hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
複数校横断型教育プログラムの異なる観点から学習者の気づきを促すeボードの開発

前年度運用時の学習過程の映像記録の解析や小学校教諭からの聞取りからeボードとeノートの改良点を抽出する.特にハードウェアを含めた入出力インターフェースとXMLデータの扱いは学習効果に大きな影響を与える部分のため,重点的に検討した.前年度はeボードとeノートの連携テストを簡素化するためネットワーク通信をeボードとeノート間に限定したが,設置校を訪問する必要があったため,その通信部分を学校間のネットワーク通信として拡張し,各校のeボードのデータを一元管理する.これによりeボードへの機能の追加や修正が他の連携校に即座に反映できるため,遠隔地の学校も視野に入れた利用規模の拡大が可能となる.この技術は,H24年度SCOPE地域ICT振興型研究開発で得た技術を基に教育プログラム運用管理用PCを統括用サーバーに機能拡張し,実験データを本校で一元管理すると同時に,評価を行った.なお,前年度に開発したeボードは入力インターフェースをRFIDを基本に実装を行ったが,運用評価アンケートにおいて,入力のしにくさが指摘された.今回は煩雑さよりもわかりやすさを優先しキーボード入力を主体とすると同時に,小型化を同時に行った.あわせて,前年度の懸念事項であった実験結果カードを手書きから自動出力に変更することで,学習者の試行錯誤を支援するシステムとして活用することが可能となった.遠隔管理については実験中逐次送られてくるデータを,こちらで整理しPBLを指導するためのアドバイスをまとめ,メールにて担当者に送付した.これらは現地教諭の指導上の参考として活用してもらうことが確認できた.これまで行なってきた小学校向け複数校参加型のPBL学習プログラムにおいて,実験記録の取り方により試行錯誤型実験の展開に大きな違いがでてくることがこれまでの研究より分かっている.そこでこの差異を改善するため,試行錯誤型学習の学習過程の記録をICT機器により簡単かつ効率よく行うことができるシステムの開発を行なうことが本研究の目的となる.本システムは,これまで実施してきたPBL学習プログラムで用いてきたアイデア/実験まとめシートの反省から,これまで手入力していた実験諸元などの様々な情報を自動的に収集することを目的としている.そのため,条件や物性値などをあらかじめ記録したRFIDタグを用意し,使用する実験材料に貼り付けておく.このタグをeノートに搭載されたRFIDリーダにかざす事で諸元を取り込める様にした.また事前に用意することが難しい実験値については,手書き入力,キーボード入力など各種方式を検討した結果,児童でも扱いが難しくないキーボード入力を採用した.あわせて事後検討に用いることも考慮し,製作物の画像も取り込む機能も付加した.このように得られた各種データは,あらかじめ設定したXMLフォーマットでシステムに記録し,再利用可能とした.また試行錯誤過程の利用を想定し,性能改善の目安となる物理特性を画面上に表示できるようにもしてある.このシステムを実際に運用した結果,児童は性能改善の目安となる物理特性でグループ化し試行錯誤の作業計画に改善効果が見られた.今年度は「入力インタフェース」,「XMLデータ化と蓄積」,「データ表示と出力」が大きな開発目標となっている.入力インタフェースについては,RFID入力,文字認識入力,画像入力,キーボード入力など各種入力方式を検討した結果,RFID,画像,キーボード入力を採用した.その効果も実際の運用によって確認している.XMLデータ化とデータ蓄積については既に実装を行なっている.データ表示と出力については,表示はシステム上に小形モニタを搭載することによって実現している.一方,出力については使用する印刷機によって挙動が異なってしまったため,使用する機器に依存しない方法に変更を考えている.我々は複数校で授業や実験を同時展開することでクラス単位では得られなかった学習の広がりを目指し,小学校向け理科教育用グループ学習プログラムを2013年度から行なっている.その中で試行錯誤型学習の学習過程の記録と提示をICT機器により簡単かつ効率よく行うことができるシステムの開発を行なった.本研究で実施する教育プログラムでは,まず事前に用意した2次元マトリクスに電磁石の製作条件を記入したカードを貼り付け分類を行なう手法を導入する.ここでマトリクスは横軸に性能指標,縦軸に実験結果としている.児童はこのマトリクスの右上に位置するカードの共通する特徴を試行錯誤しながら見つけ出すことになる.この手法は実験を繰り返すほど,カードをクラスター化していくため,知識や経験の少ない児童でも電磁石の性能を上げるための条件が見つけやすくなる.また学校間でこのマトリクスを共有することで,実験から得られる知識の共有も可能となると考えられる.これら試行錯誤実験の結果の分類と事後活用も考慮すると,カードは統一されたフォーマットかつ紛失しない形態が望ましい.そこで記録カードは扱いやすさと保管を考慮し60×15mmのシールとすることを前提に,記録カードを製作するための実験データを収集しつつ記録カードを出力する学習過程記録する装置を開発した.この学習過程記録装置は,これまで手書きしていた実験諸元などの様々な情報を自動的に収集することを目的としている.そのため,電磁石製作に用いた鉄心等の材料にはRFIDタグを付加し,学習過程記録装置に搭載されたRFIDリーダにかざす事で諸元を取り込める様にした.なお,RFIDタグにはその材料の物性値を書き込んでいる.また巻数などの測定値は小学校の担当教諭から事前打合せにて意見聴取し,キーボード入力を採用している.年度計画で予定していた機材の実現と,実際に小学校で利用し使用状況などのデータが得られたため.前年度運用時の学習過程の映像記録の解析や小学校教諭からの聞取りからeボードとeノートの改良点を抽出する.

