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日本アフリカ関係史から見た20世紀中葉の核兵器廃絶運動の国際的展開に関する研究

本研究は、核兵器廃絶を求めて1962年6月に西アフリカのガーナで開催された国際会議「爆弾無き世界のためのアクラ会議(以下、アクラ会議)」の背景及び影響を分析することを通して、20世紀中葉の日本アフリカ関係と核兵器廃絶運動の国際的展開の態様を検討する3年間のプロジェクトであった。高良とみ(元参議院議員・女性平和運動家)、浜井信三(広島市長)、森瀧市郎(広島大学教授・被団協理事長)の3名の日本人招待者を含む130余名の代表者が参加した同会議とその関連事象の詳細な分析に基づき、新興アフリカ独立国(ガーナ)が組織した国際的な核兵器廃絶運動における「日本」の役割、及び、アフリカ主導の核兵器廃絶運動が日本の原水爆禁止運動に与えた影響を明らかにすることを目指す本研究の期間中、報告者は3報の査読付論文を公表し、国内学会、国内シンポジウム、さらに西アフリカ・ガーナでの国際学会の計3度の英語による研究報告を実施した。日本、ガーナ、ケニア、イギリス、そしてアメリカにおける文献調査により、主催者のクワメ・ンクルマ(当時のガーナ大統領)が書き遺した書簡群、「アクラ会議」の事務局が公刊した議事録および演説集、当時の国内外の新聞記事、さらにSt. ClairDrakeをはじめとする「アクラ会議」の企画・運営に参加したアフリカ系アメリカ人の手稿等を含む、会議関係資料を網羅的に収集できたことで、「アクラ会議」の構想から開催、さらにその後の計画の頓挫に至る過程の詳細な把握が可能となり、「アクラ会議」の分析を介して、20世紀中葉のアフリカにおける核兵器廃絶運動の国際的展開を日本アフリカ関係史の視点から分析することができた。なお、研究最終年度は、本研究期間中の調査等によって得られた情報や知見に基づき、2報の論考を執筆・完成させた。それらは本報告書作成時点で校正中であり、令和元(2019)年度以降に出版される予定である。本研究は、核兵器廃絶を求めて1962年6月に西アフリカのガーナで開催された国際会議「爆弾無き世界のためのアクラ会議」の背景及び影響を分析することを通して、20世紀中葉の日本アフリカ関係と核兵器廃絶運動の国際的展開の態様を検討する3年間のプロジェクトである。研究初年度にあたる平成28年度の研究活動は、(a)英語による予備的な研究報告と(b)海外における関連史資料の収集活動の2点に集約される。まず(a)の英語による予備的な研究報告については、平成28年6月に開催された日本アフリカ学会大53回学術大会において、本研究の主たる考察対象である上述の「アクラ会議」の開催に至る背景と日本含む国際社会の反応を、ガーナ、日本、イギリス、アメリカで収集した史資料に基づき整理し報告した。本報告の原稿は、その後の調査等で得た情報などを追加した上で、研究2年目となる平成29年度中に英文論考として公表する予定である。(b)の海外における関連史資料の収集活動については、平成28年8月にケニア及びガーナの各公文書館において文献調査を実施した。その結果、ケニアでは現地スタッフの協力も得て、「アクラ会議」の2年前にガーナで開催された「平和と安全保障のための積極行動会議」に関する文書群(MAC_CON_196_3)をはじめとする、「アクラ会議」へ至るガーナ主導の平和を求めるアフリカ諸国間の連帯運動の形成過程を検討するのに重要な資料を得ることができた。また、ガーナにおいても、「アクラ会議」を主催した同国の政治指導者クワメ・ンクルマの私的書簡群(GH_PRAAD_RG_17_1_5A-C, E: KWAME NKRUMAH PERSONAL LETTERS)などを参照することができ、会議の準備段階における国内外の関係者とのやりとりを追跡することができた。上記【研究実績の概要】で記した通り、研究初年度あたる平成28年度においては、6月に国内において英語での研究報告をおこない、さらに8月にはケニアとガーナで関連史資料の収集活動を予定通り実施することができた。「アクラ会議」に関する情報収集は、会議に関する概要やガーナ、日本、イギリスの各メディアの報道などに関しては、ほぼ収集を終えることができた点で、当初計画を上回るペースで進んでいる。研究2年度目にあたる平成29年度の研究活動は、(a)国際学会における英語による研究中間報告と(b)国内外における関連史資料の収集活動、さらに(c)英語による予備論考の執筆と研究誌への投稿(掲載)の3点に集約される。まず(a)については、平成29年10月にガーナ大学アフリカ研究科で開催された第2回アフリカ・アフリカ学会学術大会における研究報告をおこなった。本報告は、本研究の主たる考察対象である1963年の「爆弾なき世界のためのアクラ会議」を中心とした20世紀中葉のアフリカを中心とした核兵器廃絶に向けた国際運動の態様について、主に同会議に参加した3名の日本人の手記や論考、新聞記事などを通した分析に基づき検証したものである。(b)については、平成29年8月から9月にかけてケニアおよびガーナで史資料調査を実施した。ケニア国立公文書館では、ガーナで開催された諸会議にケニアから参加したギコニャ・キアノ(Gikonya Kiano)氏に関する資料調査を実施し、1960年にガーナで開催された「平和と安全保障のための積極行動会議」関連の史料群を収集した。

さらにガーナ国立公文書館における資料調査では、核兵器廃絶・平和運動に関する史料群および現地発行新聞を調査し、同国の主要紙の一つであるThe Daily Graphicの1960年4月09日号に「積極行動会議」に日本から参加していた高良とみと思われる女性の写真が掲載されていたこと、さらに5月26日号に20ページ以上に渡って日本に関する特集記事(This is Japan)が掲載されていたことを確認し、該当箇所を写真撮影によって収集した。(c)については、(a)の中間報告の内容に(b)で得た史資料による情報を補足して加筆修正した英文論考を『明治大学国際日本学研究』に投稿し、査読の結果、掲載が許可され平成30年3月に出版されるに至った。研究2年度目にあたる平成29年度は、研究初年度末に設定した、国際学会での中間報告、関連史資料の調査・収集、さらに国内研究誌への予備論考の投稿(掲載)の3つの目標を全て達成することができたため。本研究は、核兵器廃絶を求めて1962年6月に西アフリカのガーナで開催された国際会議「爆弾無き世界のためのアクラ会議(以下、アクラ会議)」の背景及び影響を分析することを通して、20世紀中葉の日本アフリカ関係と核兵器廃絶運動の国際的展開の態様を検討する3年間のプロジェクトであった。