミトコンドリアゲノム解析によるツツガムシの遺伝的多様性と進化の解明

チトクローム酸化酵素遺伝子のひとつcoxlの配列をもとにツツガムシの系統樹を作成した。その結果、春一秋タイプ(アカムシakamushi系統)と秋冬タイプ(フトゲpallidum系統)に明確に分岐した。これら2系統のミトコンドリア遺伝子構成を比較したところフトゲ系統では制御領域(LNR)の複製とグルタミルtRNA(Q)の移動が起こっていて、遺伝子構成の面からも2系統の分岐が確認できた。一方タイで発見されたL.imphalumの構成はこの中間体を有しており、遺伝子の複製と脱落を繰り返して基本形からフトゲ系統への組み換えが起こったと考えられた。このミトコンドリア遺伝子による系統解析ならびに遺伝子構成比較による結果はツツガムシの生態と密接に関連していることも明らかになった。他方フトゲツツガムシにはアカムシ系統と異なる独自の繰り返し構成が見られこと、この組み換えは孵化後幼虫から若虫へと変態を繰り返していくごとに基本構成に還元していくことも明らかになった。しかしながらこの複製組み換えは卵形成から受精一発生段階で起こることが推察されるが詳細は今後の課題として残された。ツツガムシ類のミトコンドリアゲノム構成は他の節足動物のそれに比してユニークである。本研究では近縁のAscoschengasticやWalchiaのミトコンドリアゲノム構成についても調べたがいずれにおいても大幅な組み換えが起こっていることが確認でき、ダニ類のなかでAcariformes(mite)はほかの節足動物とは異なり、ミトコンドリア遺伝子構成において再編成が頻繁に起こっていることが推察できた。ツツガムシミトコンドリアゲノム(mtDNA)を明らかにし、遺伝子構成と塩基配列比較により、これらのダニを定量的に比較することを企てた。ツツガムシ病リケッチア媒介ダニであるフトゲツツガムシmtDNAについてはすでに報告したように、節足動物のそれに比較して、遺伝子組換えあるいは重複が頻繁に起こっていた。本課題で、フトゲと同属(Leptotrombidium)のアカツツガムシ、デリツツガムシ、タテツツガムシ、フジツツガムシ、アラトツツガムシ、L.imphalum、L.fletcheri、L.chiangraiensisおよび新種ツツガムシのチトクローム酸化酵素(COI)遺伝子を比較した。これらダニは、フトゲ、アラト、フジ、新種のグループとそれ以外を含むグループのふたつの系統に分岐した。さらにフトゲグループでは別グループに比しグルタミンtRNA遺伝子の移動と制御領域の重複が起こっていた。ダニの地域的分布をあわせて考察すると、フトゲグループは寒冷地に分布、別グループのダニは日本および東南アジアに生息するもので、この生物の適応放散の方向性を示唆するものであるが、詳細についてはさらなる検討が必要である。一方、ツツガムシ近縁のWalchia属、Ascoshoengatia属ダニのmtDNA概要も明らかにした。これらゲノムの遺伝子構成はツツガムシとも、もちろん他節足動物のそれとも異なるものであった。昆虫や甲殻類を含む節足動物のmtDNA構成は良く保存され、ミツバチ寄生ダニやマダニ類の一部において部分的組換えが見られる程度である。しかし、ツツガムシと近縁ダニ類においてのみ頻繁な組換えと重複が起こっていることの理由は不明であるが、この結果はmtDNAの複製や遺伝研究において重要であると考えられるので、今後この点について検討を進めていく。フトゲツツガムシのミトコンドリア遺伝子構成について、調節領域(LNR)ならびに大小リボソームRNA遺伝子(rrnL, rrnS)の重複がどのステージで起こるかを検討した。野外で捕獲した成虫の産卵後の第一若虫、第二若虫、第三若虫についてそれぞれ遺伝子組み換えの有無をPCRにより調べた。対象とした遺伝子領域の基本構成はcox3-trnE-trnG-trnN-LNR-trnW-nad5であり、組み換えによりLNR-trnW間にrrnS-rrnL-LNRが挿入される。

本実験ではcox3とnad5の内の保存領域にプライマーを設定してそれぞれのステージにおける組み換えの有無を検討した。このPCR産物は基本構成で1.5kb、組み換え体では3.5kbのサイズとなり、幼虫ではすべてが3.5kb、第一若虫では2:1の割合で長いサイズのDNA産物が得られた。これに対して第二若虫においてはほぼ1:1、第三若虫ではすべてが短い基本構成を持っていた。また第二若虫の約半数の個体からのPCR産物では長短ふたつのタイプの混合が認められ、変態を繰り塚していく間に組み換え体は基本形に還元していくこと力確かめられた。この組み換えは他の種のツツガムシには観察されないので、フトゲツツガムシ特有の現象であることが考えられる。またこの実験から、組み換えは受精またはその後の発生段階で起こる可能性が示唆されるとともに、この組み換えが野生個体でどの程度の広がりをもっているかというあらたな疑問が生じることとなった。
Ｉ型ＩＦＮの作用を利用した白血病幹細胞を標的とする白血病根治療法の創出