特にハードウェアを含めた入出力インターフェースとXMLデータの扱いは学習効果に大きな影響を与える部分のため,重点的に検討した.前年度はeボードとeノートの連携テストを簡素化するためネットワーク通信をeボードとeノート間に限定したが,設置校を訪問する必要があったため,その通信部分を学校間のネットワーク通信として拡張し,各校のeボードのデータを一元管理する.これによりeボードへの機能の追加や修正が他の連携校に即座に反映できるため,遠隔地の学校も視野に入れた利用規模の拡大が可能となる.この技術は,H24年度SCOPE地域ICT振興型研究開発で得た技術を基に教育プログラム運用管理用PCを統括用サーバーに機能拡張し,実験データを本校で一元管理すると同時に,評価を行った.なお,前年度に開発したeボードは入力インターフェースをRFIDを基本に実装を行ったが,運用評価アンケートにおいて,入力のしにくさが指摘された.今回は煩雑さよりもわかりやすさを優先しキーボード入力を主体とすると同時に,小型化を同時に行った.あわせて,前年度の懸念事項であった実験結果カードを手書きから自動出力に変更することで,学習者の試行錯誤を支援するシステムとして活用することが可能となった.遠隔管理については実験中逐次送られてくるデータを,こちらで整理しPBLを指導するためのアドバイスをまとめ,メールにて担当者に送付した.これらは現地教諭の指導上の参考として活用してもらうことが確認できた.平成29年度は前年度運用時の学習過程の映像記録の解析や小学校教諭からの聞取りからeノートの改良点を抽出する.特にハードウェアを含めた入出力インターフェースとXMLデータの扱いは学習効果に大きな影響を与える部分のため,重点的に検討する予定である.なお,28年度にシステムトラブルによるデータ欠損が起こったため,ネットワーク通信機能を付加し,遠隔監視も視野に入れた実装を検討していく.またこの方式によりデータの一元管理も付加する予定である.これによりシステムの機能の追加や修正が他の連携校に即座に反映できるため,遠隔地の学校も視野に入れた利用規模の拡大が期待できる.H28年度の運用結果から,学習過程の系統図,つまり知識の伝播がどのように行なわれているかを可視化できる見通しができた.これにより教師側が学習者を指導するタイミングや内容を支援できる可能性がある.今回は手動で系統図を作成したが,これを自動化できるかどうかも合わせて検討する.前年度の取り組みから,集団全体での機材利用ではなくグループ単位でシステム運用した方が知識の伝播過程が得られやすいと予想される.そこで今年度はグループ単位で運用するためのユーザインターフェースの改良,複数校でのデータ検討を実現するためのネットワーク対応などを主軸として研究を展開する.購入予定物品が想定していた額より安価に納入されたことと,また2017年3月下旬に行なった学会発表分の旅費が4月支払いとなったため,残金が発生した.残金は今年度のシステム改良の部品購入に利用する予定である.
次世代固相接合材料プロセス開発を支えるマイクロスケール材料強度学の基盤技術開発

低いエネルギーで高機能材料部材が形成可能な全く新しい固相接合プロセスの実現が期待されている.これまでの研究により固相接合現象の本質は外力を用いて表面を非平衡な状態で接触をさせることを見出したが,いまだに接合に必要な真のエネルギーが理解されていない.接合界面での組織・構造・強度を正しく評価し理解し,接合に本当に必要なエネルギーを正しく理解するために,マイクロスケール材料強度学の確立すべく超微小強度評価技術を発展させ,コールドスプレー材料の接合界面を詳細に評価し,真の接合面積の評価に成功した.真の接合面をいかに効率よく生成するかが新しい固相接合プロセス実現の鍵となることを見出した.1. DIC(デジタル画像相関)技術を活用したひずみ計測技術の確立マイクロメートルオーダーの超微小領域での応力-ひずみ線図を取得するために,1) FIB微小強度試験の試験片形状の再設計,2)画像相関法を用いた試験中の形状変化評価法の確立に取り組んだ.最適化した試験片および画像相関法を併用することで試験中の試験片の伸びを定量的に評価することに成功し,応力-ひずみ線図の取得に成功した.本手法をコールドスプレー法で作製された銅積層体に適用し超微小強度試験を行った.本材料は巨視的には塑性変形が困難であることが知られている.また,これまでの研究結果から界面近傍の微小領域においても塑性変形が困難であると考えられていたが,本手法により試験精度を向上させた実験を行った結果,局所的には塑性変形を伴った破断も生じることを発見した.2.微小ひずみ制御装置の開発当初計画ではFIBの既設マニピュレータの制御系を改造することにより試験負荷精度の向上を図る予定であったが,これ以外にピエゾ素子負荷機構を備えた微小ひずみ制御装置も新たに開発した.これにより,FIB微小引張試験機としては従来型のマイクロサンプリングマニピュレータおよびピエゾ素子の2種類の負荷機構の使用が可能になった.これらによって,1)従来よりも安定したひずみ速度制御による実験が可能となった.2)試験の半自動化が可能になり試験者の技能差への依存度が減り試験再現性が向上した.3)従来の単軸引張以外の負荷モードによる実験が可能になった.さらに,前述の最適化試験片およびDIC技術を併用することで微小強度のひずみ速度依存性,位置依存性などについて評価が可能となった.これらの微小ひずみ制御装置は平成28年2月に導入され,本格的な試験は次年度以降行う予定である.1. DIC技術を活用したひずみ計測技術の確立当初の目標通り,マイクロメートルオーダーの超微小領域での応力-ひずみ線図の取得に成功した.本手法をコールドスプレー法で作製された銅積層体に適用し超微小強度試験を行った結果,巨視的には塑性変形が困難なコールドスプレー材においても,局所的には塑性変形を伴い破断に至ることを明らかにした.2.