hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
金属酸化物で被覆したカーボンナノチューブ担持金属触媒の開発

申請者はカーボンナノチューブ(CNT)担持金属ナノ粒子をシリカで均一に被覆することに世界で初めて成功している.そこで本研究では,シリカ被覆CNT担持金属ナノ粒子の耐久性を評価することに加え,高機能・高活性を有する触媒を開発することを目的に,CNTのチタニアでの被覆を検討し,その触媒を光触媒反応に応用した.1.シリカCNT担持金属触媒の耐久性の評価...CNT担持金属ナノ粒子はCNTと金属ナノ粒子間の相互作用が弱いため,触媒反応中の金属粒子の凝集,及び脱落が問題となっている.そこで申請者は,CNT担持金属ナノ粒子をシリカで被覆し,その試料の触媒反応条件下での耐久性を評価した.その結果,シリカ未被覆触媒では触媒反応中に金属ナノ粒子が脱落し,反応を繰り返す度に触媒活性が徐々に減少したのに対し,シリカ被覆触媒は反応中に金属粒子が脱落することなく,高い触媒活性を維持できることが分かった.2高機能性を有したチタニアCNT触媒の開発...CNTのチタニアでの被覆は一般的に困難であるが,申請者は昨年度,CNT共存下,チタニウムテトライソプロポキシドの加水分解中に尿素を添加することで,効率よくCNT表面がチタニアナノ粒子で被覆されることを見出した。そこで本年度では,チタニアで均一に被覆されたCNT光触媒の更なる高機能化を目的に,CNTチューブ内部への金属ナノ粒子の固定化を試みた.CNTの化学的処理法,金属の担持方法,金属種の還元法など種々検討した結果,CNTチューブ内部にのみ金属ナノ粒子を固定化するには,CNTの酸化処理が有効であることが分かった.さらにCNTに金属粒子を内包した試料をTiO_2ナノ粒子で被覆し,それらの光触媒作用を検討したところ,CNT内空間のサイズによる分子サイズの認織が可能であることがわかった.申請者はカーボンナノチューブ(CNT)担持金属ナノ粒子をシリカで均一に被覆することに世界で初めて成功している.本研究では,シリカ被覆CNT担持金属触媒の電極触媒への応用を検討することに加え,さらに高機能・高活性を有する触媒を開発することを目的にCNT担持金属ナノ粒子触媒をシリカ以外の金属酸化物で被覆することを目的とした.1.シリカ被覆CNT担持金属ナノ粒子触媒の燃料電池電極触媒への応用・・・燃料電池電極触媒として炭素担持Pt触媒が利用されるが,電極触媒のコストと電極触媒の耐久性が問題となっている.そこでシリカ被覆CNT担持Pt触媒を燃料電池電極触媒に応用した.この触媒中のPtは多孔性のシリカで被覆されており,またシリカ表面は容易に化学修飾できるので,シリカ被覆CNT担持Pt触媒の電極活性・耐久性を改善可能と考えた.その結果,シリカ被覆CNT担持Pt触媒は,Pt粒子が絶縁体のシリカで被覆されているにも拘らず,高い発電性能を示すことが分かった.また,シリカ被覆触媒中のPt粒子はシリカで被覆されているため,燃料電池の作動雰囲気下で高い耐久性を示すことが分かった.2.CNTのチタニアによる被覆法の開発・・・申請者はCNT担持金属ナノ粒子のシリカでの被覆法を開発したが,CNT担持金属ナノ粒子に新たな機能を付与するには,他の金属酸化物での被覆も検討しなければならない.そこで本年度はチタニアでの被覆を検討し,新規光触媒系の開発を試みた.しかし,チタニアは結晶性が高いため,CNTのようなナノスケールの物質を被覆することは困難である.そこで,まずCNTのチタニアでの被覆を試みた.チタニアでの被覆法を種々検討した結果,CNT共存下,チタニウムテトライソプロポキシドの加水分解中に尿素を添加することにより,効率よくCNT表面がチタニアナノ粒子で被覆されることを見出した.また,チタニア被覆CNT触媒の光触媒活性は,チタニアのみ,チタニアとCNTの物理混合触媒よりも高いことが分かった.申請者はカーボンナノチューブ(CNT)担持金属ナノ粒子をシリカで均一に被覆することに世界で初めて成功している.そこで本研究では,シリカ被覆CNT担持金属ナノ粒子の耐久性を評価することに加え,高機能・高活性を有する触媒を開発することを目的に,CNTのチタニアでの被覆を検討し,その触媒を光触媒反応に応用した.1.シリカCNT担持金属触媒の耐久性の評価...CNT担持金属ナノ粒子はCNTと金属ナノ粒子間の相互作用が弱いため,触媒反応中の金属粒子の凝集,及び脱落が問題となっている.そこで申請者は,CNT担持金属ナノ粒子をシリカで被覆し,その試料の触媒反応条件下での耐久性を評価した.その結果,シリカ未被覆触媒では触媒反応中に金属ナノ粒子が脱落し,反応を繰り返す度に触媒活性が徐々に減少したのに対し,シリカ被覆触媒は反応中に金属粒子が脱落することなく,高い触媒活性を維持できることが分かった.2高機能性を有したチタニアCNT触媒の開発...CNTのチタニアでの被覆は一般的に困難であるが,申請者は昨年度,CNT共存下,チタニウムテトライソプロポキシドの加水分解中に尿素を添加することで,効率よくCNT表面がチタニアナノ粒子で被覆されることを見出した。そこで本年度では,チタニアで均一に被覆されたCNT光触媒の更なる高機能化を目的に,CNTチューブ内部への金属ナノ粒子の固定化を試みた.CNTの化学的処理法,金属の担持方法,金属種の還元法など種々検討した結果,CNTチューブ内部にのみ金属ナノ粒子を固定化するには,CNTの酸化処理が有効であることが分かった.