H24年度の研究では、23年度に確立したCMLマウスモデルを用いて、CML幹細胞(CML-LIC)に対するImatinibとInterferon (IFN)-alphaの併用治療効果について検討した。本研究では、レトロウイルスを用いてドナー野生型マウスの骨髄幼若細胞にCMLの病因遺伝子であるp210 Bcr-Abl遺伝子を導入し、これを移植することでレシピエントマウスにCMLを誘導した。これらCML誘導マウスにおいて一定期間Imatinibのみ、あるいはImatinibとIFN-alphaの併用投与を行った後、薬剤投与を中止しCMLの再発頻度を指標とし、CML-LICへの同併用治療の効果を判定した。その結果、imatinib単独投与群では、投与中止後に、全頭おいて急激な白血球上昇を認めCMLを再発したが、これと比較し併用投与群では、投与中止後も白血球数が低く保たれ、また有意な延命効果を認めた。さらに、延命したマウスでは、CML幹細胞の数が減少していた。申請者の本知見は、臨床におけるimatinibとIFN-alphaの併用治療がCML-LICを減らし、CMLの根治をもたらす可能性を示す重要な基礎データと考えている。さらに、インターフェロンシグナルの負の制御因子である転写因子Interferon Regulatory Factor-2(IRF2)を欠損するマウス(Irf2-/-マウス)の骨髄細胞を同モデルに用いる場合には、CMLが全く誘導されず、CML-LICの増殖が起こらなかったことから、同転写因子が「CML幹細胞」を駆逐するための良いターゲットとなりうることを考えた。さらに、申請者は、本申請研究において、低分子化合物スクリーニングからIRF2の転写活性を阻害する低分子化合物の候補を見いだしており、今後、これらのCML-LICへの作用についても詳細に検討する計画である。24年度が最終年度であるため、記入しない。申請者らはこれまでに、一過性のI型IFNが本来"休眠状態"にある造血幹細胞を活性化し細胞周期へ動員させる作用や、慢性的な作用が造血幹細胞の減少をもたらすことを明らかにしてきた。本申請研究は、CMLマウスモデルを用いて、このI型IFNの作用によってCML幹細胞(CML-LIC)を効果的に排除し、CMLの根治を目指す新たな治療戦略の可能性を検討するものである。本年度は、研究実施計画に示した、以下の研究を遂行した。(1)CMLモデルの作製:レトロウイルス系によりマウス骨髄LSK細胞にp210 Bcr-Ab1遺伝子を導入する方法で、CMLモデルを確立した。また、本モデルでは、CML誘導マウスの白血病細胞を2次移植することで、レシピエントマウスにCMLの誘導が可能であったことから、これらの白血病細胞中には、確かにCML-LICが含まれると考えられた。また、Imatinib投与によって病勢をコントロールしたマウス由来の白血病病細胞でもCMLの移植が可能であったことからCML患者の場合と同様、このCML-LICはImatinib耐性であることが確認された。(2)ImatinibとIFNの併用投与によるCML-LICの数的変化の解析:CML誘導マウスをImatinib単剤あるいは、Imatinibとpoly(I:C)(I型IFNの誘導剤)の併用投与により一定期間治療後、それらのマウス由来の白血病細胞を2次レシピエントマウスに移植し、両群間のCMLの発症頻度を比較した。その結果、poly(I:C)の併用治療によって、2次レシピエントマウスのCML発症頻度が低下する傾向が認められ、同併用投与のCML-LICを標的とした治療における有用性が示唆された。

さらに、申請者は、本申請研究において、低分子化合物スクリーニングからIRF2の転写活性を阻害する低分子化合物の候補を見いだしており、今後、これらのCML-LICへの作用についても詳細に検討する計画である。24年度が最終年度であるため、記入しない。本申請研究で最も重要なCMLモデルの確立、特にレトロウイルス系によりマウス骨髄LSK細胞にp210Bcr-Ab1遺伝子を導入する手法、条件の検討に長期間を要してしまったため。研究計画では、CML誘導マウス(1次レシピエントマウス)から、CML-LICをセルソーティングにより精製し、これを2次レシピエントに移植した個体を治療実験に用いる予定であったが、この方法では、CMLの発症頻度にばらつきが見られ、薬剤の治療効果を検証するには不適当と判断した。従って、当初の計画を変更し、1次レシピエントマウスで治療効果を検討するとともに、同一個体においてImatinib投与中止によるCMLの再発頻度を指標とし、CML-LICへの同併用治療の効果を判定しようと考えている。
複数の自律移動デジタルテーブルの連携による快適な協調作業空間の動的生成

本研究では,ユーザの作業状態などに応じて複数の自律移動型デジタルテーブルを用いて作業空間を動的にかつ物理的に最適化するシステムを検討してきた.本研究では,まず,複数台のタッチ入力が可能な自走式デジタルテーブルを試作し,それらの移動制御技術を開発した.そして,複数台の自走式デジタルテーブルを連携移動,結合,分離することで様々なタスク(単独,協調作業等)をサポートできる動的な作業空間形成システムを構築し,その有効性をユーザスタディを通して示した.本研究では,複数の自律型デジタルテーブルを連携して作業空間内を自走させ,センサ等で認識される作業状態などに応じてテーブル配置を動的に変化させることで,ユーザにとって快適な協調作業空間を柔軟に生成するシステムを構築する.これに向けて,本年度では以下のような実績を得た.1)周囲の空間を認識可能な自律型デジタルテーブルを開発し,その移動制御アルゴリズムを技術検証しその性能を確認した.自走可能なデジタルテーブルは研究開発向けにも利用可能な掃除ロボットRoombaを用い,汎用的な利用を想定した低コスト設計としたが,充分な精度と速度および安全性を持っていることを確認している.2)テーブルの移動と連動した視聴覚デジタルコンテンツの利用方法を実装し,ユーザスタディにより検証した.その結果,実装した移動と連動したデジタルコンテンツ技術は極めて効果的であり,ユーザの驚きといったロボットによる自律移動の負の側面を軽減できることが分かった.3)複数の自律型テーブルによる快適な会話空間の動的生成システムを構築し,ある協調作業シナリオに基づいたユーザスタディを実施してその効果を検証した.その結果,一部課題は残るものの,研究計画全体で提案しているコンセプトを支持するデータを確認することができた.具体的には,一台の自走式デジタルテーブルの利用より,二台を連携させて自律移動させる場合にその効果がより大きくなること等が分かった.本研究では,複数の自律型デジタルテーブルを連携して作業空間内を自走させ,センサ等で認識される作業状態などに応じて空間構成を動的に変化させることで,ユーザにとって快適な協調作業空間を柔軟に生成するシステムを構築してきた.本研究で得られた主な成果は以下である.(1)複数台のタッチ認識が可能な自走式デジタルテーブルを試作した.4人用と1人用の異なる2つのテーブルを試作し,異なる利用可能性を議論した.(2)単一または複数台の自走式デジタルテーブルの制御方法を確立した.ここでは,主に外部のトラッキングシステムを併用し,テーブルを自律的に任意の場所に精度高く移動することができる技術を開発した.3)1と2で開発したテーブルと制御アルゴリズムを用いて,自走式デジタルテーブルを移動,結合,分離することで作業空間を動的に形成するアプリケーションを構築した.これらの基本移動機能を基に,ユーザへの追従,ワークスペースの臨時的な利用,ワークスペースの結合と分離などが可能なフレームワークを構築した.4)その有効性や課題などをユーザスタディを実施して検証した.その結果,本提案により,動的性のあるタスクに対応する形で多様な作業空間を提供できること,またそれを通して,ユーザの快適性や空間的行動を大きく改善できる可能性を示した.その他,単一テーブルの利用より複数台利用の効果が大きいことなどを確認した.本研究では,ユーザの作業状態などに応じて複数の自律移動型デジタルテーブルを用いて作業空間を動的にかつ物理的に最適化するシステムを検討してきた.本研究では,まず,複数台のタッチ入力が可能な自走式デジタルテーブルを試作し,それらの移動制御技術を開発した.そして,複数台の自走式デジタルテーブルを連携移動,結合,分離することで様々なタスク(単独,協調作業等)をサポートできる動的な作業空間形成システムを構築し,その有効性をユーザスタディを通して示した.複数の自走式デジタルテーブルの製作およびそれらを用いた実験も完了した.また,それらについて査読付き国際会議での発表および査読付き国際会議での採択まで得ている.ヒューマンインタフェースより多くの自走式デジタルテーブルを製作し,reconfigurableな作業空間システムの構築を目指す.今年度計画していた物品,消耗品購入などが全て終了したため,次年度の計画に充填するほうが二年計画が円滑に進むと考えたため.新たに製作する自走式デジタルテーブル用の消耗品を購入予定
集約的シンボリックデータ解析の基礎構築