高良とみ(元参議院議員・女性平和運動家)、浜井信三(広島市長)、森瀧市郎(広島大学教授・被団協理事長)の3名の日本人招待者を含む130余名の代表者が参加した同会議とその関連事象の詳細な分析に基づき、新興アフリカ独立国(ガーナ)が組織した国際的な核兵器廃絶運動における「日本」の役割、及び、アフリカ主導の核兵器廃絶運動が日本の原水爆禁止運動に与えた影響を明らかにすることを目指す本研究の期間中、報告者は3報の査読付論文を公表し、国内学会、国内シンポジウム、さらに西アフリカ・ガーナでの国際学会の計3度の英語による研究報告を実施した。日本、ガーナ、ケニア、イギリス、そしてアメリカにおける文献調査により、主催者のクワメ・ンクルマ(当時のガーナ大統領)が書き遺した書簡群、「アクラ会議」の事務局が公刊した議事録および演説集、当時の国内外の新聞記事、さらにSt. ClairDrakeをはじめとする「アクラ会議」の企画・運営に参加したアフリカ系アメリカ人の手稿等を含む、会議関係資料を網羅的に収集できたことで、「アクラ会議」の構想から開催、さらにその後の計画の頓挫に至る過程の詳細な把握が可能となり、「アクラ会議」の分析を介して、20世紀中葉のアフリカにおける核兵器廃絶運動の国際的展開を日本アフリカ関係史の視点から分析することができた。なお、研究最終年度は、本研究期間中の調査等によって得られた情報や知見に基づき、2報の論考を執筆・完成させた。それらは本報告書作成時点で校正中であり、令和元(2019)年度以降に出版される予定である。本研究の最終的な目的は、1962年に西アフリカのガーナで開催された「爆弾なき世界のためのアクラ会議」が、20世紀中葉の日本を含む国際的平和運動にいかなる影響を与えたのかを検討し、(暫定的なものになるかもしれないが)その成果を日本と英語の論考にまとめ、公表することにある。そのためにも、研究2年度目にあたる平成29年においては、国内外での史資料収集活動に注力したいと考えている。具体的には、国内では東京、広島、長崎の資料館、国外ではガーナ、ケニア、イギリス、アメリカの文書館、資料館において、これまでに収集できなかった、会議参加者の手稿、参加記録などを収集する予定である。
製品アーキテクチャの最適設計・選択に関する数理分析

製品アーキテクチャの設計・選択においては、製品の「全体パフォーマンス」を検討することが重要である。本研究では、製品開発に際しての全体パフォーマンスを評価するため、製品アーキテクチャの設計・選択問題に関する、数理・数量的分析手法の確立を目指す。本研究の提案法は実用性を強く意識したものであり、広く社会への貢献を期待できる。本研究はa)製品アーキテクチャと製品の全体パフォーマンスの関係の解明→学術的貢献。およびb)製品アーキテクチャの設計・選択に関する最適手法の提案→経営実務への貢献製品の全体パフォーマンスを考慮したアーキテクチャの初期モデルを構築した。基本的には製品のサブシステム(たとえば、部品)、製品開発組織とその要員に着目したシステムである。したがって、離散型数理モデルを構築する際、顧客ニーズとモジュラー・ハイブリッド・インテグラルの製品アーキテクチャ間の対応関係、製品開発組織の構造、開発要員の役割、さらには利益とコストなどの要素を組み込んだモデルの検討が必要となる。そこで、システムの変数もしくはパラメーターは次のように要約できる。顧客ニーズ関係:注文品種、注文製品の性能(Function)システム関係:サブシステム間のインターフェースの数、インターフェースの接続規格、インターフェースの形状等製品の全体パフォーマンス関係:全体パフォーマンスの開発コストと利益、製品性能とサブシステムの対応関係、顧客ニーズと製品性能の対応関係等概ね予定通りの展開です。昨年度において構築されたモデル(モジュール製品を取り扱うセル生産のモデル)に対し、特性を解析し、構造を確定する。具体的には、製品開発費用の区間を確定し、各費用区間におけるモデルの凸性と劣モジュラー性を解析したうえで、各区間の最適構造を確定する。製品開発費用区間は、複数の構造に対応するインターフェースから得た利益と開発要員の人員等のコストとの比較により、複数の区間に分けられる。各区間のモデルの凸性およびQuasi凸性を分析し、最適設計手法を提案する。下記の英語の業績(論文、発表など)に詳しく研究実績を説明しております:概ね予定通りの展開です。昨年度の研究結果を踏まえて、今年度は構築されたモデルの特性をさらに解析し、最適アーキテクチャを確定することを研究した。また、製品アーキテクチャ・モデルの特性に応じた最適設計・選択手法を提案し、シミュレーションによって提案法の有用性を確認し、その成果を学会やビジネススクールの学生に向けて発信した。製品アーキテクチャを含める製品を組み立てを行う製造ラインについても、具体的にはセル生産のことも研究した。モデルの凸性と劣モジュラー性に基づいて、製品アーキテクチャの最適設計・選択手法を提案した。設計手法の候補は劣モジュラー関数の降下法と領域縮小法である。降下法とは局部最適性によって大域最適性が保証されることに基づくアルゴリズムである。また、領域縮小法とは多次元空間における2分法であり、最適解の存在する有界な範囲が既知のときに適用できる。選択手法については、汎用性の高い決定木アプローチを採用した。これらの方法論をテストし、最適設計・選択手法を確立した。提案された最適設計・選択手法の有効性を検証するために、コンピュータ上でのシミュレーションを実施する。実験パラメーターの詳細は次の通りである。まず、顧客注文製品の性能(Function)の種類を10に、アーキテクチャの種類を3に、製品開発費用区間を8に設定する。また、大数定理により、各レベルで30例の数値例をシミュレーションする必要がある。研究代表者が所属する同志社ビジネススクールには、100名以上の社会人MBA学生が在籍している。そこで、社会人MBA学生に対する教育を通じて本研究において得られた知見やノウハウを提供し、実際の製品開発の意思決定に活用してもらうことを期待する。およびb)製品アーキテクチャの設計・選択に関する最適手法の提案→経営実務への貢献構築されたモデルの特性を解析し、最適アーキテクチャを確定する。具体的には、製品開発費用の区間を確定し、各費用区間におけるモデルの凸性と劣モジュラー性を解析したうえで、各区間の最適アーキテクチャを確定する。製品開発費用区間は、3種類のアーキテクチャに対応するインターフェースから得た利益と開発要員の人員等のコストとの比較により、複数の区間に分けられる。また、各区間のモデルの劣モジュラー性について、束論における差分減少性概念に立脚して、三種類のアーキテクチャの劣モジュラー性を分析する。上述の分析を通じて、サブシステムの多様なインターフェース間のシナジー効果とそのメカニズムを解明する。この仕組みの解明は学術的に重要な意義をもつ。モデルの劣モジュラー性について、束論における差分減少性概念に立脚して、劣モジュラー性を分析する。シミュレーションによって提案法の有用性を確認し、その成果を学会や企業に向けて発信する。