微小ひずみ制御装置の開発当初計画ではFIBの既設マニピュレータの制御系を改造することにより試験負荷精度の向上を図る予定であったが,これ以外にピエゾ素子負荷機構を備えた微小ひずみ制御装置も新たに開発した.これらの微小ひずみ制御装置により,従来よりも高精度な強度評価が可能となった.これら装置は当初計画通り平成28年2月までに導入が完了し高精度超微小強度試験の準備が整った.平成27年度は上記の2テーマを中心に当初計画に沿った形で実施し,初期の予定をほぼ達成できたことから,現在までの達成度を(2)と自己評価した.本研究では「固相接合材料界面の特異な組織学的知見」と「収束イオンビーム加工観察装置(FIB)内で行う微小強度試験法」を発展させる事で微小領域の材料強度学の学術基盤を構築し,コールドスプレー法に代表される固相接合現象の本質的理解および広範囲への展開を目的としている.今年度は下記の2つの項目について検討を重ね以下のような知見を得た.1. DIC技術を活用したひずみ計測技術の高度化これまでの取り組みにより,超微小強度評価においてDIC(デジタル画像相関)技術を活用した応力-ひずみ線図の取得に成功している.今年度は応力-ひずみ線図の取得の高精度化および自動化を目的とし,新たに数値解析ソフトウェアを導入し実験後の解析手法の開発に取り組んだ.現時点では完全な自動化までは至っていないものの,実験後の解析処理の省力化を実現した.また,実験の測定精度では取得画像の解像度の最適化,昨年度導入したひずみ制御装置による試験速度の定量制御,および試験速度に対するサンプリングレートの最適化により,従来よりもノイズの少ない実験結果を得ることができた.今後も実験技術の改善に取り組んでいく.2. EBSD法を援用した微視組織と強度の関係の体系化微小試験片を作製する際にSEM-EBSD(電子線後方散乱回折)法を併用することで,微小試験片の結晶構造・方位などの微視組織情報の取得が可能である.本年度は,このEBSD法で得られた微視組織情報と強度の詳細な関係について詳細な検討を行った.コールドスプレー法で施工された銅皮膜を試験対象材料とした.本皮膜は数マイクロメートル程度の粒子が積層されているが,個々の粒子間の界面では,その位置によって結晶粒径および強度が大きく異なることが確認された.この理由について詳細に検討した結果,成膜時の粒子の変形履歴と組織・強度に密接な関係があることを明らかにした.

1. DIC技術を活用したひずみ計測技術の高度化本年度は,新たに数値解析ソフトウェアを導入し実験後の解析手法の開発に取り組み,実験後の解析処理の省力化を実現した.また,取得画像の解像度の最適化,昨年度導入したひずみ制御装置による試験速度の定量制御,および試験速度に対するサンプリングレートの最適化により,実験の測定精度が改善され従来よりもノイズの少ない実験結果を得ることができた.当初の目的を概ね達成した.2. EBSD法を援用した微視組織と強度の関係の体系化微小試験片を作製する際にSEM-EBSD(電子線後方散乱回折)法を併用することで,微小試験片の結晶構造・方位などの微視組織情報の取得が可能である.本年度は,このEBSD法で得られた微視組織情報と強度の詳細な関係について詳細な検討を行った.コールドスプレー法で施工された銅皮膜を試験対象材料とした.本皮膜は数マイクロメートル程度の粒子が積層されているが,個々の粒子間の界面では,その位置によって結晶粒径および強度が大きく異なることが確認された.この理由について詳細に検討した結果,成膜時の粒子の変形履歴と組織・強度に密接な関係があることを明らかにした.また,皮膜と基材の界面にも同様の試験を適用し密着強度の支配因子の検討にも着手した.平成28年度は上記の2テーマを中心に当初計画に沿った形で実施し,初期の予定をほぼ達成できたことから,現在までの達成度を(2)と自己評価した.本研究では「固相接合材料界面の特異な組織学的知見」と「収束イオンビーム加工観察装置(FIB)内で行う微小強度試験法」を発展させ微小領域の材料強度学の学術基盤を構築し,コールドススプレー法に代表される固相接合現象の本質的理解および広範囲への展開を目的とし,今年度は下記の2つの項目について検討を重ね.コールドスプレー法でアルミニウム基材上に成膜した銅皮膜に関して以下のような成果を得た.EBSD法を用いて皮膜内部に存在する粒子界面での結晶方位・粒径情報を取得し,界面の結晶粒径と局所界面強度の関係を評価した.その結果,界面近傍の結晶粒径が小さな領域では局所界面強度が上昇することを明らかにした.しかし,結晶粒径と局所界面強度の関係は一般に知られているホールペッチの関係では説明できない傾向出会った.本プロセスにおいて結晶粒径は施工(粒子衝突)時の変形履歴に強く依存し,粒子が大きく塑性変形した箇所では結晶粒径が小さくなる.そのため局所界面強度は不均一であり施工時の変形履歴に強く依存することを明らかにした.本年度は新たにオージェ電子分光法により界面強度測定後の試験片の界面に存在する残留酸化皮膜の評価を実施した.これにより破断面で;の接合状態と酸化皮膜の残存状態の関係を評価した結果,良好な接合を得た箇所では酸化皮膜が完全に除去されていることを明らかにした.この事実から施工時に大きく塑性変形することで酸化皮膜が除去された新生面が生成され接合するという固相接合現象の本質を明らかにした.この現象は他の固相接合プロセスでも同様であると考えられ,いかに効率よく小さなエネルギーで新生面を生成させ,材料同士を接触させるかが新しい固相接合プロセス実現の鍵となることを見出した.低いエネルギーで高機能材料部材が形成可能な全く新しい固相接合プロセスの実現が期待されている.これまでの研究により固相接合現象の本質は外力を用いて表面を非平衡な状態で接触をさせることを見出したが,いまだに接合に必要な真のエネルギーが理解されていない.