現在、データ量が爆発的に増加しており、その解析のためには新しい統計手法が必要となっている。そのような手法のひとつと言えるシンボリックデータ解析は、個々のデータではなくデータの集合からなるグループを対象として解析するため、超大量データを縮約し現実的に扱うことができる。ただ、これまでの研究ではグループを表現するために区間データなど周辺分布の情報だけを考えることが多かったが、その妥当性はあまり考慮されなかった。本研究ではひとつのグループをある多変量分布の実現値の集合と考え、それを表現するために適切な記述統計量を用いることを提案し、集約的シンボリックデータと呼ぶ。そして集約的シンボリックデータの1)情報損失の少ない表現、2)これまでの研究との関係、3)種々の数理統計的手法、を研究・開発することを目的とする。これまでの研究で、集約的シンボリックデータの表現としては2次までのモーメント統計量を用いること、連続変数とカテゴリー変数を同等に扱えること、が重要であることがわかった。また、2つの集約的シンボリックデータ間の非類似度として(疑似)尤度比検定統計量やカイ二乗統計量を用いることを考えた。さらに、集約的シンボリックデータ内の変数間の関係を表すために分割表の独立性の検定を利用することを提案したが、これには少々不都合な点があることがわかった。すなわち、2つのカテゴリー変数の関連性が高い場合を適切に記述しにくいということが判明した。それで、本年はカテゴリー変数間の関連性を計るためにポリコリック相関係数を用いることを提案した。これを用いるとカテゴリー変数と連続変数の関係も表現することができることがわかった。これを用いて東京都の賃貸物件データを解析したところ、変数間の関係を適切に表していることが確認できた。現在,データ量が爆発的に増加しておりその解析のためには新しい統計手法が必要となっている.そのような手法のひとつと言えるシンボリックデータ解析は,個々のデータではなくデータの集合からなるグループを対象として解析するため,超大量データを縮約し現実的に扱うことができる.本研究ではグループを表現するために適切な記述統計量を用いることを提案し,それを集約的シンボリックデータと呼ぶ.まず,連続変数集約的シンボリックデータの主成分分析を考察した.これまではシンボリックデータ解析においては区間データの主成分分析が考察され,中心法と頂点法などが提案されている.われわれの集約的シンボリックデータはグループ内の連続変数の平均,分散,共分散(相関)を用いて記述する.これを用いて主成分分析を行うことが中心法や頂点法などの拡張になっていることがわかった.さらに,実際の多くのデータでは連続変数とカテゴリー変数が混在していることに着目した.そのようなデータのグループを記述するために,連続変数の主成分分析の場合と同じく,2次までのモーメントを利用する.すると集約的シンボリックデータは,グループ内の個体数,連続変数の平均,分散,共分散,カテゴリー変数のペアごとの分割表,一つのカテゴリー変数の値ごとの一つの連続変数の平均,で記述されることになる.これらを用いることによってグループの可視化,クラスター分析を行う手法を提案できた.現在、データ量が爆発的に増加しており、その解析のためには新しい統計手法が必要となっている。本研究ではグループを多変量分布の実現と考え、それを表現するために適切な記述統計量を用いることを提案し、集約的シンボリックデータと呼ぶ。特に、連続変数とカテゴリー変数が混在している場合を考察する必要がある。それらのデータを統一的に扱うために、ここでは連続データをカテゴリー数が多いカテゴリーデータと考え、すべてのデータをカテゴリーデータとして扱うことを提案した。そして昨年度提案したクラスター分析の手法をより理論的に考察した。基本的には2つのカテゴリー変数のペアに対して分割表を考え、その分割表のセル確率をそのグループの特徴量とみなす。そして、2つのグループにおいて、そのセル確率が同じと見なせるかどうかの尤度比検定統計量を2つのグループ間の非類似度と考えるという方法である。さらにその非類似度をより詳しく分解することによって、2つのグループの違いがどこにあるかを調べるための可視化手法も提案した。当初の目的として(1)集約的シンボリックデータのモデル化とその記述方法の確立、(2)より高次のモーメントを表現する集約的シンボリックデータの開発、(3)種々の変数が混在する場合の集約的シンボリックデータの表現と解析の開発、(4)集約的シンボリックデータの数理統計的手法の開発、を挙げていた。(1)に関しては昨年度結果を得た。(2)はまだ着手できなかった。(3)についてはすべてをカテゴリー変数として統一的に扱うということを提案した。(4)についてはクラスター分析に関して、尤度比検定統計量を用いることの妥当性を考察できた。従って(2)を除き、着実に目的を達成しつつあると自己評価する。そのような手法のひとつと言えるシンボリックデータ解析は、個々のデータではなく、データの集合からなるグループを対象として解析するため、超大量データを縮約し現実的に扱うことができる。本研究ではグループを多変量分布の実現と考え、その特徴を表現するために適切な記述統計量を用いることにし、それを集約的シンボリックデータと呼ぶ。