また、領域縮小法とは多次元空間における2分法であり、最適解の存在する有界な範囲が既知のときに適用できる。選択手法については、汎用性の高い決定木アプローチを採用する。これらの方法論をテストし、最適設計・選択手法を確立する。提案された最適設計・選択手法の有効性を検証するために、コンピュータ上でのシミュレーションを実施する。実験パラメーターの詳細は次の通りである。まず、顧客注文製品の性能(Function)の種類を10に、アーキテクチャの種類を3に、製品開発費用区間を8に設定する。また、大数定理により、各レベルで30例の数値例をシミュレーションする必要がある。したがって、全部で10×3×8×30=7200回のシミュレーションを行う。生産管理、ものづくり経営残額国内の出張は学内業務のためキャンセルした一般用品国内出張
Reg遺伝子操作マウスを用いた炎症性腸疾患治療促進機構の解析と新たな治療法の開発

Reg蛋白は膵、腎、消化管に発現する新しい発見された増殖因子である。私共は、このReg蛋白が消化管上皮の増殖を促進することをin vitroで確認し、報告してきたが、in vivoでのReg蛋白の消化管粘膜での機能については十分明らかとはなっていなかった。そこで消化管粘膜におけるReg蛋白の役割を明らかとする目的でin vitroのモデルを用いた検討を行った。in vitroのモデルとしては、CMVプロモーターを有するトランスジェニックマウス、Regのノックアウトマウスを用いた。トランスジェニックマウスを用いた解析より、Regが胃底腺粘膜の腺の形成と腺管細胞の増殖に必要であることが明らかとなった。さらに、Regトランスジェニックマウスは胃粘膜の損傷からの回復が速く、Regが胃粘膜の修復にも重要な役割を有していることが明らかとなった。またRegノックアウトマウスの解析より、小腸のVilliの形成と維持にRegが重要な役割を有しており、特にVilliの上皮細胞の増殖がRegによって大きく影響を受けることと、上皮細胞の完全な分化と形態の維持にもReg蛋白が必要であることが明らかとなった。次いで腸に炎症を誘発した炎症性腸炎モデルマウスにリコンビナントのReg蛋白を注腸投与したところ腸管の炎症からの早期の回復と早期の再上皮化を認め、Reg蛋白が炎症性腸疾患の治療薬として有用である可能性を有し、今後の検討が必要であることが明らかとなった。炎症性腸疾患は極めて治療が困難で難病に指定されている。本研究では私共が消化管の強力な増殖因子であることを発見したReg蛋白を消化管に高発現させることによって炎症性腸疾患の治癒を促進させることが可能であるか否かを検討している。本年度はReg蛋白を全身臓器で高発現するサイトメガロウイルスプロモーターを有するRegトランスジェニックマウス、Reg蛋白を消化管上皮でのみ高発現するトレフォイルペプチドプロモーターを有するRegトランスジェニックマウス、そしてReg遺伝子を欠損するRegノックアウトマウスの3種のモデル動物を用意した。これらのマウスに飲水中にDSSを混入することによりDSS colitisを、TNBSを注腸することによってTNBS colitisを作製し、炎症性腸疾患のモデルとした。現在、これらのDSS colitis、TNBScolitisの形態学的な粘膜欠損部位の広さの測定、組織学的な検討による炎症性細胞の浸潤の程度の計測、PCNA染色による腸管上皮細胞の増殖度について検討を行っている。プレリミナリーな成績では、Regを高発現するトランスジェニックマウスでは血中Reg蛋白の高値を示すサイトメガロプロモーターを有するものでも、血中Reg蛋白の高値を伴わないものでもcolitisの誘発によって粘膜上皮の著明な増殖亢進が観察された。一方、RegのノックアウトマウスではColitisを作製しても粘膜上皮細胞の増殖の亢進はコントロールマウスに比較して軽度であった。一方、炎症のマーカーと考えられる白血球系細胞の浸潤、炎症性サイトカインの発現は各マウスにおいて著明な差異は認められなかった。この成績は、Reg蛋白が消化管上皮の増殖をin vivoで促進することを確認するとともに、炎症性腸疾患の治療薬としてのRegの有効性を示す、画期的な成績と考えられる。平成15、16年度はこのプレリミナリーな成績を確認するとともにマウスが成長した後にRegの発現量を調整できる遺伝子操作マウスを用いて検討を行っていく。現在、遺伝子操作マウスを用いてReg1蛋白が腸上皮の増殖と分化にどのような影響を有しているかを明らかとし、この効果を利用することによって炎症性腸疾患の治療を行うことが可能であるか否かについて検討を行っている。平成15年度は主にReg1のノックアウトマウスの腸管の形態学的な変化についての詳細な検討を行った。Reg1のノックアウト(-/-)マウスにおいても小腸、大腸ともに肉眼形態上の異常は認められなかったが、粘膜のVilliの密度およびその高さはノックアウトマウスにおいて有意に低下していた。さらに粘膜上皮単位量あたりの上皮細胞密度を検討すると、コントロールマウスに比較してノックアウトマウスでは上皮細胞密度も低下していることが明らかとなった。

また上皮細胞の増殖能をPCNA染色を用いることによって検討するとノックアウトマウスでは有意な上皮細胞増殖の低下が認められた。一方、SSDNAを同定することによってアポトーシスをおこしている細胞数について検討を行うと、コントロールマウスとノックアウトマウスの間にはアポトーシス細胞に差異は認められなかった。これらの成績より腸管、特に小腸においてはReg1はconstitutiveに発現しており、腸管上皮細胞の増殖を正に調節していることが明らかとなった。このような形態学的な変化は胃においては観察されず、胃に比較して腸におけるRegのconstitutiveな役割が明らかとなった。一方、Regの腸管上皮の分化に及ばす影響は明らかではなく、アルカリフォスファターゼ、ビリン、シュクラーゼ/イソマルターゼの各発現にはコントロールマウスとノックアウトマウスでは差異は認められなかった。これらの成績をもとに平成16年度は炎症性腸疾患を作製したモデルマウスを用いてより詳細な検討を行っていく。膵臓および消化管において広く発現している増殖因子であるRegenerative gene(Reg)蛋白の消化管、特に腸管における粘膜の形成および修復過程における役割の検討を行っている。対象としては、際とメガロウイルスプロモーターを含むRegトランスジェニックマウス、Regの高発現をさせたトレフォイルファクターのプロモーターを有するRegトランスジェニックマウス、そしてRegをノックアウトしたRegノックアウトマウスを用いた。まずRegトランスジェニックマウスでは胃粘膜上皮の増殖の亢進と過形成は認められたが、小腸、大腸上皮の変化は観察されなかった。一方、Regのノックアウトマウスでは、小腸、大腸上皮の増殖能の低下、Villiの長さは正常であるがVilli単位長あたりの上皮細胞数の減少、上皮細胞間の接着因子の発現低下が認められた。一方、増殖細胞をパルスラベルし、その移動速度を検討したところ上皮細胞数の減少があるにもかかわらず、上皮細胞の移動速度は正常であった。次いでインドメサシンの皮下投与、DSSの経口投与によって消化管に病変を形成させ、その後の上皮傷害の治癒速度の検討を行ったところ、インドメサシンによる胃粘膜病変・小腸の潰瘍病変およびDSSによる大腸の上皮のびらんの治癒速度は、Regの両方のトランスジェニックマウスで促進されており、Regのノックアウトマウスでは遅延していた。さらに、上皮損傷発生時の上皮細胞の増殖は、Regトランスジェニックマウスではコントロール群に比べて亢進し、Regノックアウトマウスでは低下していた。次いで、Reg発現ベクターをcos7細胞に導入し、そのconditioned mediumを精製することによって得たrecombinant Reg粘膜病変の治癒に及ぼす影響を検討してみた。recombinant Reg蛋白を毎日直腸内に注腸投与するとRegノックアウトマウスのDSS大腸病変の治癒が促進され、上皮細胞の増殖もコントロール群より亢進した。