口腔遺伝性疾患ならびに非症候性多数歯欠損症例の網羅的解析

一般歯科臨床においても遺伝性を疑う症例に遭遇することは稀ではないものの口腔内の遺伝性疾患についての情報不足から原因不明の全身的・局所的要因によるものとして対処されることが非常に多い。今回研究対象とする遺伝性の口腔疾患は、審美的・機能的障害を伴うため患者のQOL維持を目的とした早期の診断・治療方針の決定が重要である。本研究では遺伝性多数歯欠損症を主とした遺伝子解析を行った。昨年度関連施設で父と子に発症した口腔遺伝性疾患を疑う新たな家系を検出した。発端者の患児は永久歯32本中22本欠損、発端者の父は永久歯32本中19本欠損が確認された。2001年出版のオックスフォード出版の頭頸部疾患に関する教科書には第三大臼歯を除く永久歯16歯欠損をHypodontia、6歯以上にわたる欠損をOligodontiaと定義し「6歯以上の欠損が認められた場合、遺伝学的なバックグラウンドがある可能性が強い」と記載されている。このことより本検出症例は遺伝性の多数歯欠損症である可能性が強く疑われたため、発端者並びに保護者へのインフォームドコンセントの後遺伝子解析を行った。歯数調整遺伝子として現在まで14番染色体上PAX9と4番染色体上MSX1の解析が世界的にすすめられているが、小臼歯部が主たる欠損部位である場合MSX1解析を行い、大臼歯部が主たる欠損部位である場合PAX9解析が行われている。本検出症例では、欠損の部位が小臼歯・大臼歯双方のみならず前歯部にもわたり重度の遺伝性を疑う多数歯欠損症例である。本症例に対しPAX9/MSX1双方の遺伝子解析を行った。その結果、PAX9/MSX1遺伝子上に病因変異は特定されなかったものの興味深い一塩基多型(SNPs)を検出した。口腔内の遺伝性疾患についての情報不足から、歯の形成不全を原因不明の全身的・局所的要因によるものとして対処されることが非常に多い。また、遺伝的要因を疑う症例であっても、設備不足や遺伝子解析可能な施設との連携がとれず、確定診断に至らないケースが多かった。一般歯科臨床においても遺伝性を疑う症例に遭遇することは稀ではなく、審美的・機能的障害を伴う歯の形成異常や先天欠如は早期の診断・治療が重要となってくる。口腔遺伝性疾患の発症パターンと原因遺伝子の相関が明らかになれば、発症機序の解明や新しい診断システムの開発が可能になる。本研究期間では日本大学歯学部小児歯科で検出された遺伝性多数歯欠損症を疑う一家系に対し、病因遺伝子同定を目的とした解析を中心に行った。2001年出版のオックスフォード出版の頭頸部疾患に関する教科書には第三大臼歯を除く永久歯16歯欠損をHypodontia、6歯以上にわたる欠損をOligodontiaと定義し「6歯以上の欠損が認められた場合、遺伝学的なバックグラウンドがある可能性が強い」と記載されており、本症例もその範疇にあった。本症例は昨年度同一家系内の発症者/非発症者を対象としたPAX9ならびにMSX1解析を行い、病因との関連を疑う変異は検出されなかった。しかしながら、PAX9に発症者のみに共通してExon2を挟む両Intronに(-41A→G, +41G→A)、Exon3に(239CAC(His)→CAT(His))の塩基置換を検出した。最終年度にはこの検出された一塩基置換をデータベースをもとにコンピューター解析を行った。さらに、現在まで病因遺伝子変異が同定された血縁関係のない家系に対しても再検討したところ、興味深い遺伝子多型を検出し、その関連について検討を重ねている。本研究では現在まで常染色体優性遺伝性エナメル質形成不全症(ADAI)・X連鎖遺伝性エナメル質形成不全症(X-AI)・遺伝性エナメル質形成不全症口腔遺伝性疾患(DGI)・多数歯欠損症の解析実績があり、左記全ての症例でで本邦初となる遺伝子変異の報告を行っているが、診断に至らない症例も多く有している。歯科領域では、口腔内の遺伝性疾患についての情報不足から、歯の形成不全を原因不明の全身的・局所的要因によるものとして対処されることが非常に多い。当該年度は関連施設で父と子に発症した口腔遺伝性疾患を疑う新たな家系を検出した。発端者の患児は永久歯32本中22本欠損、発端者の父は永久歯19本欠損が確認された。本症例に対し遺伝子解析を行った。また、歯胚発生から歯の石灰化に至る過程での原因遺伝子の発現パターンから、治療法の選択について有用な情報を得られることが期待される。