各個体を表現する変数としては、連続的な実数変数と、カテゴリー変数がともに含まれる場合を考察する。これまでに、連続変数とカテゴリー変数を共通に取り扱うために、連続値を区間というカテゴリー値に変換して取り扱うことを考えた。そしてカテゴリー変数の統計量として2つのカテゴリー変数のペアに対して分割表を考え、その分割表のセル確率をそのグループの特徴量とみなした。そして、2つのグループにおいて、そのセル確率が同じと見なせるかどうかの尤度比検定統計量を2つのグループ間の非類似度と考えた。今年度の研究では、そのような統計量は正確には疑似尤度比検定統計量と言わねばならないことが判明した。正確な尤度比検定統計量は一般超幾何分布を考えねばならず、非常に複雑になる。そのためわれわれの目的のためには、理論的にも計算量的にも簡単な疑似尤度比検定統計量が適当である。なお、昨年提案した非類似度をより詳しく分解することによって、2つのグループの違いがどこにあるかを調べるための可視化手法も近似的とは言え、その価値を失わない。当初の目的として(1)集約的シンボリックデータのモデル化とその記述方法の確立、(2)より高次のモーメントを表現する集約的シンボリックデータの開発、(3)種々の変数が混在する場合の集約的シンボリックデータの表現と解析の開発、(4)集約的シンボリックデータの数理統計的手法の開発、を挙げていた。(1)に関してはすでに度結果を得た。(2)に関してはまだ着手できなかった。(3)についてはすべてをカテゴリー変数として統一的に扱うということを提案した。(4)について、データのシミュレーションを考えているときに尤度比検定統計量が擬似的なものであることに気がつき、参考文献の探索とその意味を考察することに時間を費やした。これは当初の計画外のことであり、そのため研究は計画よりやや遅れたと自己評価する。現在、データ量が爆発的に増加しており、その解析のためには新しい統計手法が必要となっている。そのような手法のひとつと言えるシンボリックデータ解析は、個々のデータではなくデータの集合からなるグループを対象として解析するため、超大量データを縮約し現実的に扱うことができる。ただ、これまでの研究ではグループを表現するために区間データなど周辺分布の情報だけを考えることが多かったが、その妥当性はあまり考慮されなかった。本研究ではグループを多変量分布の実現と考え、それを表現するために適切な記述統計量を用いることを提案し、集約的シンボリックデータと呼ぶ。そして集約的シンボリックデータの1)情報損失の少ない表現、2)これまでの研究との関係、3)種々の数理統計的手法、を研究・開発することを目的とする。これまでの研究で、集約的シンボリックデータの表現としては2次までのモーメント統計量を用いること、連続変数とカテゴリー変数を同等に扱えること、が重要であることがわかった。
地表面粗度の火災気流に及ぼす影響と延焼遮断効果に関する風洞実験

本研究は市街地火災における延焼防止と防災活動の安全性の観点から、風と建物等の地表面粗度が市街地火災で生じる火災気流の温度分布に及ぼす影響を風洞実験によって明らかにすることを目的としている。検討したことは大略次の5項目である。1.地表面粗度に関する風洞実験:直方体の単純な形態の住宅が建つ(a)低層住宅地模型を設置して、後述の燃焼実験の前提条件である風速分布の検討を行なった。さらに、建物の風速分布への影響をみるため、(b)平坦地の場合の風速分布についての実験を実施した。2.有風時の面熱源からの熱気流に関する理論的考察:本研究では理論的観点から、面熱源の風化温度分布に関する関係式の誘導を試みた。式中には無次元温度Ψ、無次元風速Λ、とともにFγ数が含まれるが、主軸温度、主軸傾き角、並びに風下温度の鉛直分布の各式はこれらの無次元数によって表されることを明らかにした。3.地表面粗度と火災気流の温度分布に関する風洞実験:(a)低層住宅地と(b)平坦地の模型上に、火災家屋にみたてた熱源を設置し、燃焼実験によって熱気流の関係式を実験的に検証した。その結果、前項で誘導した関係式で実験がよく説明できるという知見を得た。4.中高層建物の周辺気流に関する風洞実験:低層住宅地模型上に中高層建物が建設された場合を想定し建物周辺気流について、市街地風の再現性に重点をおき検討した。5.中高層建物の火災気流に及ぼす影響と延焼遮断効果に関する風洞実験:前項の風速条件のもとで中高層建物の周辺に火災の発生を想定した風洞実験を実施した。風速条件、建物高さ等の火災気流への影響や、建物周辺の温度分布など火災気流の性状を実験的に把握した。また、この実験例を用いて本研究で誘導した相似則を検証した。以上の実験結果から低層住宅地内に建つ中高層建物の延焼遮断帯としての効果について考察を試みた。平成7年度は当初の計画通り、次の13項目について検討を行った。1.地表面粗度と風速分布に関する風洞実験:本研究では、住宅地をモデル化した直方体の単純な形態の住宅が建つ(a)低層住宅地模型(縮尺1/200と1/140の2層)を用いて、後述の3項の燃焼実験の前提条件である風速分布の検討を行なった。また、建物の風速分布への影響をみるために、建物などの障害物がない(b)平坦地の場合の風速分布の測定を行ない比較検討した。実験結果は市街地模型上の風速の鉛直分布は指数法則に従い、指数はほぼα=1/4で市街地風に相似する分布となっていた。乱れ強さの鉛直分布は、上空への低下割合が若干大きくなるが、本実験の目的において許容できる分布となっている。(a)低層住宅地と(b)平坦地との風速分布の比較では、建物の風速分布への影響は建物高さの2倍の高さに及んでいることが知られた。2.有風時の面熱源からの熱気流に関する理論的考察:本研究では理論的観点から、両熱源の風下温度分布に関する関係式の誘導を試みた。

この関係式中には、誘導過程で定義した無次元温度Ψ、無次元風速Λ、とともにFγ数が含まれるが、主軸温度、主軸傾き角、並びに風下温度の鉛直分布の各式はこれらの無地元数によって表されることを明らかにした。3.地表面粗度と火災気流の温度分布に関する風洞実験:本実験は前述の(a)低層住宅地と(b)平坦地の模型上に、火災家屋にみたてた正方形熱源(アルコール燃焼)を設置し、燃焼によって生じた熱気流について前述の関係式を実験的に検証した。その結果、誘導した関係式で実験がよく説明できるという知見を得た。次年度はこれらの実験に、低層住宅地に中層建物が建設された場合の実験を加えて、地表面粗度の温度分布への影響と延焼防止方法について検討をする。本研究は、平成7、8年度の2年継続の研究である。平成7年度は、(1)市街地の形態的条件(平坦地、低層住宅地等)を表すとした地表面粗度に関する基礎的な風洞実験と、(2)この条件下で火災燃焼があったときの高温気流の温度分布を測定する風洞実験を実施した。平成8年度は大略、次に2項目の風洞実験を実施し、低層住宅地内に建つ中高層建物の火災気流の温度分布に及ぼす影響について考察した。(3)中高年層建物の周辺気流に関する風洞実験本研究では市街地模型の基本形として「(a)障害物のない平坦地、(b)樹木や低層建物が散在する市街地(住宅地)」を設定しているが、本実験ではこの模型上に中高層の建物(マンション、公共建物等)が建設された場合を想定し建物周辺の風速分布を測定した。実験は縮尺1/200と1/140の縮尺の異なる模型実験で、中層建物とそれより幾分高層の建物模型により建物高さの周辺気流への影響を検討した。この実験では、風洞実験による市街地風の再現性に重点をおき、風速分布の相似性など既住の風工学の研究事例と比較検討し、次の(4)実験の前提条件を明確した。(4)中高層建物の火災気流に及ぼす影響と延焼遮断効果に関する風洞実験前項の実験条件のもとで中高層建物の周辺に火災の発生を想定した風洞実験を実施した。本実験では、火災家屋に見立てた熱源は鉄製容器にメタノールをいれ燃焼させることによっている。一棟火災から数棟の同時炎上火災再現は熱源数によって決め、火災規模と風速条件、建物高さ等の火災気流への影響など、建物周辺の火災気流の性状を実験的に把握した。また、この実験例を用いて本研究で誘導した相似則を検証した。さらに、低層住宅地内に建つ中層建物の延焼遮断効果について考察を試みた。
脊椎動物咀嚼器形態の発生メカニズムと進化