口腔扁平上皮癌および間葉系間質細胞による免疫抑制機構とスタチン系薬剤の修飾作用

マウス口腔扁平上皮癌(CSCC)細胞株を同系マウスに移植し、移植原発巣および頚部転移リンパ節巣より悪性形質の異なるクローン群を樹立した。これらを移植したマウスの脾細胞では、IFN-γ産生能が非移植群に比べ顕著に抑制されていた。一方、IL-10産生能は殆どの転移巣由来の細胞移植群で顕著に抑制されたが、親細胞および原発巣由来の移植群では逆に上昇した。さらに、OSCC移植マウスにおける骨髄由来免疫抑制細胞(MDSC)は、転移巣由来の細胞移植群においてPMN(多核球)-MDSCが顕著に増加した。転移リンパ節由来細胞群は、原発巣由来の細胞とは異なる免疫制御機構を備えていることが示された。OSCC細胞に関連した間葉系間質細胞による刺激脾細胞の免疫制御機構を検討し、癌組織内で免疫抑制に関わる因子を同定するために、組織内の微小環境を模して、OSCC細胞の他に間葉系間質細胞(10T1/2細胞)を、抗CD3抗体刺激した脾細胞と共に混合培養し、上清へ放出されるシグナル因子としてIFN-γ, IL-4, IL-6, IL-10,IL-18をELISA法で検出した。同系マウスOSCC親細胞のSq1979は10T1/2と共存すると抗CD3抗体刺激した脾細胞のIFN-γ産生を10T1/2単独よりも顕著に抑制したが、より悪性度の高いリンパ節転移巣より樹立したクローンL5は10T1/2の免疫抑制能を増強しなかった。さらにトランズウェルを用いた検討で、Sq1979による10T1/2の免疫抑制能の増強には両細胞の細胞接触が必要であることが判明した。一方、抗CD3抗体刺激脾細胞のIL-10産生能は10T1/2との存下で促進し、Sq1979およびL5との共存によりこの効果はさらに増強した。ASCの作用はそれ単独でも既に10T1/2に比べ非常に強く、共培養系でOSCCの作用を検討するには不適切であった。さらにリンパ節内の微小環境を想定し、10T1/2非存在下でOSCCと抗CD3抗体刺激脾細胞を共培養したところ、Sq1979にくらべL5はIFN-γ産生能を促進し、この促進効果にはL5と脾細胞との細胞接触が必須であった。また刺激脾細胞のIL-4,IL-10産生能はSq1979およびL5との共存により低下し、この作用には細胞接触は必要なかった。これらの系ではIL-6, IL-18は検出限界以下だった。一昨年度は、OSCC細胞株(Sq1979-1)が、間葉系間質細胞(10T1/2)を介して、抗CD3抗体で刺激した脾細胞のIFN-γ産生能を抑制するが、転移リンパ節巣より樹立したL5細胞にはその抑制効果が見られないことを確かめた。その後、2015年度にはSq1979から樹立した他の細胞(Sq1979-2)や、移植マウスの原発巣から樹立した233-1細胞でもSq1979-1細胞同様の免疫抑制促進効果が見られ、一方、転移型の一連の細胞群であるL3-5, L6-8に於いてはL5-11と同様にその効果が見られないことを見出し、この作用が同一形質の細胞群に共通していることを確認した。さらにトランズウェルを用いた実験により、Sq1979系細胞の免疫抑制促進効果は、これら細胞の放出する液性因子に依存し、一方10T1/2による刺激脾細胞の抑制には、脾細胞との細胞同士の接触が必要であることが判明した。L5-11細胞に比べSq1979-1細胞に特異的に由来する因子を同定するために、cDNAマイクロアレイ法を行いL系細胞に比べSq1979系細胞で発現の高い遺伝子群を検索し、候補としてSaa3, Fxyd2, IL1a, Lch2, IL1f6, Ccl2, Ccl7およびIL6の各mRNAが同定された。このうち免疫系と関連のあると思われるサイトカインであるIL1a, IL1f6およびIL6に着目し、それらのsiRNAや遺伝子産物に対する中和抗体を用いて発現を阻害し、機能解析を進めている。Sq1979-1細胞で高発現しているIL1a, IL1f6およびIL6など、免疫抑制に関与していることが予想される内在性サイトカインを、siRNAによって発現阻止する試みに、予想以上に多くの時間を費やし、予定していた実験の進捗状況に遅れが生じたため。平成27年度までにOSCC細胞株(Sq1979-1)が、間葉系間質細胞(10T1/2)を介して、抗CD3抗体で刺激した脾細胞のIFN-γ産生能を抑制するが、転移リンパ節巣より樹立したL5細胞にはその抑制効果が見られないこと、およびSq1979系細胞のもたらす免疫抑制促進効果は、これら細胞の放出する液性因子に依存し、一方10T1/2による刺激脾細胞の抑制には、脾細胞との細胞同士の接触が必要であることが判明した。

28年度は、cDNAマイクロアレイ法を用いてL系細胞に比べSq1979系細胞で発現の高い遺伝子群を検索し、免疫抑制と関連のあると思われるIL1α, IL1f6およびIL6などのサイトカインに着目し、それらの中和抗体を用いて機能解析を進めた。その結果、Sq1979の馴化培地中に存在するIL1αが、10T1/2による刺激脾細胞の抑制作用を増強することが判明した。IL1αは、10T1/2細胞のIL6, Ccl2, Ccl7 mRNA発現を有意に上昇または誘導することが判明し間葉系細胞存在下で免疫抑制に関与するのみならず、新たなサイトカイン誘導を介してOSCCの悪性化に寄与していることが示唆された。また我々は、Sq1979およびL5-11細胞移植マウスの腫瘍組織及び脾臓における骨髄由来免疫抑制細胞(MDSC)の動態を検討した。その結果、L5-11細胞移植組織においてPMN(多核球)-MDSCが顕著に増加し、同移植マウスの脾臓においてもPMN-MDSCの増加が観察されたが、対照的にSq1979細胞移植マウスではMDSCの顕著な変化は観察されなかった。これらの事実を総合すると、低転移能のSq1979細胞は、IL1α分泌および間葉系細胞を介した作用で腫瘍組織の免疫抑制を誘導し、一方、高転移能を有するL5-11細胞はPMN-MDSCが強力に誘導され、全身免疫能の顕著な抑制が示唆された。