さらにCNTに金属粒子を内包した試料をTiO_2ナノ粒子で被覆し,それらの光触媒作用を検討したところ,CNT内空間のサイズによる分子サイズの認織が可能であることがわかった.
リアルタイム計測を利用したガラス器具の歪み除去法の開発

目的本研究の目的は、ガラス材料の歪(ひず)みをリアルタイムに観察し、ガラス器具における歪みの除去法を確立する事である。ガラス加工中の歪みを可視化することで、適切な歪みの除去作業を実現し、ガラス器具の破損防止を目指すものである。方法LEDパネルとタブレット端末、偏光板、波長板を用いて歪みをリアルタイムに観察する環境を構築した。歪みの除去作業をビデオで撮影確認し、ガラス加工の際の歪みを観察した。歪みを観察しながら作業した場合と歪みを観察せずに作業した場合の歪みの状態、破損の有無等を調査するためテスト加工を行った。ガラス器具の破損防止やガラスの歪みの理解のため、ガラス器具加工中の歪みの加わり方、除去作業などガラスに加わる歪みについて撮影した動画を技術教材として作成公開した。成果製作した装置でガラス加工中に歪みをリアルタイムに観察することが可能になった。従来、作業中には作業者の経験でのみ歪みを判断していたが、目視で歪みを確認できる環境を実現した。これまでの歪み除去作業の加工炎がこれまで歪みを除去しきれていなかった事、歪みを観察しながら歪みを除去する事で歪みを確実に除去できる事がテスト加工で明らかになった。加工炎によるガラス加工だけでなく、歪みを利用した切断など身近な作業を今回整備した環境で観察した。作業中に起きている目に見えない現象を視覚的に認識できる事により、作業者の早期技術習得の効果が期待でき、技術者育成、技術の継続性に寄与できるものと考えられる。
作物の耐湿性強化に寄与する根の酸素通気システムの分子機構の解明

我が国の食料自給率を増やすためには、水山からの転換畑で深刻な問題となっている畑作物の耐湿性を向上が重要である。しかし、植物の耐湿性のメカニズムには未解明な部分が多く、その方策立案が難しいのが現状である。本研究課題では、植物の耐湿性に深く関与しているRadial Oxygen Loss (ROL)バリアの誘導や形成に関わる遺伝子をイネから単離する。さらに、変異体・組換え体の機能解析を行うことにより、ROLバリアによる根の酸素通気システムの制御機構を明らかにする。加えて、耐湿性の低い畑作物とイネで明らかにしたROLバリア形成メカニズムの比較解析により、コムギとオオムギの耐湿性が低い原因を探る。これらを通じ畑作物の耐湿性強化に有効な方策立案を目指している。前年度までに、逆遺伝学的アプローチからROLバリア形成能力に異常があるイネを数系統得ることに成功した。当該年度は、独国・ボン大学での生化学分析により、変異体でスベリン量が低下していることを見出した。これによりROLバリアの構成成分を特定しただけでなく、単子葉植物で初めてのスベリン代謝に関わる遺伝子を同定できた。我が国の食料自給率を増やすためには、水田からの転換畑で深刻な問題となっている畑作物の耐湿性を向上が重要である。本研究課題では、植物の耐湿性に深く関与しているRadial Oxygen Loss(ROL)バリアの誘導や形成に関わる遺伝子をイネから単離する。当該年度は当初の計画通り、イネのROLバリア形成時に形成部位で特異的に発現量が増える68個の遺伝子を同定した。さらに、これらの遺伝子のノックダウン系統と過剰発現系統を作出した。加えて、該当遺伝子のTos17やT-DNA挿入により作出された遺伝子破壊系統、γ線照射による突然変異体集団および遺伝子既知の変異体を用いて、ROLバリアの多量検定法によるROLバリアの形成できないイネを探索した。その結果、今年度、目的としていたROLバリア形成能力に異常があるイネを数系統得ることに成功した。
シトクロムP-450を用いた簡易型高感度ステロイドホルモンセンサーの開発

ステロイドホルモンの代謝異常により発現するAddison病、アルドステロン症等の様々な疾病を早期に発見するための簡便な新しい診断用センサーの開発を目指して、本研究ではシトクロムP-450(P-450)のセンシングデバイスとしての可能性を検討した。水溶性のP-450cam、膜結合性のP-450scc、P-450_<11β>の3種類のP-450をそれぞれ精製し、ポリピロールによりITO電極に包括固定した。そして、それらの電極に適当な電位を印可することで、各々のP-450の活性(基質の水酸化)を発現できることを見い出した。P-450_<11β>においては固定化しても基質特異性がnativeと同様保持されていた。また、電極にP-450sccを物理的に吸着させ、その酸化還元電流を測定したところ、活性発現時に還元電流だけが増大し、電子伝達が予想通り進行していることが示された。その電子伝達効率はP-450sccの電子伝達系を構成しているFADおよびNADPH-FAD共存下でさらに上昇した。これらの実験と平行して、P-450scc固定化電極を用いて、ウシ全血中およびウシ血清中のコレステロール量を測定した結果、既知の値と一致した。以上の結果より、P-450はステロイドのセンシングデバイスとして活用でき、さらに、他の電子伝達系構成成分を活用することで、さらなる高感度化が可能であることが見い出された。今後、他のステロイドの定量を目指してさらに研究を進める予定である。
光線力学効果に基づく感染制御と創傷治癒促進による新しい褥瘡治療

PDTによる感染制御及び創傷治癒促進効果を用いた新しい褥瘡治療の開発研究を行った。1.皮下軟部組織の感染症モデルマウスを用いた検討:A)治療効率の最大化をもたらすPDT条件を見出した。B)PDT後の好中球の動態イメージングに成功した。C)好中球遊走・集積にかかわるシグナルを同定した。2.皮膚欠損モデルに対してPDTによる肉芽形成・上皮化促進を引き起こすことに成功し、その効果を決定する条件を明らかにした。3.免疫抑制剤であるCyclophosphamideを前投与した皮下軟部組織感染症モデルマウスを用いた実験も行い、PDTによって感染抑制する傾向を認めた。褥瘡では壊死による組織欠損とともに細菌感染が必発するが、近年の薬剤耐性菌の出現が褥瘡治療への大きな脅威となっている。申請者らは細菌感染症に対する光線力学療法(PDT)の検討を進めており、最近、生体防御能の賦活化に基づく感染抑制の新しい効果メカニズムを発見した。本研究では、PDTによる感染制御及び創傷治癒促進効果を用いた新しい褥瘡治療を開発することを目的としている。初年度においては、1.皮下軟部組織の感染症モデルマウスにおけるPDTの検討としてA)治療効率の最大化をもたらすPDT条件を見出した。B)in vivoイメージングシステムを用いてPDTによる感染制御における好中球を中心とした免疫担当細胞の動態を明らかにした。2.皮膚欠損モデルに対してPDTによる肉芽形成・上皮化促進効果の検証を開始した。初年度においては、1.皮下軟部組織の感染症モデルマウスにおけるPDTの検討として:A)治療効率の最大化をもたらすPDT条件を見出した。本年度(二年目)においては、2ー2.皮膚欠損モデルに対する上記の検証実験が進展し、PDTによって肉芽形成・上皮化促進効果を引き起こすことに成功し、さらにその効果を決定する条件を明らかにすることができた。3.Compromised hostへのPDT検討として、糖尿病自然発症マウスを用いて皮下軟部組織感染モデルを作製して実験をおこなった。あわせて、免疫抑制剤であるCyclophosphamideを前投与した皮下軟部組織感染症モデルマウスを用いた実験も行った。その結果、光増感剤としてメチレンブルーを用いたPDTによって感染抑制する傾向が認められた。現在、より効果的な光増感剤を探索している。4.平面上に広がりのある褥瘡へのPDTで確実な治療効果を得るための、治療部位への均質な光照射LED光源を構築して、上記した動物モデルへの適用を開始した。あわせて、治療部位の温度変化と連動して照射強度変化できる機構を構築中である。申請書に記載したH26の研究計画2項目およびH27以降の研究計画2項目ともにおおむね達成することができた。初年度および二年度において、下記を達成した。1.皮下軟部組織の感染症モデルマウスにおけるPDTの検討として:A)治療効率の最大化をもたらすPDT条件を見出した。