ニワトリや種種の顎口類における頭部形態発生の比較観察、ならびに主として無顎類に属するヤツメウナギを実験材料として用い、顎口類の発生パターンと比較することによって、発生プログラムの変化として脊椎動物咀嚼器系の形態進化を検索、検討した。顎口類はどの種においても画一的な胚の組織学的構築を示し、顎骨弓の変形として顎を作り出している。また、咽頭胚期までのヤツメウナギ胚を形態学的に観察したところ、中胚葉、内胚葉に加え、神経堤細胞の分布に関しても、顎口類と同じ形態パターンを示すことが分かった。これには、咽頭嚢に発現するPax9,中脳より前に発現するOtx,前脳と咽頭弓間葉に発現するDlxなど、制御遺伝子の空間的発現パターンも加えることができる。ヤツメウナギには舌は存在しないが、これに似た筋は存在し、顎口類と同様、体節由来の筋組織が、脊髄神経の変形した舌下神経によって支配されていた。このことから脊椎動物の咽頭胚はファイロタイプと呼ぶにふさわしく、きわめて強い発生拘束のもとにある。ファイロタイプ後に生ずるパターンを比較したところ、顎口類の上下顎、ヤツメウナギ胚上下唇が、形態的には相同ではないことが分かった。詳細な形態学的観察より、上唇を作る間葉が顎骨弓ではなく、顎前領域に由来することが判明、形態的相同性が崩れた。にもかかわらず、上唇、下唇の遠近軸をパターンするとおぼしき遺伝子は、顎口類の顎骨弓パターニング遺伝子群と相同的である。つまり、形態的には相同ではない構造に、相同的な遺伝子が発現する。これは、無顎類から顎口類の段階への移行にあたって、顎前領域から顎骨弓へ至る間葉の再編成に加え、局所的ホメオボックス遺伝子の発現をもたらすような、外胚葉内の成長因子の分布のシフトを含むヘテロトピー的変化があったことを予想させ、成長因子の分布を変化させる実験結果はこれと整合的であった。顎を持たない無顎類の一種、カワヤツメ(Lampetra japonica)に加え、多くの顎口類胚を用い、頭部間葉の発生的挙動を形態、遺伝子発現の両者から観察した。まずカワヤツメにおける頭部神経堤細胞と頭部中胚葉の形態学的発生を記載し、それが顎口類とほとんどかわらないことを報告、ヤツメウナギ類が必ずしもナメクジウオと顎口類とを繋ぐ中間動物ではないことを示した(Horigome et al.,1999;Kuratani et al.,1999)。つまり、脊椎動物は極めてコンパクトな動物群であり、ヤツメウナギは共通の胚形態から若干逸脱した動物でしかない。これは遺伝子の発現パターンについても同様である。これまで記載されてきたヤツメウナギにおけるホメオボックス遺伝子の発現に加え、顎骨弓では、顎口類の下顎の発生に必要とされるOtx遺伝子が、やはり同じ機序、形態パターンで発現することが分かった。では顎はどのようにして進化したのか。顎口類の顎は上下顎からなるが、ヤツメウナギの口は上下の唇と、ポンプの役割をする縁膜からなる。このような形態の違いは、上に述べた共通パターン(ファイロタイプ)の成立以降に明瞭にあらわれるに違いない。