マウス口腔扁平上皮癌(CSCC)細胞株を同系マウスに移植し、移植原発巣および頚部転移リンパ節巣より悪性形質の異なるクローン群を樹立した。これらを移植したマウスの脾細胞では、IFN-γ産生能が非移植群に比べ顕著に抑制されていた。一方、IL-10産生能は殆どの転移巣由来の細胞移植群で顕著に抑制されたが、親細胞および原発巣由来の移植群では逆に上昇した。さらに、OSCC移植マウスにおける骨髄由来免疫抑制細胞(MDSC)は、転移巣由来の細胞移植群においてPMN(多核球)-MDSCが顕著に増加した。転移リンパ節由来細胞群は、原発巣由来の細胞とは異なる免疫制御機構を備えていることが示された。当初の計画通り、癌組織内の微小環境を模して、OSCC細胞の他に間葉系間質細胞を、抗CD3抗体刺激した脾細胞と共に混合培養し、上清へ放出されるシグナル因子をELISA法で検出した。シグナル伝達の過程で細胞接触が必要か否か検討するために、様々な細胞の組み合わせでTranswellを用いた非接触混合培養系を作り、免疫制御の変化を検討した。Sq1979-1のコンディションド培地におけるIL1a, IL1f6およびIL6産物の発現状況を、ELISA法を用いて検討する。その結果、見出された候補となるサイトカインの中和抗体により阻害実験を実施し、10T1/2細胞がもたらす免疫抑制効果におけるそれらの役割を検討する。さらに、Sq1979細胞による10T1/2の免疫抑制効果全般に対するフラバスタチンの作用を検討し、変化が見出されれば、その作用機序について解析する。医歯薬学発現量に変化が見られた因子の機能を確かめるために、これら因子を吸着したコンディション培地(CM)を調製、あるいはCMを中和抗体処理し、さらに新たなサイトカインを加えるなどして刺激脾細胞と共に混合培養して抑制状態を検討する。細胞接触によるシグナリングに必要と思われる分子のsiRNAを遺伝子導入して内在性遺伝子発現をノックダウンし、免疫抑制反応の変化を観察する。Sq1979-1細胞で高発現しているIL1a, IL1f6およびIL6など、免疫抑制に関与していることが予想される内在性サイトカインを、siRNAによって発現阻止する試みに、予想以上に多くの時間を費やし、予定していた実験の進捗状況に遅れが生じたため。siRNAによる発現阻害実験を取りやめ、標的サイトカイン産物に対する既存の中和抗体を購入し条件検討を行い、Sq1979-1細胞による免疫抑制作用の阻害効果を判定する方策に集中する。
感染・炎症に関連して発生する呼吸器腫瘍の病態および腫瘍化機構の解明

がん関連死亡率の中で多数を占める肺癌の発症に喫煙は最大の原因であることはよく知られているが、近年、非喫煙者の中での肺癌が増加している。本研究では、皮膚の神経原性腫瘍であるメルケル細胞腫から検出されたメルケル細胞ポリオーマウイルスに着目し、非喫煙者における肺癌発症の原因となり得るかを検討している。欧米型のウイルスベクターとアジア型のウイルスベクターによる肺癌由来の細胞株への感染実験を行い、その感染性に差異の認められることを見出した。欧米型とアジア型の2つの感染肺癌細胞株における発現遺伝子のプロファイリングを行い、その差を比較することで、病態との関連性を明らかにすることが必要である。本研究では、肺癌などの呼吸器悪性腫瘍の成因上、ウイルスや細菌といった微生物の持続感染が直接あるいは間接的に関与している事実を探求する。本年度は新規癌ウイルスであるメルケル細胞ポリオーマウイルスに着目し、非小細胞肺癌におけるメルケル細胞ポリオーマウイルスの関与を検討した。これまでに我々は、一部の非小細胞肺癌においてメルケル細胞ポリオーマウイルスのゲノムや蛋白を検出した。しかも検出されたウイルスが野生型ではなく、腫瘍特異的感染形態をとって存在することを突き止めた。皮膚癌の一種であるメルケル細胞癌以外の癌で、このような感染形態を証明したのは初めてであった。そこで、メルケル細胞ポリオーマウイルスが非小細胞肺癌細胞に感染し得ることを確認するために、メルケル細胞ポリオーマウイルスの全塩基配列をクローニングし、リポフェクタミンを用いて、非小細胞肺癌細胞株に導入した。その後、ウイルス由来mRNAと蛋白が発現されているかをRT-PCR法とウエスタンブロット法で解析した。その結果、メルケル細胞ポリオーマウイルスDNA導入肺癌細胞において、ウイルスmRNAのみならず、ウイルス由来蛋白のlarge T antigen (LT)とviral protein 1 (VP1)の発現が起きることを見出した。これらの所見は、メルケル細胞ポリオーマウイルスが非小細胞肺癌細胞に感染し、複製できることを示唆するものである。本年度も新規癌ウイルスであるメルケル細胞ポリオーマウイルスの、非小細胞肺癌における関与の検討を継続した。これまでに我々は、一部の非小細胞肺癌においてメルケル細胞ポリオーマウイルスのゲノムや蛋白を検出し、その感染が腫瘍特異的感染形態を取ることを確認した。その上で、メルケル細胞ポリオーマウイルスが非小細胞肺癌細胞株H1299において、ウエスタンブロット法により、large T antigen (LT)とviral protein 1 (VP1)の発現が起こることを確認した。本年度はさらに対象を広げ、感染実験で用いるウイルスをアジア型と欧米型に分けて検討した。非小細胞肺癌細胞株H1299では欧米型でも欧米型でもRT-PCRにおいて感染が確認できたが、非小細胞肺癌細胞株A549、神経原性腫瘍由来細胞株PFSK-1では欧米型のみRT-PCRで感染が確認できたが、アジア型では感染は確認できなかった。蛋白発現に関してはH1299の欧米型ウイルス感染のみで確認できた。これらの結果により、アジア型ウイルスと欧米型ウイルスでは感染形態に差がある可能性が考えられた。本年度の研究で、メルケル細胞ポリオーマウイルスが非小細胞肺癌細胞に人工的に感染し、癌蛋白と言われているウイルス由来蛋白の発現を確認した。また、複数の細胞株を用い、欧米型ウイルスとアジア型ウイルスでは感染形態に差異の見られる可能性が示唆され、今後の研究につながる成果であり、研究が計画通りに進展していると判断した。その上で、メルケル細胞ポリオーマウイルスが非小細胞肺癌細胞株H1299において、ウエスタンブロット法により、Large T antigen(LT)とviral protein 1(VP1)の発現が起こることを確認した。さらに、感染実験で用いたウイルスをアジア型と欧米型の2種類で比較し、H1299ではアジア型・欧米型ともにRT-PCRにおいて感染が確認できたが、非小細胞肺癌細胞株A549、神経原性腫瘍由来細胞株PFSK-1では欧米型のみ感染が確認できた。本年度はH1299への感染実験で得られたRNAのプロファイリングをcDNA subtractionにより解析することで、アジア型と欧米型それぞれのウイルス感染で起こる発現の差を検討することが出来た。欧米型ではMALAT1というnon-coding RNAの発現が多くかったものの、文献的には肺癌の発症とは大きな関連性はないとの報告が多く、更に検討を続けていく必要がある。本年度の研究で、非小細胞肺癌細胞株へのアジア型と欧米型それぞれのメルケル細胞ポリオーマウイルスでは、発現させるRNAには差異が見られる可能性があることが分かった。MALATA1以外にもいくつかの発現差の見られるRNAがあり、今後の研究につながる成果と考え、研究が計画通りに進展していると判断した。