あわせて、免疫抑制剤であるCyclophosphamideを前投与した皮下軟部組織感染症モデルマウスを用いた実験も行った。その結果、光増感剤としてメチレンブルーを用いたPDTによって感染抑制する傾向が認められた。現在、より効果的な光増感剤を探索している。4.平面上に広がりのある褥瘡へのPDTで確実な治療効果を得るための、治療部位への均質な光照射LED光源を構築して、上記した動物モデルへの適用を開始した。本年度においては、上述の項目2において見出したPDTによる肉芽形成・上皮化促進効果につきさらに追求したところ、光照射なしでも、肉芽形成・上皮化を促進させる条件があることを発見して、効果の最大化を図るべく現在さらなる検証を進めている。申請書に記載したH26の研究計画2項目ともにおおむね達成することができた。当初の予定通り、褥瘡に対する有効な治療法としてのPDT技術を確立するために、褥瘡動物モデルを作製して、前年度までに得られたPDTの各種至適条件に基づいて治療効果の検証を行うとともに、効率的なPDTの実現のためシステム・デバイスを開発する。医工学28年度が最終年度であるため、記入しない。計画の当初、H27年度に購入を予定していた赤外線サーモグラフィを購入する必要がなくなったため。施設内に機能として同等の機種があり、これを利用できるようになった。28年度が最終年度であるため、記入しない。実験試薬や機材等に関して、H26年度開始前に購入したものが活用できたことによる。H28年度において開発経費を必要とする研究項目があるため、次年度使用額をこれに計上する予定である。H27年度において開発経費を必要とする研究項目があるため、これに次年度使用額を充当する予定である。
幼老複合施設における高齢者と幼児の世代間交流の効果に関する研究

本研究は、幼児と高齢者の世代間交流を教育プログラムとして捉え、計画的で継続的な世代間交流が特に高齢者の主観的健康度、ひいては「生き甲斐感」、身体活動量にどのような影響を与えるのかを明らかにすることも目的に実施した。本研究を通して、高齢者と幼児との交流にはなんらかの意義があること,しかしイベント的な交流のみに偏っており保育者が日常的で自然な交流を望んでいること,その自然な交流が困難となっている原因には施設間の精神的な壁の存在が考えられること,が明白となった。本年度は、まず第一、に老複合施設における異世代間交流の実態調査を下記の目的に沿って実施した。目的と方法:全国における幼老複合施設(164カ所)を対象にその異世代間交流の実態を明らかにすることを目的に調査を実施した。内容は、施設・建築、実施形態、収容人数担当者人数や日課などを調査し、異世代間交流の実施についてであった。併せて異世代間交流を行っていない施設においては、その理由や職員に対する意識調査も併せて実施した。55カ所の施設からの回答があり(回収率33.5%)、施設での活動の内容や職員の意識について分析を行った。次に、幼老複合施設視察訪問(北海道伊達市、富山市)などの先進的な異世代間交流を実施している幼老複合施設を視察訪問し、交流の実際について視察調査を実施した。担当者には、異世代間交流に関する聞き取り調査を行った。第三に広島県呉市下蒲刈島幼老複合施設での異世代間交流を視察した。実際行われている異世代間交流(月に1回)において、高齢者、幼児の参加による活動を観察した。上記の調査分析により、幼児と高齢者の世代間交流を教育プログラムとして捉え、計画的で継続的な世代間交流が特に高齢者の主観的健康度、ひいては「生き甲斐感」、身体活動量にどのような影響を与えるのかが明らかになった。さらに認知症の予防・進行の緩和への効果についてもその可能性が示唆された。またこれまで高齢者だけが一方的に効果があるとされてきた幼老複合施設での異世代間交流であるが、幼児においても、高齢者に対する福祉教育的意義や思いやり形成、あるいは自己抑制・コントロールの習得といった発達が促進されると考える施設もあった。最終年度は相互にプラスになるような効果的な方法やプログラムを提案する。本研究は、幼児と高齢者の世代間交流を教育プログラムとして捉え、計画的で継続的な世代間交流が特に高齢者の主観的健康度、ひいては「生き甲斐感」、身体活動量にどのような影響を与えるのかを明らかにすることも目的に実施された。さらに認知症の予防・進行の緩和への効果についても踏み込む。またこれまで高齢者だけが一方的に効果があるとされてきた幼老複合施設での異世代間交流であるが、幼児においても、高齢者に対する福祉教育的意義や思いやり形成、あるいは自己抑制・コントロールの習得といった発達が促進されると考えられる。最終的には相互にプラスになるような効果的な方法やプログラムを提案することも目的となった。全国における幼老複合施設(40カ所)を対象にその異世代間交流の実態を明らかにすることを目的に調査を実施し、施設・建築、実施形態、収容人数、担当者人数や日課などを調査した。特に異世代間交流を行っていない施設においては、その理由や職員に対する意識調査も併せて実施し、幼老複合施設の活動プログラムを作成することを目的とした。本研究を通して、高齢者と幼児との交流にはなんらかの意義があること,しかしイベント的な交流のみに偏っており保育者が日常的で自然な交流を望んでいること,その自然な交流が困難となっている原因には施設間の精神的な壁の存在が考えられること,があげられた。そこで,ここまで,今後この施設間の壁をはずし日常的で自然な交流をしていくためには,第3者のコーディネータの介入,建築上の隣接だけでなく職員が自ら作り出す共有された自由な空間の構成,が必要であることが明らかとなった。