これを明らかにする目的で、ファイロタイプが成立する咽頭胚以降における各種脊椎動物の顎骨弓の形態分化を検索中であり、中胚葉と末梢神経パターンの形態を手がかりに、トラザメとチョウザメ(ベステル)において頭部の発生過程を記載した(両論文投稿中)。また、カワヤツメにおいては頬突起という構造から、上下の唇両者があらわれること、さらに、これまで顎骨弓と相同であると思われていた頬突起の一部が、実は顎骨弓より前方に発生する顎前領域をふくみ、上唇は事実上、顎骨弓ではなく、顎前の要素であることが判明した(投稿中)。このような後期発生の相違をもたらす要因として、間葉と上皮の相互作用の違いが考えられる。とりわけヤツメウナギでは鼻プラコードと下垂体が単一の原基として発生するが、顎口類ではそれが極めて早期に分離し、神経堤細胞に対し、ことなった分布と成長の方向をもたらすらしいと想像された。顎口類のうち最も原型的な形態を保持すると考えられる板鰓類胚、ならびに硬骨魚のうち根幹に属するチョウザメ胚の頭部における、咽頭弓、中胚葉、脳神経の形態的発生パターンを観察、顎口類の基本的形態プランの理解を目指した。すでに行ったヤツメウナギ胚の観察結果と比較した結果、古典的には頭部分節の名残と考えられた頭腔が二次的な適応的構造である可能性、さらに板鰓類胚が必ずしも一般的な脊椎動物の頭部形態プランを代表するものではないことが明らかとなった。カワヤツメの発生機構については引き続き、分子発生学的、実験発生学的観察を行った。まず、京都大学との共同研究において、カワヤツメにおけるPax9相同遺伝子を単離、発現を観察した。この遺伝子は顎口類では、咽頭嚢、顎骨弓間葉、肢芽、硬節に発現し、とりわけ咽頭嚢派生物の発生に重要な機能を果たす。祖先的後口動物のギボシムシや、ホヤ、ナメクジウオにおいても、咽頭内胚葉に発現し、進化上高い保守性を持って機能することが伺える。カワヤツメLjPax9(アミノ酸解析ではヤツメウナギ類においてすでにPax1、Pax9は重複しているらしい)も咽頭内胚葉や顎骨弓間葉に発現が見られたが、硬節での発現は見つからなかった。この遺伝子の進化は「新機能獲得(neo-functionalization)」を方針としたものであるらしく、単なる遺伝子重複だけがゲノムやボディプランの進化の背景とはなっていないことの好例である。さらに実験的手法として、カワヤツメ胚の移動前の神経堤に蛍光色素DiIを微量注入し、前回以上に緻密な神経堤細胞のマッピングを行った。結果、ヤツメウナギ類の頭部間葉の組成は、顎口類のものと抜本的に異なり、アンモシーテス幼生の上唇と下唇が似ていようとも、顎口類の上下顎とは異なったものであることが示唆された。これは、形態的観察から得た結論と同じである。以上の成果をまとめ、顎の進化に関するレビューを執筆、現在、印刷中である。すでに前年度記述したように、顎口類において顎骨弓の形態パターニングは、表皮に発現する成長因子と、その作用によって制御される、神経堤間葉での局所的なホメオボックス遺伝子発現に負うところが大きい。これは我々の顎を形作る最も基本的な発生プログラムのひとつであり、これら遺伝子の発現パターンが形態形成の基本方針を教えてくれるとも言うことができる。そこで、直ちに我々はヤツメウナギにおけるFgf8,Bmp4と、それらの標的と目されるMsx, Dlx遺伝子の相同物の単離に踏み切ったわけであったが、今年度はそれらすべての単離にようやく成功し、その発現パターンをも解析することができた。驚くべきことに、それは、ヤツメウナギの上下の唇と、我々の顎が相同だという、従来の見解と食い違う結果をもたらした。
近岸帯における波浪、海岸構造物と海底地盤の相互作用に関する研究

1.前野は、波浪により海底地盤内に発生する間隙水圧の発達特性と海底地盤表層の液状化特性を明らかにするために、造波水槽を用いた実験および現地観測を行った。具体的には、海底地盤および実験砂層内で間隙水圧変動と土圧変動を同時に測定し、有効応力変動を検討した。それによれば、砂層表層において相当大きな有効応力変動が観測され、その地点の土かぶり圧に比して大きくなる可能性が認められる。この現象は波浪による液状化と考えられるが、このような状態は底質の移動や海岸構造物の沈下に影響を及ぼすと考えられることから、(1)漂砂形態との関連や(2)構造物の沈下特性を検討した。間隙水圧の発達特性が、漂砂形態の分類に用いられる無次元パラメ-タ、レイノルズ数・シ-ルズ数・水粒子軌道直径粒径比と関連しており、砂漣が発生すると間隙圧の発達の割合が減少することを既に示している。今回、新たにこれらの無次元パラメ-タと砂層内の間隙水圧変動および有効応力変動とを比較することにより、砂漣の消滅限界もしくはシ-トフロ-の発生限界を求めることが可能であることを示した。これは、砂層表層付近の有効応力が減少し砂が流動化すると砂が波の運動により移動し易くなることを示している。また、海岸構造物の沈下特性を明らかにするために、造波水槽を用いた実験を行ったが、底質に原型と同じ砂を用いており起波できる波の波高にも制限があることから、沈下を確認することはできなかった。そこで、遠心載荷装置を用いた実験を行うことにより消波ブロック等の構造物の沈下特性を検討している。一方斜面に設置される護岸ブロックの沈下特性を明らかにするために造波水槽を用いた模型実験を行った。それによれば、ブロックは波の遡上時に護岸裏の砂が吸い出されることにより沈下することが認められた。2.前野とFodaは、従来の地震による液状化とは異なり鉛直圧力変動により砂層表層が液状化するとの考えに立って、上下方向に振動する振動台を用いて液状化を再現し理論モデルを提案した。現在論文をとりまとめ中である。3.酒井と間瀬は消波ブロックが設置される砕波帯では、漂砂運動が顕著である。このような砕波帯では波浪による海底摩擦が無視できないが、これまでの波浪による海底地盤応答の扱いでは、波浪による海底摩擦は考慮されていない。そこで、Mei&Fodaの境界領域近似を用いて、波浪による波圧と摩擦が同時に海底面に働く場合の海底地盤応答の近似解を導き摩擦の効果を検討した。4.間瀬、酒井と前野は、Biotの圧密方程式に基づいて、混成堤のケ-ソンに作用する揚圧力および防波堤周辺の海底地盤内の変動間隙水圧分布を解析し以下の結論を得た。(1)揚圧力分布に及ぼす捨て石マウンドの剛性および波の周期の影響は、マウンドの透水係数が大きい場合にはほとんど見られず、透水係数が小さい場合に若干見られる。(2)揚圧力分布に及ぼすケ-ソンのロッキングの影響は、捨て石マウンドの透水係数が大きい場合にはほとんど見られないが、透水係数が小さい場合にはその影響が現れる。(3)揚圧力に関しては、捨て石マウンドの透水性の影響が重要である。マウンドの透水係数が大きい場合には揚圧力はほぼ三角形分布しており、前肢の揚圧力はケ-ソン前面の底部に働く波圧に比べて小さく、全揚圧力もマウンドの透水係数が大きい場合のそれに比べてかなり小さくなる。(4)ケ-ソンのロッキングは、防波堤周辺地盤内の動水勾配を大きくし、マウンド法先付近の海底地盤においては液状化発生の可能性がある。5.間瀬とKobayashiは、Kobayashiの不透水性の潜堤および斜面上の波の変形に関するモデルを透水性のものに拡張するための理論モデルを提案し、解析プログラムを作成している。前野とKobayashiは、このモデルの検証のための造波水槽を用いた実験を検討している。