申請者は従来の臨床像による分類から、原因遺伝子に基づく分類への再編成を視野に入れて検討している。さらに、分子レベルでの歯の発生メカニズムの解明、発症前診断をふまえた予防的治療を当面の課題とし、将来的には遺伝子治療を含めた病態治療への応用を目標としている。関連施設で検出された父と子に発症した遺伝性多数歯欠損症を疑う一家系に対しインフォームドコンセントの後遺伝子解析を行った。本症例は歯の欠損様式が多岐にわたることから、PAX9/MSX1を解析対象遺伝子とした。その結果、PAX9/MSX1遺伝子上に病因変異は特定されなかったものの興味深い一塩基多型(SNPs)を検出した。非発症者である発端者の母のMSX1遺伝子Exon1のにGCA(Ala34)→GGA(Gly)、Stopコドンの後6番目に一塩基置換(C→T)を検出した。左記変化は口蓋裂症例患者で優位に検出される変化であると過去に報告があった。PAX9遺伝子上では発症者に共通してExon2をはさむIntronに-41A→G/+41G→A、さらにExon3に239CAC(His)→CAT(His)のサイレント変異を検出した。この変異は多数歯欠損症例に共通した一塩基多型SNPsととして、発症との関連を考察している。最近の研究から歯胚発生期にPAX9とMSX1は分子レベルでPaired domeinを介し、相互にその発現を調整していることが判ってきた。本SNPsもその相互機序解明に向けた一躍を担えるものと考える。本邦における永久歯多数歯欠損に関する大規模な疫学調査が日本小児歯科学会学術委員会を中心として行われ、小児歯科学雑誌(第48巻・第1号平成22年3月25日発行)で報告された。それによると、調査人数15,544人の10,09%に永久歯の先天欠如が確認されている。その中で5歯以上の先天欠如が0.87%に確認され、本邦においても遺伝性多数歯欠損症例を疑う例は少なからず存在することが視された。しかしながら、口腔遺伝性疾患はその症例数が少ないことから、国内での症例収集/研究にとどまらず、海外との情報交換が非常に重要となっている。現在韓国ソウル大学小児歯科准教授Jung-Wook Kimとの共同研究を行っており、口腔遺伝性疾患に関する新たな知見が2011年Oral Diseasesに掲載された。"S-K Lee, K-E Lee, Y-H Hwang, M Kida, T Tsutsumi, T Ariga, J-C Park, J-W Kim" Identification of the DSPP mutationina new kindred and phenotype-genotypecorrelation. Oral Diseases 2011April Vol17(3) 314-319.さらに、当該年度は関連施設で父と子に発症した口腔遺伝性疾患を疑う新たな家系を検出した。発端者の患児は永久歯32本中22本欠損、発端者の父は永久歯19本欠損が確認された。本症例に対し遺伝子解析を行った。遺伝性多数歯欠損症例では同一家系内でもその欠損様式・欠損歯数が多岐にわたり、他の歯数調整遺伝子が関与している可能性も否めない。
極低温・高速還元を可能にする製鉄原料設計

極低温高速還元による製鉄プロセス実現のため、バイオマスと鉄鉱石を用いた新たな製鉄原料の製造の可能性を検討し、FexOへの予備還元およびバイオマスの炭化の同時達成プロセスの提案と、FexOを用いた新規製鉄原料(炭材内装FexO)の反応性調査を行った。本プロセスを模擬した小型炉を作製し、FexOの製造を試みた。炉内温度を900°Cとし、処理時間を最適化することでFexOの製造が可能であった。また、炭材内装FexOは従来原料よりも低温で反応するが、不純物である硫黄の影響が大きいため、その制御が重要であることが分かった。極低温高速還元による製鉄プロセス実現のため、炭材内装鉱の原料およびプロセス条件の最適化に向け、以下の成果を得た。1.FexOの固溶域での還元速度の測定:x値の異なるFexOを作製し、Graphiteとの炭材内装鉱の等速還元を実施し、低温度域におけるFexOの還元速度を調査した。2.予備処理を施した鉱石を用いた炭材内装鉱の還元低温化の検討(1)予備還元処理によるFexOの作製とその特性調査:金属FeとFe2O3の固相反応、金属Feの酸化、およびFe2O3の還元の3種類の方法で複数のx値の異なるFexOを作製し、粉末X線回折により格子定数・x値(Fe:O比)を決定した。各試料とも反応後の冷却速度が不十分であると、FexOが分解し、金属FeとFe3O4が生成する。また、次年度実施予定であった、排熱を利用したバイオマスの乾留と鉱石の予備還元を同時に進めるプロセスの模擬炉を作製し、第1段階としてバイオマスの乾留の試験を行った。(2)予備処理鉱石による炭材内装鉱の還元:各FexOを用いた炭材内装鉱の還元試験を実施した。作製方法によらず、600°C程度から還元反応が開始し、800°Cで完了した。Fe2O3を用いた炭材内装鉱は、同一条件で反応完了は1000であるため、200°Cの低温化が可能であることを示している。しかし、原料中のS濃度が高いと反応は高温化し、この場合はx値により反応機構が異なった。極低温高速還元による製鉄プロセス実現のため、粉末を用いた新たな製鉄原料の製造の可能性とその評価を行い、次に示す成果を得た。