本年度も新規癌ウイルスであるメルケル細胞ポリオーマウイルスの、非小細胞肺癌における関与の検討を継続した。これまでに我々は、一部の非小細胞肺癌においてメルケル細胞ポリオーマウイルスのゲノムや蛋白を検出し、その感染が腫瘍特異的感染形態を取ることを確認した。その上で、メルケル細胞ポリオーマウイルスが非小細胞肺癌細胞株H1299において、ウエスタンブロット法により、Large T antigen(LT)とviral protein 1(VP1)の発現が起こることを確認した。さらに、感染実験で用いたウイルスをアジア型と欧米型の2種類で比較し、H1299ではアジア型・欧米型ともにRT-PCRにおいて感染が確認できたが、非小細胞肺癌細胞株A549、神経原性腫瘍由来細胞株PFSK-1では欧米型のみ感染が確認できた。さらに、H1299への感染実験で得られたRNAのプロファイリングをcDNA subtractionにより解析することで、欧米型ではMALAT1というnon-coding RNAの発現が多いことが判明したものの、文献的には肺癌の発症とは大きな関連性はないとの報告が多く、発癌との関与は低いものと考えた。本年度は最終年度であるため、メルケル細胞ポリオーマウイルス以外のウイルスに関しても、非小細胞肺癌での感染の有無を検出することを試みた。Human papillomavirus (HPV) type16, type18についてDIPS-PCR法を用いintegrationを確認したが、有意な結果は認められなかった。今後の研究につながる成果と考え、研究が計画通りに進展していると判断した。がん関連死亡率の中で多数を占める肺癌の発症に喫煙は最大の原因であることはよく知られているが、近年、非喫煙者の中での肺癌が増加している。本研究では、皮膚の神経原性腫瘍であるメルケル細胞腫から検出されたメルケル細胞ポリオーマウイルスに着目し、非喫煙者における肺癌発症の原因となり得るかを検討している。欧米型のウイルスベクターとアジア型のウイルスベクターによる肺癌由来の細胞株への感染実験を行い、その感染性に差異の認められることを見出した。欧米型とアジア型の2つの感染肺癌細胞株における発現遺伝子のプロファイリングを行い、その差を比較することで、病態との関連性を明らかにすることが必要である。本年度の研究で、メルケル細胞ポリオーマウイルスが非小細胞肺癌細胞に人工的に感染し、癌蛋白と言われているウイルス由来蛋白の発現が起きることを証明した。今後の研究につながる成果であり、研究が計画通りに進展していると判断した。本年度得られた成果をさらに推進させる。非小細胞肺癌細胞において、メルケル細胞ポリオーマウイルスの欧米型とアジア型で感染形態が異なる可能性を考えるため、それぞれの感染細胞株における発現遺伝子のプロファイリングを行い、病態との関連性を検討する。
ゲルマニウムおよびシリコン過冷却融液における熱・物質の輸送特性

無容器浮遊法は坩堝材料から試料への汚染が無いため高純度材料の研究に適しており、さまざまな浮遊法が過冷却・凝固などの実験や非接触で高融点材料の熱物性計測などに利用されている。その中でも電磁浮遊法は他の浮遊方法と比べ大きな浮遊融液を浮かす事が可能である。しかし欠点として浮遊融液の位置及び形状制御が困難であり、さらに浮遊融液内部に電磁撹拌力が働き、それが対流を発生させる原因となる。そこで、従来の電磁浮遊法に静磁場を印加する方法(重畳磁場電磁浮遊法)により対流を制御し、安定した浮遊融液を得られると期待されている。本研究では重畳磁場電磁浮遊法を用いる事により、シリコンおよびゲルマニウムの浮遊融液の位置及び形状安定化に成功し、磁場の印加により対流が強く抑制されることを示した。ゲルマニウムには大きな過冷度を与えることが出来ず、同じ温度領域ではシリコンに比べて蒸発速度が高いために密度と熱伝導率測定の誤差が大きくなった。一方、シリコンに関しては融点以上過冷却領域における密度、熱伝導度を高精度で求めることが出来た。そして測定された輻射率が温度に強く依存せずほぼ一定であることを示した。その結果、密度および熱伝導度が温度に対して直線的に変化し、融点近傍での特異的な挙動が見られないこと、体膨張率が金属融液モデルと良く一致することを明らかにした。さらに、熱伝導率の温度依存性がWiedemann-Franz則による計算値に概ね一致したことから電気伝導および熱伝導の担体が自由電子であることを明らかにした。以上の結果より、少なくともシリコン融液は過冷却状態であっても金属的であることが結論付けられた。平成16年度は、大口径超伝導マグネットに電磁浮遊炉を組み込んだ畳重磁場電磁浮遊装置を改良して、シリコンおよびゲルマニウム融液を浮遊させることに成功した。その際、高出力CO_2レーザーにより試料を予備加熱することで、ドーパント濃度が極めて低い同一試料を繰り返し浮遊させることが出来た。この装置を用いてシリコン融液を浮遊させた結果、OTでは融液が激しく振動して、体膨張率の計測を試みたがデータのばらつきが大きかった。その一方、1T程度の静磁場印加で振動が強く抑制され、46Tでは画像解析装置で形状変化を計測したが殆ど振動は見られず、ばらつきの少ないデータから体膨張率を求めることに成功した。また、Ar-He混合ガスの吹き付けによる試料冷却機構を組み込み、また真空チャンバーの一部改良により、シリコン融液の場合では1358K2015Kの幅広い温度範囲での熱物性測定を出来るようにした。特にこの場合約330K程度の大過冷状態を安定して達成するようにしたことは特筆すべきことである。また、溶融試料に酸化物を付着させて試料表面を観察したが、6Tの印加では振動は止まるものの緩やかに自転することを明らかにした。これは、高周波加熱・浮遊コイルの形状に起因した非軸対称性の融液内の誘導電流によるものであると考えられる。但し、融液全体が剛体球的に回転することから、強い静磁場の印加により融液内の対流は強く抑制されているものと考えられる。この予想は、数値流体力学計算用コードFIDAPを用いて、Lorentz力および試料表面からの輻射を考慮して融液中の対流挙動を解析した結果からも裏付けられた。また、ファイバー式放射温度計を浮遊チャンバーに組み込み、黒体輻射炉の輻射強度との比較によりシリコン融液の分光輻射率の温度依存性を求めたが、その値は高須賀らの報告した輻射率とほぼ同じと見なして良いことを明らかにした。1350K1960