また、海岸構造物の沈下特性を明らかにするために、造波水槽を用いた実験を行ったが、底質に原型と同じ砂を用いており起波できる波の波高にも制限があることから、沈下を確認することはできなかった。そこで、遠心載荷装置を用いた実験を行うことにより消波ブロック等の構造物の沈下特性を検討している。一方斜面に設置される護岸ブロックの沈下特性を明らかにするために造波水槽を用いた模型実験を行った。それによれば、ブロックは波の遡上時に護岸裏の砂が吸い出されることにより沈下することが認められた。2.前野とFodaは、従来の地震による液状化とは異なり鉛直圧力変動により砂層表層が液状化するとの考えに立って、上下方向に振動する振動台を用いて液状化を再現し理論モデルを提案した。現在論文をとりまとめ中である。3.酒井と間瀬は消波ブロックが設置される砕波帯では、漂砂運動が顕著である。このような砕波帯では波浪による海底摩擦が無視できないが、これまでの波浪による海底地盤応答の扱いでは、波浪による海底摩擦は考慮されていない。そこで、Mei&Fodaの境界領域近似を用いて、波浪による波圧と摩擦が同時に海底面に働く場合の海底地盤応答の近似解を導き摩擦の効果を検討した。4.間瀬、酒井と前野は、Biotの圧密方程式に基づいて、混成堤のケ-ソンに作用する揚圧力および防波堤周辺の海底地盤内の変動間隙水圧分布を解析し以下の結論を得た。(1)揚圧力分布に及ぼす捨て石マウンドの剛性および波の周期の影響は、マウンドの透水係数が大きい場合にはほとんど見られず、透水係数が小さい場合に若干見られる。(2)揚圧力分布に及ぼすケ-ソンのロッキングの影響は、捨て石マウンドの透水係数が大きい場合にはほとんど見られないが、透水係数が小さい場合にはその影響が現れる。(3)揚圧力に関しては、捨て石マウンドの透水性の影響が重要である。マウンドの透水係数が大きい場合には揚圧力はほぼ三角形分布しており、前肢の揚圧力はケ-ソン前面の底部に働く波圧に比べて小さく、全揚圧力もマウンドの透水係数が大きい場合のそれに比べてかなり小さくなる。(4)ケ-ソンのロッキングは、防波堤周辺地盤内の動水勾配を大きくし、マウンド法先付近の海底地盤においては液状化発生の可能性がある。5.間瀬とKobayashiは、Kobayashiの不透水性の潜堤および斜面上の波の変形に関するモデルを透水性のものに拡張するための理論モデルを提案し、解析プログラムを作成している。前野とKobayashiは、このモデルの検証のための造波水槽を用いた実験を検討している。
膀胱癌細胞のBCGに対するマクロファージ様作用の発現と抗腫瘍効果の関係

(2)膀胱癌細胞のマクロファージ作用の一つと考えられるBCG貧食後のfateについての検索を行った。75cm^2組織培養用のフラスコでmonolayerの4050%なったT-24細胞に7.5×10^5CFUのBCGを加えて37°C、5%CO_2下で3時間培養しBCG ingestion assayを行った。フラスコより余分なBCGを十分に洗い出した後に、トリプシン・EDTA溶液でフラスコから腫瘍細胞を遊離させると同時に細胞外に接着しているだけのBCGを細胞より剥がした。続いて、Ficoll-Hypaqueにて比重分離法用いて腫瘍細胞と細胞より離されたBCGのみとを分離し、細胞だけを採集した。一つのフラスコ分の採集された腫瘍細胞のみに0.25%SDS液を加えて細胞壁を破壊し、細胞内に取り込まれたBCGを細胞外に放出させた。次に5%BSA液でSDS液を中和させた後に、Middlebrook7H9寒天倍地で放出されたBCGを培養しコロニー数を算出した。他のフラスコ分の細胞は、抗生物質を除いた培養液を加えて新しいフラスコに戻して培養を続け、24時間ごとに前述のごとく細胞内のBCGを放出させから寒天倍地上でコロニー数を数えた。その結果、0、24、36、72時間の培養では癌細胞およびBCGともに増殖を示していたが、96時間ではBCGの増殖は抑制されていた。これは、BCGを細胞内に取り込んだ膀胱癌細胞の電子顕微鏡写真でのBCGのdegradationの所見を支持する結果と思われ、膀胱癌細胞が抗原提示能を持つ可能性も示唆された。人膀胱移行上皮癌培養細胞株(T-24)細胞にBCGを加え37°C、5%CO_2下で24時間培養しBCG ingestion assayを行った。続いて余分なBCGを含んだ古い培養液を捨て、細胞を洗浄した後に新しい培養液を加え37°C、5%CO_2下でさらに12時間培養し、培養液中のサイトカインを測定した。臨床的にBCG膀胱内注入療法中に尿中に検出されるサイトカインで、またBCGによって感作された活性化マクロファージより作産されるものとしてTNF-α、IL-1β、G-CSF等が知られており、ヒトモノクロナル抗体を用いたSandwitch ELISA法にてこれらのサイトカインを測定したが、どれも測定限界以下であった。マクロファージ様作用の一つと考えられる人膀胱移行上皮癌培養細胞上のHLA-DRとICAM-1の発現はBCGとともにIFN-γを加えて培養すると著明に増強されるので、IFN-γを加えてから同上の実験を行いサイトカイン分泌能の再検討を行いたい。さらにIFN-γとTNF-αの両者を加えるとHLA-DRとICAM-1の発現率が上がるので、その条件下で他のサイトカインについての検討も行う予定である。人膀胱移行上皮癌培養細胞株(T-24)細胞にBCGを加えて37°C、5%CO_2下で24時間培養し、BCG Ingestion assayを行った。続いて余分なBCGを含んだ古い培養液を捨て、細胞を洗浄した後に新しい培養液を加えて37°C、5%CO_2下でさらに12時間培養し、培養液中のサイトカインを測定した。臨床的にBCG膀胱内注入療法中に尿中に検出されるサイトカインであり、またBCGによって感作された活性化マクロファージによって産生されるものとしてTNF-α、IL-1β、G-CSF等が知られているが、ヒトモノクロナル抗体を用いたSandwitch ELISA法では、これらのサイトカインはいずれも測定限界以下であった。