まず、Fe:O比の異なるFexOを試薬より作製し、Graphiteと混合・粉砕した新原料(炭材内装鉱)の還元試験を実施し、低温域における還元速度を調査した。その後、鉱石の予備還元により製造したFexOを用いた炭材内装鉱の低温化の検討を行った。金属FeとFe2O3の固相反応、金属Feの酸化、およびFe2O3の還元の3種類の方法でFexOを製造する際、x値が小さい場合、冷却速度が不十分であると分解する。また、バイオマスの乾留と鉱石の予備還元および原料の粉砕が同時に達成できるプロセスにより、FexOとバイオマスチャーの炭材内装原料の製造を試みた。不活性雰囲気で800から900°Cに保持した電気炉内に、回転するインコネル製の反応管を設置し、管内に所定量のステンレス球を入れておく。そこに10mm角の木材と鉄鉱石を投入し、所定時間回転を継続させる。その後試料を取り出した。800°Cにて得られた試料はFe3O4とバイオマスチャーであり、900°CではFexOとバイオマスチャーであった。これは炉内の温度分布によると考えられる。試薬ベースの炭材内装FexOは、作製方法によらず600°C程度から還元反応が開始し、800°Cで完了した。Fe2O3を用いると還元反応の完了は1000°Cであったため、200°Cの低温化が可能であるといえる。しかし、原料中のS濃度が増加すると、反応は大幅に高温化し、さらにx値により反応機構が異なった。得られた成果をもとにすると、提案したバイオマスの乾留と鉱石の予備還元および混合粉砕を同時に達成するプロセスで製造する新製鉄原料は、製鉄プロセスにおける還元温度の低温化に資するものといえる。本年度の実施予定項目は順調に進めえることができ、当初の見込み通り、還元反応の完了が200°C以上低温化可能であることを示すことができた。さらに、次年度に予定していたプロセスの検証をするための装置(試料連続導入型ロータリーキルン炉)の導入に取り掛かることができ、予備試験を実施することができた。例えば、ステンレス球を入れた反応チャンバーを800°Cに保持して回転させ、そこにバイオマス(10mm角)を投入し、迅速炭化を行った。一般的な炭化プロセスでは長時間を要するが、本プロセスでは15分で粉末状のバイオマスチャーが得られた。

次年度には、鉱石の予備還元も同時に進めるプロセスの検討をする予定である。製銑工学次年度は、鉱石を原料として作製したFexOやGraphite以外の炭材を用いた炭材内装鉱の還元挙動を明らかにすることを予定している。実鉱石には、脈石成分と呼ばれるSiO2やAl2O3および前年度明らかにした還元反応に悪影響を与えるSなどの不純物が含まれているため、この影響を調査する。また、炭材種の影響を明確化することにより、更なる低温還元を可能にする条件を明らかにする。これらは、現状の手法の延長線上にあり、実験上の難しさはないと考える。また、前述したロータリーキルン炉を用いて、バイオマスチャーと予備還元鉱石の混合粉末の製造を試みる。得られた原料を用いて還元挙動を明らかにする。これらの結果をもとに、極低温製鉄の可能性を検討する。
フラッシュ洪水による射流領域の堆積作用およびその地層記録への保存ポテンシャル

フラッシュ洪水堆積物中には射流領域の堆積作用の記録がよく残されていることが、インドの石炭-ペルム系タルチール層、エジプトの完新世段丘堆積物、越前海岸地域の新第三系国見層の検討から明らかとなった。また、射流領域で形成された内部層理には多様性があり、それは反砂堆の形態の多様性を反映しているとみなされる。水路実験により、反砂堆の波高/波長比が水深に規制され、水深が浅いほど反砂堆の波高/波長比が大きくなることが確認された。国見層において、河川洪水流とシート洪水流で形成された反砂堆の形態を比較したところ、後者の方が波高/波長比が大きく、実験結果と調和的である。これまで調査研究を進めていたインド、オリッサ州タルチール堆積盆のペルム-石炭系タルチール累層の射流領域堆積物について、収集済みのデータを解析し、堆積作用とその地史的背景に関する論文を公表した。タルチール累層の扇状地-ファンデルタ堆積物中には反砂堆や反砂堆起源とみなされる内部成層構造が普遍的に観察され、射流領域の流れが堆積作用に大きく関与していたことがうかがえる。観察される反砂堆には規模や形態にいくつかの種類があり、それぞれについて流れの水理特性を推定した。タルチール累層はゴンドワナ氷床の衰退期の堆積物で、氷河の衰退の初期段階で大量の粗粒物質が供給されて湖盆縁に扇状地-ファンデルタが形成され、その過程で氷河の崩壊や山間の氷河湖の決壊が頻繁におこり、高流速かつ浅水深の大規模なシート洪水流がフラッシュ洪水として頻発し、射流領域での堆積作用が起こったと考えられる。エジプト、ファイユーム盆地カルン湖北岸の完新世段丘層の研究では、既に得ている野外調査データの解析を行ない、ギルバート型デルタを形成して堆積したこと、トップセットには水平層理が卓越し,反砂堆起源とみなされる緩く湾曲する低角度斜交層理がしばしば観察されることが明らかとなった.