特に異世代間交流を行っていない施設においては、その理由や職員に対する意識調査も併せて実施し、幼老複合施設の活動プログラムを作成することを目的とした。本研究を通して、高齢者と幼児との交流にはなんらかの意義があること,しかしイベント的な交流のみに偏っており保育者が日常的で自然な交流を望んでいること,その自然な交流が困難となっている原因には施設間の精神的な壁の存在が考えられること,があげられた。そこで,ここまで,今後この施設間の壁をはずし日常的で自然な交流をしていくためには,第3者のコーディネータの介入,建築上の隣接だけでなく職員が自ら作り出す共有された自由な空間の構成,が必要であることを提案してきた。しかし,もしかすると,たとえ施設間の対等な関係性のもと自由な交流空間と時間を構成したとしても,子どもと高齢者の密な交流がすぐにうまれることはなく,そこに施設としての特別な発展や職員の充実感を得られることは少ない可能性も考えられる。日常的で自然な交流のために最後に加えるべき条件は,両施設の職員自身が,特別な施設ではなく地域の中で高齢者と幼児が集っている場所という認識を持ち,「待つ」ことを意識しながら,やがて自然な交流がうまれるとの期待と展望を抱き続けていくことが重要であることが認識された.
人物への選好形成における予測過誤を扱う認知的機構の解明

選好に関する研究では単純接触効果などの選好を上げる現象が研究されてきたが,選好が低下することを検討した研究は少ない。そこで,本研究では自身が発見した,同一空間内に同じ顔の人物(多重重複顔)が存在すると不気味さが喚起される「クローン減価効果」という選好低下の現象を通して,予測とは異なる対象による選好形成の認知的機構の解明を目指す。
地殻と水圏のヒ素の循環過程と形態変化

2018年3月に室戸岬周辺の四万十帯で採取したハンレイ岩と付加体堆積物中のヒ素濃度を分析中である。濃度は520ppm程度の範囲にあるものが多い。四万十帯ではハンレイ岩中の濃度は低く、泥岩中で濃度が高い傾向が明らかである。また、石英脈を含む砂岩などでも濃度は低いことから、マグマにヒ素があったとしても、周囲へ移動したと推定される。また、マグマ活動に伴って直接放出されるヒ素を観察するために、2018年4月に水蒸気噴火が発生した霧島連山・硫黄山で2018年7・10・12月と2019年3月に熱水を採取した。7月と10月にはほぼ純粋なマグマ水(高温のマグマと反応した履歴を持つ熱水)が得られた。ヒ素濃度はpHが1よりも小さい酸性熱水中で最大5ppm程度あり、硫酸イオン濃度と明瞭な正の直線関係を持つ。このことから、マグマ中のヒ素はイオウと密接に関係して挙動することが示唆された。今後、溶存態ヒ素の形態分析を行う予定で準備を進めている。2018年12月にはインド・ヒマラヤのガンジス川最上流と源流域で河床堆積物・堆積物の源岩と推定される岩石・河川水を採取した。現在、分析を進めている。南海トラフの海底面直下から2200mまでの深度の深海底堆積物のヒ素に関する分析結果は論文として公表した。ヒ素の多くは陸源砕屑物に由来するが、堆積物最上部では藻類に濃縮しているヒ素が有機物の分解に伴って間隙水中に溶出すること、メタンハイドレート層では微生物によるヒ素の代謝によりヒ素含有有機物(モノメチルアルソン酸、アルセノベタイン)の形成が起こっている可能性を指摘した。また、プレートテクトニクスに伴うヒ素の挙動に関してこれまでの知見を総説として公表した。本研究は、フィリピン海プレート収束域でのヒ素の地質学的循環を明らかにすることを目的として沈み込み帯・付加体の堆積物・堆積岩と、マグマ中でのヒ素の挙動を化学形態の追跡を行なっている。現在までに、現世の付加体堆積物である南海トラフの深海底堆積物の海底下2200mまでの深度のヒ素の挙動と、それに関与する生物化学作用を明らかにした。このような高深度の海底堆積物の鉛直方向でのヒ素の挙動を追跡した研究は世界に類がない。南海トラフより古い時代の付加体である四万十帯とそれが低温・高圧の変成作用を受けた三波川帯の堆積岩・片岩の分析は進行中であるが、概ね予定通り進んでいる。また、世界最大のヒ素汚染地帯であるガンジスデルタの源流域であるネパールとインドのヒマラヤ山脈の河床堆積物・岩石の採取は2度の調査によりほぼ達成できた。分析を開始しており、今年度前半には結果が出る予定である。ヒ素の一時供給源となるマグマ活動との関連に関して、昨年度は薩摩硫黄島・山川温泉・霧島温泉などで調査を行なった。しかし、2018年4月に霧島連山・硫黄山で水蒸気噴火が起こり、ヒ素を高濃度に含む熱水が噴出したことから、この地域で熱水の化学組成に関する継続的調査を行なっている。純粋なマグマ水と判断できる熱水から高濃度のヒ素を検出しており、他の水質との関連からヒ素のマグマ性流体中での挙動を検討しているところである。以上のように、研究は概ね順調に進んでいる。分析が進行中である四万十帯の堆積岩中のヒ素(総ヒ素・有機態ヒ素)、ヒマラヤとガンジス川源流域での岩石と河床堆積物中のヒ素の濃度分布と河川移動過程における化学態の変化についての検討を取り急ぎ進める。また、2019年23月に南海トラフで掘削した深海底堆積物試料について、間隙水と堆積物中でのヒ素の形態変化を追跡する。間隙水については、HPLC-ICPMSを用いて分析を行う。さらに、マグマ流体中でのヒ素の化学形態を明らかにするために、霧島連山・硫黄山での噴気の採取と分析を5月以降行うことで準備を進めている。今年度が最終年度であることから、年度の後半からは積極的に結果の取りまとめと論文化を進める予定である。付加体堆積物中のヒ素の続成作用と変成作用に対応する応答を追跡するために,高知県の四万十帯・三波川帯の温度履歴に関する研究報告のある地域(中土佐町と室戸市の海岸,神山町の汗見川河床)で岩石の連続試料を採取し,分析を行っている。全岩中の総ヒ素濃度は323ppmの範囲であった。この値は,紀伊半島四国沖の太平洋の表層堆積物とほぼ同じである。また,変成度の高い三波川帯の岩石中のヒ素濃度の方が四万十帯の岩石中濃度よりも高かった。石英脈中では高濃度のヒ素が検出されることから,付加体堆積物中で流体とともにヒ素が再移動することが明らかになった。堆積岩中では有機物として固定されるヒ素があると推定されたことから,ケロジェン中のヒ素を抽出して分析する試みを行った。これについては,既存の分析法がないことから,手法の開発から行った。再現性の高い定量分析が行えることを確認した。予察的分析結果から,温度があまり上昇していない四万十帯の岩石ではケロジェンに固定されているヒ素が一定量残存していることを確認した。