Kの溶融シリコンの密度および熱伝導率の温度依存性を真空中および不活性ガス雰囲気中で求めることに成功した。これは、静磁場の印加により浮遊融液の形状および位置が安定化したこと、また融液中の対流が強く抑制されたことによるものである。熱伝導率を求めるために密度の温度依存性を得る必要があった。そして、熱伝導率はCO_2レーザーを用いたレーザーパルス加熱法により得た。その結果、溶融シリコンの密度は温度の上昇に伴い一次関数的に減少し、従来報告されていた融点近傍での特異的な変化は見られないことを明らかにした。また、融点以上では坩堝を用いた佐藤らの計測結果と良く一致していた。熱伝導率に関しては、計測値はWiedemann-Franz則から予測される値よりも15%程度高い値を示したが、温度に対する微係数は良く一致した。このことから、静磁場の印加により融液中の対流が強く抑制されたこと、また溶融シリコン中の熱伝導の担体が自由電子である可能性を強く裏付けた。但し、高速度カメラの観察により6テスラの均一磁場中ではシリコン浮遊融液の回転を静止させることが出来ないことを明らかにした。その回転を抑制してより強く対流を抑制するためには、超伝導マグネット中の浮遊試料位置を変えるなどして不均一磁場を印加する必要がある。ゲルマニウム融液での密度・熱伝導率計測も同様の方法で試みたが、この融液はシリコンの場合に比べて蒸発速度が高く、再現性の良いデータを得るに至っていない。この問題解決のためには、温度・画像データの自動高速計測により短時間で計測を終えて、蒸発量の影響を低減する必要がある。1)数値流体力学用計算コードFIDAPを用いた数値計算の結果に基づいて導電性融液の対流および回転の両者が強く抑制される条件を求めて、超伝導マグネットのボア内の浮遊コイルおよび融液の位置を決定した。そしてその条件を満たすように実際に勾配磁場をシリコン融液に印加して、その表面の一部に酸化膜を付けて融液の形状や回転速度を高速度カメラにより解析した結果、勾配磁場において試料の回転速度が若干低減したものの、磁場の強さの低下による試料の振動の若干の増大が観察された。2)当初懸念されていたゲルマニウム融液の蒸発速度が反応チャンバー内の不活性ガスの圧力を調整することで軽減できることを実験的に確認した上で、純ゲルマニウム融液での密度・熱伝導率計測をシリコンと同様の方法で行った。その結果、純ゲルマニウム融液の熱膨張率は純シリコンと同様に過冷却状態においても1E-4 1/Kであり、両融液は共に金属的であることが解析により示された。3)純ゲルマニウム融液での熱伝導率計測を昨年度のシリコンでの計測と同様の方法で行った。その結果、計測値は20%程度のばらつきが見られたものの自由電子モデルに基づいて熱伝導と電気伝導度、温度との関係を示すWiedemann-Franz則による計算値に概ね近い値を示した。この結果から、対流がない場合はシリコン、ゲルマニウム融液中の熱輸送の担体が共に自由電子であることを明らかにした。4)ゲルマニウムを下部に、シリコンを上部に配置した試料を浮遊させ、青色領域のバンドパスフィルターを介して得た融液画像から融液表面での濃度分布を求めた。そして、その分布の時間変化に基づいて相互拡散係数を求めた。その結果、表面での拡散係数は剛体球モデルから予想された値よりも2倍以上大きいことを明らかにした。
最先端のイメージング技術とシーケンス技術を駆使した植物細胞極性形成機構の研究

植物細胞の極性形成機構の解明を目的として,小胞輸送制御因子であるGNOMとVAN3の詳細な細胞内局在解析およびシロイヌナズナ突然変異体を用いた新規極性制御因子の探索を行った.その結果,GNOMとVAN3は細胞膜上で共局在するのに対し,細胞内で独立の挙動を示し,GNOMはエンドソームとは異なるオルガネラに局在することを見出した.また,次世代シーケンスによる突然変異体のゲノム解析を行うことで,複数の新規極性形成遺伝子候補を見出すことに成功した.植物細胞の極性形成機構の解明を目的として,小胞輸送制御因子であるGNOMとVAN3の詳細な細胞内局在解析およびシロイヌナズナ突然変異体を用いた新規極性制御因子の探索を行った.その結果,GNOMとVAN3は細胞膜上で共局在するのに対し,細胞内で独立の挙動を示し,GNOMはエンドソームとは異なるオルガネラに局在することを見出した.また,次世代シーケンスによる突然変異体のゲノム解析を行うことで,複数の新規極性形成遺伝子候補を見出すことに成功した.細胞の極性形成は、生物の形態形成を支える重要な生命現象である。植物細胞では現在までに、PINと呼ばれるオーキシン排出担体が、小胞輸送制御因子であるGNOM依存的に細胞において偏在化し、オーキシン極性輸送を制御することで、植物細胞の極性、ひいては、個体の軸性が形成されることが知られている。このオーキシンの極性輸送は、葉脈、根、胚等の様々な植物個体の発生現象を制御する重要因子であることから、PINの偏在化機構の解明は、植物生理学上、重要な課題となっている。本年度は上記の分子機構の解明を目的に、まず、細胞生物学的解析として、GNOM及びPINの局在に関して解析を行った。また、葉脈パターンが異常となるvan変異体の解析を通して、PINの偏在化機構の解明を目指した。以下に本年度の研究成果を記す。1.当研究室において開発された、高解像共焦点レーザー顕微鏡を用いて、PINの細胞膜上での局在を観察したところ、その局在様式は、これまで知られていたものとは異なり、細胞膜上でドット状の不均一な構造をなしながら偏在化することが明らかになった。また、3D構築を行うことで、PINのドット状構造は、繊維状に並ぶことが明らかになった。なお、興味深いことに、PINは表層微小管とは、排他的かつ並行に並んで局在することが明らかになった。一方,GNOMに関しても同様の解析を行ったところ,GNOMは,そのホモログであるGNL1と隣接しながらも,一つのゴルジ体上で,異なる区画に局在することが明らかになった.また,GNOM,GNL1はゴルジ体のシス槽に多く局在することも明らかになった.2.これまでにvan2,5,6変異体の原因遺伝子は未同定であった。そこで、これらの変異体について、次世代シーケンス解析を行った。現在、配列を解析中である。以下の2つの観点から解析を行った.まず,全反射顕微鏡を用いてVAN3-ARF-GAPとGNOM-ARF-GEFの細胞膜近傍における動態を詳細に解析した.VAN3は素速く動く小さいドット状の局在様式を示し,一定の頻度でクラスリンと共局在することを見出した.一方GNOMは,リング状の構造体およびクラスリン様のドット状構造に局在することを見出した.ドット状構造は,静止しており,クラスリンと高頻度で共局在することも明らかになった.また,リング状の構造体は原形質流動にのり移動していることも明らかになった.VAN3とGNOMは一過的に共局在することから細胞膜近傍で協調的に機能することが示唆された.続いて,GNOMの細胞内局在解析を行うために,抗GNOM抗体の作成を行った.GNOM抗体を4種類作成したところ,1種類に関しては,ウエスタンブロットの結果,GNOMタンパクを特異的に認識することが明らかになった.