トップセットにチャネル堆積物がきわめて稀で,水平層理や反砂堆起源の低角度斜交層理が普遍的に認められることから,このデルタの形成には河川の定常的な水流作用ではなく突発的なシート洪水流が深く関わっており,射流領域の流れも頻繁に発生していたと考えられる.フォーセットにも反砂堆起源の低角度斜交層理がよく見られ,そのような洪水流が水中に流入し,フォーセットを流下する時にもさほど勢いを失わなかったらしい.カルン湖の北側では後背山地が湖に近接しており,突発的な洪水流がシート状に広がって湖に流入してギルバート型デルタを形成していったと考えられる。福井県の新第三系国見累層に関する調査研究では、扇状地堆積物中のとくに下部扇状地起源と考えられる地層に、低角度の斜交層理がよく発達することが確認された。このような斜交層理はこれまですべて射流領域での反砂堆起源と考えていたが、より詳細な検討により、いくつかのタイプに区分されることが明らかとなった。それらの各タイプがどのような水力条件の違いを示すのかについてはまだ明確にはし得ていないが、常流の低領域/高領域境界、常流・射流境界領域、射流領域それぞれでの堆積作用を反映していることが推察される。この点については次年度以降、実験研究も含めて取り組む課題である。インドのタルチール累層に含まれる大規模なシート洪水流堆積物については研究がほぼ完了しているが、補足的調査を実施した。その結果、大規模なシート洪水流の減衰過程でチャネルが形成されることによって流水の収束がおこり、そのために高流速が維持されて射流領域の流れが出現し得たことが明らかとなった。この成果は一連の大規模洪水流堆積物のイベント解析に重要な視点となるであろう。エジプト、ファイユーム盆地カルン湖北岸の完新世段丘層の研究では、既に得ている野外調査データの解析を行ない、ギルバート型デルタのトップセット部とフォーセット部で反砂堆起源とみなされる低角度斜交層理にタイプの差異があるかどうかを検討した。現在のところ明確な差異は認定されていないが、さらに検討を進める予定である。近年の研究において、射流領域の流れによる堆積物が地質学的な時間スケールにおいては決して稀なものではなく、いくつかの地層では射流領域の流れが地層形成に大きく関係していたことが明らかになってきた。これらの地層には射流領域の砂床形である反砂堆によって形成された、様々なタイプの内部層理が見られる。いっぽう反砂碓の形態上の多様性については、従来の水路実験においてはほとんど注目されてこなかった。

平成23年度の研究では、反砂堆の形態上の多様性を明らかにするための水路実験をおこなった。実験水路に作られた反砂堆は形態的に同一ではなく、多様である。波長の長い、きわめてゆるやかな波形をもつものから、波長が短く、起伏の大きいものまで、バリエーションに富む。反砂堆の波高/波長でみると、0.0140.067の範囲で連続的な分布を示す。これまで,現世野外での研究においても、実験研究においても、反砂堆の波高/波長に着目した研究例はない。波高/波長の値が広い範囲に連続的に分散することは、何らかの水理因子が反砂堆の波高/波長を規制していることを示唆する。反砂堆の波高/波長と流速、水深、フルード数との関係をみてみると、流速との間には目立った関係はみられないが、水深およびフルード数との間には強い相関関係が認められる。すなわち、水深が深くフルード数が小さいほど波高/波長の小さな、より緩やかな波形を示す反砂堆が形成され、水深が浅くフルード数が大きいほど波高/波長の大きな、相対的に振幅の大きな波形の反砂堆が形成される。地層中に見出される反砂堆起源の堆積構造をこのような観点から検討することにより、堆積時の水力プロセスをかなり詳細に議論することができるにちがいない。このことは、堆積システムの復元にあたって重要なツールとなり得る。福井県越前海岸地域に分布する新第三系国見層中の下部扇状地成の地層に、反砂堆起源の低角度波状斜交層理がよく発達する。これらの低角度斜交層理には大局的に見て2つの産状がある。1つは泥岩と互層する薄層砂岩中にみられるもので、扇状地縁辺において河川流路の側方規制を解かれて緩斜面上に溢出したシート洪水流によって形成されたと考えられる。他の1つは上方細粒化を示す厚い砂岩層の最上部にみられるもので、洪水期に河川流路内の砂州上に形成された反砂堆が急速な減水のために保存されたと考えられる。2つの産状の間で、低角度斜交層理に形態上の差異があることが確認された。これはそれぞれの斜交層理を形成した反砂堆の形態に差異があったことを意味する。古流向にほぼ平行な断面において、ラミナの形態を検討することにより斜交層理を形成した反砂堆の波高/波長比を求めた。その結果、波高/波長の値がシート洪水流起源のものでは0.0980.140であるのに対し、流路内砂州起源のものでは0.0250.082であり、両者に有意な差が認められる。