このことは,有機物として固定されたヒ素が比較的高温の履歴(200°C程度)を得た堆積岩中に残存していることを明らかにした。結果は,2018年5月の日本地球惑星科学連合大会で発表予定である。また,分析がほぼ終了している南海トラフの深海底堆積物コア中のヒ素の分析結果を詳細に検討した。その結果,ヒ素がメタンハイドレート層中に高濃度で含まれていること,この層準でメタン生成に伴う有機物や硫化鉱物の酸化分解に伴ってヒ素が間隙水中に溶出していることを確認した。これらの結果から,堆積物中で移動しやすいヒ素のかなりの程度が海棲生物によって濃縮され蓄積したものであること,メタン生成のような生物化学作用がヒ素を流動化させる要因となっていることを明らかにした。結果は,論文として国際誌に投稿中である。学術雑誌「地球環境」で8報の環境中のヒ素に関する概説論文を掲載した特集号を作成した(2017年5月発行)。益田は高橋嘉夫東大教授とともにゲストエディターを務めた。また,益田は世界的なヒ素汚染地下水出現に関する地質学的要因を概説した英語論文をProgress of Earth and Planetary Sciences (PEPS)に投稿し,現在査読修正中である。また,初年度に得られた成果についても上述のように順次公表を進めている。2017年10月にガンジス川流域の源流域の一つでヒ素汚染が出現するネパールで,後背地となるヒマラヤ前縁帯の堆積岩と汚染地域の河床堆積物を採取した。試料は分析準備中である。調査と分析は概ね順調に進んでいる。2018年3月に室戸岬周辺の四万十帯で採取したハンレイ岩と付加体堆積物中のヒ素濃度を分析中である。濃度は520ppm程度の範囲にあるものが多い。四万十帯ではハンレイ岩中の濃度は低く、泥岩中で濃度が高い傾向が明らかである。また、石英脈を含む砂岩などでも濃度は低いことから、マグマにヒ素があったとしても、周囲へ移動したと推定される。また、マグマ活動に伴って直接放出されるヒ素を観察するために、2018年4月に水蒸気噴火が発生した霧島連山・硫黄山で2018年7・10・12月と2019年3月に熱水を採取した。7月と10月にはほぼ純粋なマグマ水(高温のマグマと反応した履歴を持つ熱水)が得られた。ヒ素濃度はpHが1よりも小さい酸性熱水中で最大5ppm程度あり、硫酸イオン濃度と明瞭な正の直線関係を持つ。このことから、マグマ中のヒ素はイオウと密接に関係して挙動することが示唆された。今後、溶存態ヒ素の形態分析を行う予定で準備を進めている。2018年12月にはインド・ヒマラヤのガンジス川最上流と源流域で河床堆積物・堆積物の源岩と推定される岩石・河川水を採取した。現在、分析を進めている。南海トラフの海底面直下から2200mまでの深度の深海底堆積物のヒ素に関する分析結果は論文として公表した。ヒ素の多くは陸源砕屑物に由来するが、堆積物最上部では藻類に濃縮しているヒ素が有機物の分解に伴って間隙水中に溶出すること、メタンハイドレート層では微生物によるヒ素の代謝によりヒ素含有有機物(モノメチルアルソン酸、アルセノベタイン)の形成が起こっている可能性を指摘した。また、プレートテクトニクスに伴うヒ素の挙動に関してこれまでの知見を総説として公表した。本研究は、フィリピン海プレート収束域でのヒ素の地質学的循環を明らかにすることを目的として沈み込み帯・付加体の堆積物・堆積岩と、マグマ中でのヒ素の挙動を化学形態の追跡を行なっている。現在までに、現世の付加体堆積物である南海トラフの深海底堆積物の海底下2200mまでの深度のヒ素の挙動と、それに関与する生物化学作用を明らかにした。このような高深度の海底堆積物の鉛直方向でのヒ素の挙動を追跡した研究は世界に類がない。
グレリンの脂肪酸修飾機構の研究-中鎖脂肪酸起源の同定-

グレリンは28アミノ酸残基からなるペプチドホルモンである。3番目のセリン残基には中鎖脂肪酸が結合しているが、中鎖脂肪酸の由来については不明な点が多い。普通食と無脂肪食を与えたマウスの血漿アシルグレリン濃度と胃のアシルグレリン細胞数を比較した結果、普通食群と無脂肪食群の間に差は認められなかった。腸内細菌除去したマウスでは血中アシルグレリン量と胃のアシルグレリン細胞数は減少しなかった。グレリン産生細胞株(PG-1)にβ酸化阻害剤であるエトモキシルを処理すると、アシルグレリン産生が抑制された。以上の結果は、グレリン細胞によって長鎖脂肪酸を分解することで産生される中鎖脂肪酸を利用することが示された。本研究では、グレリンの側鎖修飾に利用される中鎖脂肪酸の由来を明らかにすることを目的に、「食餌」、「腸内細菌」、「生体内合成系」に注目して実験を行った。普通食と無脂肪食を3週間与えたマウスにおいて、血漿アシルグレリン濃度と胃粘膜面積あたりのアシルグレリン細胞数を比較した結果、普通食群と無脂肪食群の間に有意な差は認められなかった。また、抗生物質を用いて腸内細菌を除去した結果、通常のマウスと比較して、血中アシルグレリン濃度とアシルグレリン免疫陽性細胞数は変化しなかった。さらに、すい臓由来のグレリン産生細胞株であるPG-1細胞を用いて、脂肪酸合成に関与する酵素を検討したところ、アセチル-CoAカルボキシラーゼ(Acaca)及び脂肪酸合成酵素(Fasn)mRNAが発現していること、さらに脂肪酸代謝に関与する酵素であるアシル-CoAチオエステラーゼ(Acot)及びカルニチンオクタノイル転移酵素(Crot)mRNAが発現していることを確認した。これらの結果から、食餌や腸内細菌はアシルグレリン産生に影響を与えないことを明らかとし、グレリン側鎖修飾に利用される中鎖脂肪酸を産生する生体内合成系が存在する可能性が示唆された。さらに、生体内での合成系を検討するために、長鎖脂肪酸について着目して検討を行った。β酸化阻害剤をPG-1細胞に添加したところ、アシルグレリン産生が有意に抑制された。以上の結果は、長鎖脂肪酸をβ酸化で分解することによって得られる中鎖脂肪酸をグレリンの側鎖修飾に利用していることを示唆している。グレリン細胞株を用いた検討は予定の計画以上に進展し、現在in vivoでの検討を行っている。グレリンの側鎖修飾に用いられる中鎖脂肪酸の由来について、マウスとグレリン産生細胞株を用いて検討を行った。中鎖脂肪酸の由来を明らかにすることを目的とし、「食餌」、「腸内細菌」、「生体内合成系」に注目した。まず、普通食と無脂肪食を3週間与えたマウスにおいて、血漿アシルグレリン濃度と胃のアシルグレリン細胞数を比較した結果、普通食群と無脂肪食群の間に有意な差は認められなかった。抗生物質を用いた腸内細菌除去実験では、通常のマウスと比較して、血中アシルグレリン量と胃のアシルグレリン細胞数は変化しないことが示された。また、グレリン産生細胞株であるPG-1細胞に脂肪酸合成や代謝に関与する酵素のmRNAが発現していることを確認した。以上の結果から、無脂肪食や腸内細菌除去がアシルグレリン産生に影響を与えないことが明らかとなり、グレリン側鎖修飾に利用される中鎖脂肪酸を産生する生体内合成系が存在する可能性が示唆された。そこで、マウスへ脂肪酸合成酵素(FAS)阻害剤処理を行った結果、血漿アシルグレリン産生は低下しなかった一方で、PG-1細胞にFAS阻害を行うとアシルグレリン産生量が低下した。PG-1細胞にβ酸化阻害剤であるエトモキシルを処理すると、FAS阻害の効果と比較してより強くアシルグレリン産生が抑制された。これらのことから、グレリン側鎖に利用される中鎖脂肪酸の由来には、長鎖脂肪酸をグレリン細胞に取り込み利用する割合が大きいことが示された。今後は、in vivoでβ酸化阻害剤を投与したときにグレリン濃度が低下するかを検討し、論文にまとめる予定である。内分泌学予定していたよりも少ない実験回数で済んだため。今年度に物品費として使用する予定である。
ＲＵＮＸファミリーの異常による細胞分化制御破綻と新たなＭＤＳ発症機構の解明