またこの抗体を用いて免疫染色を行った所,細胞内にドット状の構造体を検出することに成功した.現在,免疫電子顕微鏡解析を行っており,GNOMが局在するリサイクリングエンドソームの実態解明に挑んでいる.研究の目的として挙げた,4つの研究計画のうち,3つに関しては,当初の予定どおり進んでおり,上記に示す結果を得ている.残り1つの事項の,"PINタンパク質の輸送経路の同定"に関しても,それらの前段階として,PINの細胞膜における詳細な局在様式を現在解析しており,既にいくつかの興味深い知見を得ている.以上のことから,研究目的として掲げた項目の大部分を達成できており,おおむね順調に進展していると判断している.24年度が最終年度であるため、記入しない。GNOMの免疫電子顕微鏡観察を行うために,まず,抗体価の高い抗体の選別を行う.これまでに4つのGNOM抗体を作成しており,ウエスタンブロット,蛍光抗体染色を行うことで,反応性の良い抗体候補を選抜する.また,万が一,抗体の反応価が不十分であった場合には,硫安沈殿を行い,抗体の濃縮を行う.一方,van2,5,6変異体の原因遺伝子の同定に関しては,現在行っている,次世代シーケンサーの解析結果を得た後に,いくつかの候補遺伝子について,逐次,相補性検定を行うことで,原因遺伝子の同定を目指す.原因遺伝子候補が多岐にわたる場合には,マッピングも併せて行い,原因遺伝子候補を狭める.24年度が最終年度であるため、記入しない。
X線CTによる一方向CFRPの圧縮破壊メカニズムの解明と圧縮破壊シミュレーション

X線CT装置を用いて一方向炭素繊維強化プラスチック(CFRP)の内部観察を行った.この断層画像よりデジタル画像相関法を用いて,それぞれの繊維が有するうねりを再現した一方向CFRPの3次元有限要素法モデルを構築した.このモデルを用いて圧縮荷重を負荷する数値シミュレーションを実施した結果,炭素繊維のランダムなうねりによって,圧縮負荷に伴い一方向CFRPの内部では局所的に曲げ及びねじり変形が生じることを明らかにした.この局所的な曲げ及びねじり変形がキンクバンド破壊の起点となる可能性を示した.また,成形法に依存した繊維うねりに起因する弾性率の低減を定量的に評価することができることも示した.本研究では,X線コンピュータ断層(CT)撮影装置を用いて,繊維方向圧縮負荷下における一方向炭素繊維強化プラスチック(以下,CFRP)の内部観察を逐次実施して,キンクバンド破壊の起点や損傷進展,界面はく離の発生状況など,圧縮破壊メカニズムについて明らかにすることを目的とした.まず,X線CT装置内で一方向CFRPの繊維方向圧縮試験を実施するため,装置内に設置可能な小型圧縮試験片及び小型圧縮試験治具を製作した.これをX線CT装置内に設置した後,圧縮負荷を加えた状態で一方向CFRPの内部観察を実施した.圧縮負荷を徐々に増大させながら一方向CFRPの内部観察を逐次実施して,一方向CFRPがキンクバンド破壊するまで圧縮試験を実施した.これより,一方向CFRPのキンクバンド破壊の様子を,外部からだけではなく,その内部でも連続的に観察することが可能であることを示した.この試験ではボルトねじ込み方式の小型圧縮試験治具を用いたため,圧縮負荷時に一方向CFRPにねじりモーメントも負荷されており,このねじりモーメントが圧縮破壊挙動に影響を与えている可能性も考えられた.そこで,この問題を解決するため,マイクロメーターヘッドを利用してねじりモーメントが生じない負荷方式の治具を新しく製作した.また,一方向CFRPの詳細な可視化モデルから有限要素モデルを得るため,更に試験片サイズを小さくして圧縮試験を実施した.この新しい治具と試験片とを用いて同様に圧縮試験を実施して,X線CT画像からCFRPの有限要素モデルを作成した.しかしながら,X線CT画像の画質が不十分であったことから,作成した有限要素モデルにおいて繊維が一部交差する個所が観察された.次年度はこの問題を解決して,圧縮破壊のシミュレーションを実施する予定である.X線CT装置を用いて一方向炭素繊維強化プラスチック(CFRP)の内部観察を行い,その結果からそれぞれの炭素繊維のうねりを正確に再現した一方向CFRPの有限要素モデルを構築する方法について検討を行った.繊維長手方向断面のX線CT画像から二値化処理を行って炭素繊維部とエポキシ樹脂部との判別を行った.X線CT装置によりCFRPの内部画像を取得する場合,炭素繊維とエポキシ樹脂との密度差が小さいことから,X線CT画像は不鮮明となりやすく,炭素繊維部とエポキシ樹脂部とを明確に区別しにくい.また,特に繊維周辺やCFRPの表面近傍においてはアーティファクトが生じて不鮮明となる.そこで,二値化処理における輝度値の閾値の設定において,ある輝度値のみを用いる方法,ある範囲内の輝度値のみを抽出する方法,複数の範囲内にある輝度値のみを抽出する方法,複数の範囲内にある輝度値を抽出して各結果を重ね合わせる方法などを試みた.しかしながら,二値化処理の結果と光学顕微鏡による断面観察結果との比較を行った結果,二値化処理の結果を断面観察結果と完全に一致させることは困難であった.この方法を用いて繊維長手方向の各断面において繊維位置を特定し,それを繊維長手方向に沿って連続的に取得することによって,一方向CFRPの3次元モデルを構築した.しかし,二値化処理の結果が断面観察結果と完全には一致していないことから,構築した3次元モデルでは炭素繊維同士が交差するなど,現実とは異なるモデルとなっていた.一方向CFRPのそれぞれの繊維うねりを完全に再現したモデル構築までには至っていないが,この一連の手法によってCFRPの内部繊維配列を再現した有限要素モデルを作成して数値解析を実施すれば,CFRPの強度発現メカニズムや破壊原因の究明に役立つと考えられる.一方向CFRPを圧縮治具に装着した状態でX線CT装置内に設置して撮影を行ったが,一方向CFRPの断層写真が不鮮明であり,炭素繊維部と母材樹脂部とを明確に区別することが困難であったため.X線CT装置を用いた一方向炭素繊維強化プラスチック(CFRP)の内部観察により,それぞれの炭素繊維が有するうねりを再現した一方向CFRPの3次元有限要素法モデルを構築して,その圧縮シミュレーションを実施した.まず,X線CT撮影による断層画像のRGB値とその位置情報とを取り出し,RGB値を輝度値に変換した後,ニ値化処理により炭素繊維とエポキシ樹脂とを判別した.次に,デジタル画像相関法(DIC法)を用いて繊維方向に沿う各繊維の移動量を求めた.この作業を長手方向に沿って繰り返し実施することにより,長手方向の各断面において繊維位置を特定して一方向CFRPの3次元モデルを構築した.X線CT装置によりCFRPの内部画像を取得する場合,炭素繊維とエポキシ樹脂との密度差が小さいことから,X線CT画像は不鮮明となりやすく,炭素繊維部と母材樹脂部とを明確に区別しにくい.