そこでマクロファージ様作用の一つと考えられる細胞上のHLA-DR,ICAM-1の発現がIFN-γをBCGとともに加えることによって著明に増強されることをヒントに余分なBCGを洗浄後にIFN-γを加えて培養したところINF-α,IL-1βを測定可能とした。膀胱癌細胞のマクロファージ作用の一つと考えられるBCG貧食後のfateについての検索を行った。75cm^2組織培養用のフラスコ内でmonolayerの約4050%となったT-24細胞に7.5x10^5CFUのBCGを加えて37°C、5%CO_2下で3時間培養しBGG ingestion assayを行った。フラスコより余分なBCGを十分に洗い出した後に、トリプシン・EDTA溶液でフラスコから腫瘍細胞を遊離させると同時に細胞外に接着しているだけのBCGを細胞より剥がした。続いて、Ficoll-Hypaqueにて比重分離法用いて腫瘍細胞と細胞より離されたBCGのみとを分離し、細胞だけを採集した。一つのフラスコ分の採集された腫瘍細胞のみに0.25%SDS液を加えて細胞壁を破壊し、細胞内に取り込まれたBCGを細胞外に放出させた。次に5%BSA液でSDS液を中和させた後に、Middlebrook7H9寒天倍地で放出されたBCGを培養しコロニー数を算出した。他のフラスコ分の細胞は、抗生物質を除いた培養液を加えて新しいフラスコに戻して培養を続け、24時間ごとに前述のごとく細胞内のBCGを放出させから寒天倍地上でコロニー数を数えた。その結果、0、24、36、72時間の培養では癌細胞およびBCGともに増殖を示していたが、96時間ではBCGの増殖は抑制されていた。これは、BCGを細胞内に取り込んだ膀胱癌細胞の電子顕微鏡写真でのBCGのdegradationの所見を支持する結果と思われ、膀胱癌細胞が抗原提示能を持つ可能性も示唆された。
球状化処理した貝殻粒子を利用した高機能材料開発

ホタテ貝殻結晶を球状のバテライト型炭酸カルシウムとして再結晶させることは、ホタテ貝殻では容易であるが、石灰石では困難であった。このため球状化粒子の効果的な用途を見出せれば、ホタテ貝殻のリサイクルが促進できる。そこで顔料としての用途を想定して、再結晶化の諸条件の物性への影響を検討した。再結晶化時のpHは約9が最適であり、平均粒径は19.7μmであった。それ以上のpHではカルサイト型の角ばった結晶が混在した。球形粒子のハンター白色度は82.1で、一般的な再生PPC用紙の白色度に匹敵した。顔料のJIS試験の結果、pH、耐水性、耐溶剤にじみ性は、比較に用いた胡粉と差はなかった。しかし溶剤中の分散性はわずかに劣り、改良が必要である。球状粒子をコンクリート用の混和剤として用いると、フライアッシュ同様のベアリング効果による減水効果が期待できる。高性能AE減水剤を用い、再結晶化粒子とセメントを再結晶化粒子で置換したところ、重量置換率10%までは、著しい流動性の向上(減水効果)が観察され、その後流動性は低下し、30%以上の置換率ではほとんど流動性を失った。しかし、さらに置換率を増加させると、再び流動性の向上が観察された。30%を超える領域での流動性の増加は、フライアッシュ同様のベアリング効果によると考えられるが、低置換率での挙動は、高性能減水剤と再結晶粒子表面の化学種の化学反応を示唆するものである。貝殻は有機-無機複合体である。この研究ではこの構造を模倣した新しい機能性構造材料を作成することも目的とした。ポリアクリル酸の混在下で、貝殻結晶をキトサンをコーティングしたガラス基板上に再結晶させた場合、平均粒径が約5μmの球形粒子が密に析出した。しかしながら積層化しての十分な高強度化は達成できていない。ホタテガイ貝殻であればこそ可能な結晶の球状化技術を見出しており、球状化結晶の利用を目指す研究である。石灰岩では容易に代用できない技術であるから、球状であることを生かした用途に活用できれば、一気に貝殻のリサイクルは進むと考えられる。球状化は、貝殻を濃硝酸に溶解し、炭酸アンモニウム水溶液で再結晶させることで行うが、沈殿を白書顔料として、あるいはゴム・樹脂等への充填剤として利用するには、その粒径や白色度などを制御する必要がある。このため、沈殿作成時のpHや界面活性剤添加の影響を明らかにすることを試みた。この結果、球状粒子の作成への最適pHは約9であることが明らかにできた。またSpanなどの界面活性剤を添加するとわずかに分散性は向上したが、同時に球状粒子の表面が安定なカルサイト型構造に変化していることが明らかにできた。球状粒子がバテライト型の炭酸カルシウムのときは水中での安定性が低いので、界面活性剤の影響は有用な知見である。なお、プロパノールやブタノールなどのアルコール中では特別な処理なしでもバテライト構造を保つことを確認した。球形粒子は溶液中に分散したとき、「ベアリング効果」と呼ばれる流動性の改善効果を示すことが知られており、球形の石炭灰(フライアッシュ)をセメント混和剤にする研究がおこなわれている。このテーマでは、球状粒子をセメント混和剤として約30%添加したとき、石炭灰同様の流動性改善効果を示すことを明らかにした。

すなわち、水分量を減らしても、高流動性を示すので施工性がよく、なおかつ相対的にセメント分の重量を増やすことができるので高強度を保つことが期待される。このため、建築・土木用材料として大量に処理できると考えている。ホタテ貝殻結晶を球状のバテライト型炭酸カルシウムとして再結晶させることは、ホタテ貝殻では容易であるが、石灰石では困難であった。このため球状化粒子の効果的な用途を見出せれば、ホタテ貝殻のリサイクルが促進できる。そこで顔料としての用途を想定して、再結晶化の諸条件の物性への影響を検討した。再結晶化時のpHは約9が最適であり、平均粒径は19.7μmであった。それ以上のpHではカルサイト型の角ばった結晶が混在した。球形粒子のハンター白色度は82.1で、一般的な再生PPC用紙の白色度に匹敵した。顔料のJIS試験の結果、pH、耐水性、耐溶剤にじみ性は、比較に用いた胡粉と差はなかった。しかし溶剤中の分散性はわずかに劣り、改良が必要である。球状粒子をコンクリート用の混和剤として用いると、フライアッシュ同様のベアリング効果による減水効果が期待できる。高性能AE減水剤を用い、再結晶化粒子とセメントを再結晶化粒子で置換したところ、重量置換率10%までは、著しい流動性の向上(減水効果)が観察され、その後流動性は低下し、30%以上の置換率ではほとんど流動性を失った。しかし、さらに置換率を増加させると、再び流動性の向上が観察された。30%を超える領域での流動性の増加は、フライアッシュ同様のベアリング効果によると考えられるが、低置換率での挙動は、高性能減水剤と再結晶粒子表面の化学種の化学反応を示唆するものである。貝殻は有機-無機複合体である。この研究ではこの構造を模倣した新しい機能性構造材料を作成することも目的とした。ポリアクリル酸の混在下で、貝殻結晶をキトサンをコーティングしたガラス基板上に再結晶させた場合、平均粒径が約5μmの球形粒子が密に析出した。しかしながら積層化しての十分な高強度化は達成できていない。