RUNXファミリー因子異常による新たな造血器腫瘍発症機序を明らかにするために、エピジェネティック異常に基づく遺伝子発現の違いに注目した。本年度は造血器腫瘍患者のCD34陽性細胞RNAを用いてRUNX1アイソタイプの定量およびRUNX3の定量を大規模に行い、その結果をもとに生物学的解析を行った。RUNX1アイソフォーム発現はエピジェネティック制御機構の異常により変化すると考えられるが、正常造血幹細胞においてはRUNX1bが優位であるにもかかわらず、一部のMDS症例において短躯型アイソタイプRUNX1a発現の亢進が見られた。RUNX1aを正常造血幹細胞に導入したところ増殖能の亢進を認めたことから、下流標的遺伝子を同定して機能解析を行った。その結果、最終的にHOXA9の発現を誘導し、MDS発症・進展の一因となっていることが明らかになった。一方、RUNX3の発現を造血器腫瘍においてさらに検討したところ、一部低発現症例が認められたものの、逆に高発現の症例を多く認めた。特に、MDSから白血病への進展に伴って発現が亢進することが明らかになり、MDSから白血病への進展に関与することが示唆された。RUNX3ノックアウトマウスの表現型が高齢マウスのMPN様細胞増殖であることを考えあわせると、がん抑制遺伝子と考えられていたRUNX3が過剰発現によって白血病進展に関与するという新たな制御機構が明らかとなった。そこで臍帯血よりCD34陽性細胞を分取し、レトロウイルスベクターを用いてRUNX3過剰発現を行い、vitroでの増殖能・分化能を検討した。また、RUNX3が過剰発現しているK562細胞を用いて、RUNX3ノックダウンを行い、影響を検討した。これまでの結果、RUNXファミリーの遺伝子異常に依らない制御異常によるMDS・白血病の発症機構が明らかになった。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、これまでに知られているRUNX1関連転座や遺伝子変異以外の新たなRUNXファミリー因子異常による造血器腫瘍の発症メカニズムを明らかにすることを目的とする。特に、エピジェネティック異常に基づく遺伝子発現の違いに注目し、新たな造血幹細胞分化制御機構の解明を目指す。そこで本年度は、造血器腫瘍患者における遺伝子異常の検出と病態との関連の解析を行った。まず、倫理審査委員会の承認および患者本人の承諾を得て造血器腫瘍(主に骨髄異形成症候群MDS、急性骨髄性白血病AML、骨髄増殖性腫瘍MPN)症例を集積し、DNAおよびCD34陽性細胞のRNAの抽出を行った。DNAを用いてRUNX1およびRUNX3の変異解析を行い、CD34陽性細胞RNAを用いてRUNX1アイソタイプの定量およびRUNX3の定量を行った。RUNX3ノックアウトマウスがMPNを発症することから、MPN症例ではRUNX3変異が認められるのではないかと予測していたが、残念ながら機能的ドメイン内の変異は認められなかった。そこで発現量の低下が認められるのではないかと予測し、CD34陽性細胞での定量を行ったが、一部低発現症例が認められたものの、逆に高発現の症例を多く認めた。特に、臨床病態において病勢とRUNX3高発現に相関がみられた。このことから、当初の予測に反し、RUNX3の高発現がMDS/AMLの発症・進展に関与する可能性が示唆された。また、RUNX1アイソタイプ毎の発現定量を行った結果、短躯型アイソタイプが高値である症例も一部認められ、臨床病態との関連が示唆された。以上の結果より、遺伝子変異を伴わない発現量の変化が腫瘍原性作用を持つ可能性が示唆された。

これまでの結果、RUNXファミリーの遺伝子異常に依らない制御異常によるMDS・白血病の発症機構が明らかになった。24年度が最終年度であるため、記入しない。当初予定していた患者サンプルを用いた解析は、おおむね行うことができた。但し、得られた結果は予想していたものとは逆であったため、今後の確認実験の手法変更が必要となった。RUNX3高発現による造血器腫瘍原性効果を検討するため、ヒト造血幹細胞やマウスへの導入実験を行う。
1細胞エピゲノム解析が解き明かす免疫細胞分化の真髄

B細胞を含むすべての血液・免疫細胞は造血幹細胞から作られる。その過程で多能性の造血幹細胞は徐々に分化能が限定されていき、最終的にB細胞にしかなれない前駆細胞に運命決定される。この運命決定は様々な転写因子やエピジェネティック因子によって制御されているが、詳細は明らかでない。特に、単一細胞レベルの転写制御機構は不明である。申請者らは最近、B細胞への運命決定における分子機構を調べることの出来る新しい分化誘導系を開発した(Ikawa et al. Stem Cell Reports,2015)。この方法を用いて経時的に1細胞RNA-seq解析を行い、B細胞系列への運命決定における転写ネットワークを明らかにした(Ikawa et al. Genes Dev, 2018)。そこで本研究ではこの培養系を用いて、まだ完全に確立されていない1細胞レベルでのTransposomeによる網羅的オープンクロマチン領域解析(ATAC-seq)に挑戦し、多能前駆細胞からB細胞への運命決定におけるダイナミックなエピゲノム制御を1細胞レベルで明らかにすることを目的とする。本年度は研究計画に従い、正常マウス骨髄細胞からiLS細胞を作成した。次にiLS細胞からB細胞への分化誘導を行い、フローサイトメーターなどを用いて分化誘導効率の検証を行った。さらにこの分化誘導系を用いて経時的にサンプルを採集した。研究計画通り、正常マウス骨髄細胞からiLS細胞を作成し、B細胞への分化誘導を行った。また、iLS細胞や分化誘導効率の検証も行い、予定通り経時サンプルを採集した。研究はほぼ研究計画通りに進んでいる。今後は採取したサンプルを用いて解析を進めていきたい。iLS細胞の作成が予想外に難航し、確認に時間を要したため、当初の予定よりも細胞の調製が遅くなった。iLS細胞の作成、およびB細胞への分化誘導は確認できたため、次年度に予定通り解析を行う予定である。
日本酒ペプチドの腸炎改善成分に関する研究

近年、炎症性腸疾患患者数が増加しており、食生活の変化がその要因の一つとも言われている。発酵食品の摂食量は減少しているが、一方で発酵食品中の因子が腸炎改善作用を有する可能性を示唆するエピソードが存在する。我々はデキストラン硫酸ナトリウム(DSS)誘発大腸炎モデルマウスを用いて、発酵食品の一つである日本酒中のいくつかのペプチドが、数mg/kg/日以下の微量の経口投与で大腸炎抑制作用を示すことを見出した。炎症性腸疾患は自己免疫疾患と考えられていたが、近年では腸内細菌が発症に関与していることが明らかとなっているが、発酵食品は腸内細菌叢を改善するという報告もある。発酵食品でありかつ百薬の長として食経験も長い日本酒から、機能性を有するペプチドを同定することを目的として研究を行った。先行研究により、肝炎に対し抗炎症効果を示す難消化性ペプチド、ピログルタミルロイシン(pyroGlu-Leu)を日本酒中に同定した。このpyroGlu-Leuをデキストラン硫酸ナトリウム(DSS)誘発大腸炎モデルマウスに経口投与したところ、0.1 mg/kg、一日一回投与の低用量で腸炎抑制効果を認めた。さらに、我々のグループが独自に開発したAutofocusing法(分取型等電点電気泳動)や分取型逆相クロマトグラフィーで日本酒を分画したところ、pyroGlu-Leu以外の複数の機能性ペプチドを分離、同定することができた。これらの日本酒由来ペプチドもDSS誘発性大腸炎モデルマウスにて一日一回1.0 mg/kgの低用量経口投与で腸炎抑制効果を示した。以上の結果から、これらの日本酒由来機能性ペプチドは、生体内で低濃度で効果を示すことが明らかとなり、副作用の少ない炎症性腸疾患治療法として応用できることが示唆された。日本酒は、難消化性ペプチドであるピログルタミルロイシン(pyroGlu-Leu)を多く含有している。先行実験でpyroGlu-Leuは、マクロファージでLPS誘導性の誘導型一酸化窒素合成酵素(iNOS)を阻害するなど、抗炎症作用を有することを確認している。炎症性腸疾患は罹患者が漸増には、食生活の変化や衛生環境の変化が関与していると考えられている。炎症性腸疾患は若年発症であり、予後は健常人と大差がないもののQOLを低下させる。そこで食品による疾病改善の研究、すなわちpyroGlu-Leuや他の日本酒由来のペプチドの炎症性腸疾患改善を評価し、抗炎症作用を有する日本酒由来ペプチドを同定することを目的とした研究を行った。エタノールなどの揮発成分を除いた日本酒分画物をデキストラン硫酸ナトリウム(DSS)誘発型腸炎モデルマウスに7日間連続強制経口投与し、腸炎の評価を行った。我々のグループで開発された、溶媒として水のみを用いるペプチド自身の等電点を利用し分画する「Autofocusing法」で日本酒を10の画分に分画を行いマウスに経口投与したところ、Fr. 8に腸炎改善効果を認めた。さらに、このFr.8を中圧分取液体クロマトグラフィーで分画し、得られたサンプルをアミノ酸組成分析し、糖、ペプチドのピークに考慮して日本酒分画物Fr.8画分を、4つに分画したところ、特定の分画で著明な腸炎抑制作用を認めた。今後はこの分画を分離し、単離したペプチドをエドマン法、MS/MS法で同定を行う。生体内で食して抗炎症効果を示すペプチドを同定後は、in vivo、in vitroの両方でその作用メカニズムを評価する予定である。平成23年度は、(1)動物実験に必要となる量の日本酒中のペプチドを、大量に分画する手法を確立する事、(2)そのサンプルをDSS誘発性腸炎モデルマウスに経口投与し、腸炎抑制作用を示す分画を評価する事を研究計画としていた。前述の溶媒として水のみを用いるペプチド自身の等電点を利用し分画するAutofocusing法を用いて、日本酒濃縮物をLの単位で分画することに成功し、特定の画分(10に分画したうちの8番目の画分)に抗炎症作用を示す成分が含まれる事を明らかにした。さらに、この8番目の画分を中圧分取液体クロマトグラフィーで分画し、得られたサンプルをアミノ酸組成分析し、糖、ペプチドのピークに考慮して日本酒分画物Fr.8画分を,順番にFr.8-1,Fr.8-2,Fr.8-3,Fr.8-4の4つに分画した中の、Fr.8-3で著明な腸炎抑制作用を認めることを解明した。上記分析より、この分画に含まれる有効成分はペプチドであると考えられ、現在いくつかのペプチドは同定できている事から、ほぼ計画通りに研究は遂行できていると考えられる。

炎症性腸疾患は潰瘍性大腸炎とクローン病からなる疾患で、ともに非特異性の慢性炎症を腸粘膜に生じる慢性疾患であり、厚生労働科学研究費補助難治性疾患克服事業の対象疾患(難病)に指定されている。炎症性腸疾患の確定的な病因・病態は未だ明らかではないが、遺伝的素因を背景として腸内環境とくに常在腸内細菌叢構成菌由来抗原に対する粘膜免疫応答の調節の変調・異常としてとらえられている。炎症性腸疾患患者と健常者では予後に大差はないとされているが、患者は比較的若年の20代に発症し、ストレス等が誘因となり増悪し、増悪と寛解を繰り返す慢性疾患であるため、罹患者のQOLは著しく低下する。食生活が発症と疾患の増悪に関与しているとされているが、そのメカニズムを含め十分には解明されていない。2007年に日本での医療受給者証は96,993件に達しており、これらの患者に対して、腸炎抑制効果を持つ食品因子を提供することはQOLの改善を含めて大いに意義があると考える。今回用いたAutofocusing法はヒトが経口摂取可能な形で食品成分を大量に濃縮することが可能である。日本酒は長い食経験があり、ある程度の摂食による安全性は担保されているといえる。ヒトへの臨床研究を最終目標とするが、本研究では、日本酒中の抗炎症性ペプチドの同定と、その分子メカニズムの解明を含めた基礎的な研究を目的とする。(1)動物実験により腸炎抑制作用がみられた画分内の活性物質同定マウス実験により活性のみられた画分中に含まれるペプチドを同定する。スピンカラム、HPLC等で分画し、ESI-MS/MS、酵素部分分解法などを用いた同定法で迅速にピログルタミルペプチドなどのペプチドを同定することが可能である。この技法を用いて、抗炎症効果を示すペプチドの候補を絞る。(2)同定した活性物質の合成物を作成し、動物実験で腸炎抑制作用の評価を行う。上記手技で活性画分に含まれるペプチドを合成し、合成ペプチドをマウスに経口投与することにより、生体内で活性を示す腸炎抑制効果を有するペプチドを決定する。また、血漿、肝臓、大腸粘膜等のペプチド濃度を測定し、体内動態の評価や作用メカニズムについても考察する。(3)炎症細胞を用いた抗炎症作用機序解析平行して、有効ペプチドの抗炎症効果のメカニズムを細胞実験にて行う。TACE活性阻害作用や、iNOS抑制評価、各種サイトカインに及ぼす影響について調べる。
ロール表面の応力・温度測定による三次元圧延境界現象の解明

本研究は、圧延中のロール表面と材料との境界面における力学的・熱的現象を解明するため、圧力・摩擦応力を検出する応力センサおよび表面温度・熱流束を検出する温度センサを開発し、圧延の実働応力・温度の測定を行ったものである。その結果以下のような成果を得た。1.圧力・摩擦力応力検出のためのセンサの開発ロール表面上の一点で圧力・摩擦応力を同時に独立に検出する応力センサを開発した。製作したセンサが十分な性能をもつことを確認した。2.摩擦応力分布の特徴圧延方向の摩擦応力は接触孤の後端部で作用方向が逆転する中立点をもつ。その値は入口部からこの中立点付近までほぼ一定であり、圧力と比例する関係にはない。薄板圧延における摩擦応力の分布をベクトル分布として表すと、その方向は圧力分布のこう配の方向と一致する。ビレット圧延において幅方向の摩擦応力は接触孤後半で増大する。これは材料の幅広がりの変形に対応すると考えられる。3.表面温度・熱流束の検出方法ロール表面近傍の二点の温度から表面温度・熱流束を産出する方法を開発し、この算出方法が有用であり、十分な精度をもつことを確認した。4.表面温度分布・熱流束分布の特徴薄板圧延においてロール表面温度は接触孤入口から徐々に上昇し、接触孤後半で最大となる。熱流束は接触孤の中央で最大となる。表面温度と熱流束とから圧延中のは発熱量の分布をもとめることができ、圧延過程における熱・力学挙動の推定に有効であることがわかった。以上のように本研究により三次元圧延における摩擦現象、温度・熱流束現象について新たな知見が得られた。1.応力・温度センサおよび圧延ロールスリーブの製作ロール表面上の一点で圧力・摩擦応力を同時に独立に検出する応力センサ,ロール表面下の二点の温度から表面温度・表面熱流束を検出する温度センサおよびこれらを組みこむロールスリーブの製作を行った.製作した応力センサの検定,圧延時の出力性能の検討を行い,バリのさし込み等の問題点があるものの,荷重計・トルク計による測定値との対応などから十分な性能をもつことを確認した.2.圧延の実働応力・温度測定センサを組みこんだスリーブをロール軸にはめて,アルミニウムの冷間圧延・熱間圧延の実験を行った.薄板圧延として幅20mm厚さ2mmの板材を,ビレット圧延として幅20mm厚さ10mmの角材を用いた.圧下率は15%および30%で無潤滑条件で圧延速度は約100mm/sとした.各条件下でのロール表面にはたらく圧力・摩擦応力分布,ロール表面温度・熱流束分布を求めた.3.実験結果の検討圧力・摩擦力の測定結果を詳細に検討した.薄板圧延における圧延方向の摩擦応力は接触孤の後端部で作用方向が逆転する中立点をもち,その値は入口部分からこの中立点付近までなだらかに減少しつつもほぼ一定である.また幅方向の摩擦応力は幅端にいくほど大きく,接触孤にそっては接触孤の中央付近で最大となる山形の分布である.ビレット圧延における圧延方向の摩擦応力は入口部から中立点付近までほぼ一定の値をもつ分布となる.幅方向の摩擦応力は入口部と中立点手前付近とに二つのピークが現われる.これは材料の三次元的な変形に対応していると考えられる.このようにこれまで明確でなかった薄板・ビレット圧延における摩擦応力分布の特徴が明らかとなった.1.圧延の実働応力・温度の測定昨年度製作した応力センサおよび温度センサを内蔵した圧延ロールを用いて、アルミニウム圧延の実験を行い、ロール表面の圧力分布、圧延方向の摩擦応力分布、板幅方向の摩擦応力分布、ロール表面の温度分布、熱流束分布の測定を行った。2.実験結果の検討

(1)摩擦応力分布の特徴薄板圧延における摩擦応力ベクトルの分布は等圧力分布とよく対応する。ビレット圧延においては、圧延材の幅広がりの変形に対応して板幅方向の摩擦応力が増大する。(2)表面温度・熱流束分布の算出方法の検討ロール表面近傍の二点の温度測定値から、一次元非定常熱伝導問題の逆解法により、表面温度・熱流束を算出する方法の有用性について検討した。その結果、この方法により表面温度・熱流束が正確に算出できること、特に熱流束については加工発熱による熱流束のピークがよく検出できることがわかった。(3)表面温度・熱流束分布の特徴薄板圧力延においてロール表面温度は接触孤入口から徐々に上昇し、接触孤後半で最大値をとる。これに対し熱流束は接触孤の中央で最大となる。表面温度と熱流束のデータから塑性加工仕事量の分布を求めることができ、この積分値はトルク計の測定値から求めた仕事量と一致した。ビレット圧延においては、熱流束は接触孤の前半で上昇したあとほぼ平坦な形となった。このようにロール表面の温度・熱流束から圧延過程における熱・力学状態を推定できることがわかった。3.研究の総括および発表論文の作成昨年度と今年度の研究成果をまとめ、"圧延ロール表面の実働応力・温度測定"として日本機械学会に投稿して発表を行った。