つまり、シート洪水流起源の反砂堆は波長に対して起伏が大きく、流路内砂州起源の反砂堆は起伏の小さな緩やかな形態をなしていたとみなされる。一昨年度に実施した実験研究では反砂堆の波高/波長比は水深に規制され、水深が深いほど波長が長く波高/波長比の小さな,ゆるやかな形態をもつ反砂堆が,水深が浅いほど相対的に振幅の大きな形態をもつ反砂堆が形成されることが明らかになっている。国見層中のシート洪水流起源の反砂堆と流路内砂州起源の反砂堆の形態上の差異は形成時の水深の違いを反映している可能性が高く、一般に水深が極めて浅いシート洪水流では波高/波長比の大きな、より水深の深い流路内洪水流では波高/波長比の小さな反砂堆が形成されたと考えられる。福井県の新第三系国見累層に関する調査研究において、扇状地堆積物中のとくに下部扇状地起源と考えられる地層に、低角度の斜交層理がよく発達することが確認された。これらの低角度斜交層理は、昨年度の水路実験によって作り出された砂床形との比較から、射流領域の流れのもとで形成された反砂堆起源の堆積構造とみなされる。反砂堆起源の低角度斜交層理には大局的に見て2つの産状がある。
好塩菌と「変性しない蛋白質」好塩性蛋白質を用いた塩害地域からの重金属捕集と再利用

好塩性タンパク質は、高い水可溶性を示し、強い塩析条件化でも凝集せず、そのため厳しい環境下でも高い変性耐性能を示す。好塩性高ヒスチジン含有金属結合タンパク質(HP)は、多くの重金属に高い結合性を示し、大腸菌で大量に発現・生産できた。このHPとそのHigh-His領域を用いて、塩害地方からの重金属回収を目的として、結合能を評価した。HPは高いNiイオン結合性を示し、HPを発現させた大腸菌菌体は、1リッター培養あたり、9.6 mgのNiイオンを結合した。「極限環境微生物」の一種である高い塩分濃度を好む好塩菌は、熱や有機溶媒等の変性作用に耐性で、通常のタンパク質では不可逆的に凝集し変性してしまう状況でも、高い可溶性を示し、凝集せず、可逆的に活性と構造を回復するという産業利用にとって極めて有用な特徴を持つ「タフなタンパク質=好塩性タンパク質」を生産する。このタンパク質は一般的にマイナス荷電を大量にもった酸性タンパク質である。災害や排水などにより環境中に放出された重金属は環境汚染における重大な問題であり、これを補集・再利用すれば、環境保全とともに、資源に乏しい我国において有用な資源となりうる。本研究は、このような社会的背景のもとに、好塩性菌と好塩性タンパク質による新しい環境修復と重金属回収法の開発をめざした。好塩性細菌のペリプラズムに局在するHPタンパク質(Histidine-rich metal binding protein, HP)は、多量の重金属を結合すると考えられたので、HPタンパク質とその配列の中で複数の重金属を結合すると推定された「高ヒスチジン(High-His)領域」を様々な方法で分離し、金属結合アフィニティカラムへの結合を確認した。次に、固定化カラムを作成してNiイオンの結合効率を測定したところ、His-HPタンパク質1分子に約9個、High-His領域に約2個のNiイオンが結合した。次により安価でシンプルな系として、好塩菌やHPを高発現させた大腸菌の固定化菌体を用いて、Niイオンの結合量を調べたところ、1リッター培養菌体あたり、好塩菌は8.1 mg、HPを高発現させた大腸菌は、9.6 mgを結合し、対照実験の大腸菌菌体に比べ、56倍量のNiイオンを結合した。応用分子細胞生物学・応用微生物学
BT菌殺虫タンパク質の進化分子工学による「タンパク質殺虫剤」への展開

1.ファージディスプレイ系を用いた殺虫タンパク質ライブラリーの作製と受容体結合性向上殺虫タンパク質の選抜文献で受容体結合位置候補と報告されている、殺虫タンパク質上の連続した6もしくは7アミノ酸からなる領域4箇所がランダムな配列になるように変異を導入し、次にこれをファージ上に発現させて変異殺虫タンパク質ライブラリーを構築した。カドヘリン様タンパク質受容体をコーティングしたアッセイプレイトにこのファージ溶液を反応させ、受容体に結合性の高い殺虫タンパク質変異体を発現したファージをスクリーニングした。その結果、スクリーニング前には受容体に対する結合性も殺虫活性も低いクローンが大勢を占めていたが、スクリーニングによって受容体への結合性も殺虫活性も元の殺虫タンパク質と同程度の、しかしアミノ酸配列はそれとは異なるクローンが多数得られた。したがって、このようなライブラリー構築と選抜を繰り返すことにより、出発材料の殺虫タンパク質よりも受容体に対して結合能力が高く、殺虫活性が高い変異体が得られるものと考えられた。2.受容体結合部位の解析Cry1Aa殺虫タンパク質上の受容体結合部位を決定し、殺虫タンパク質の活性改善のための変異導入部位を決定する目的で、受容体結合ドメインであるドメイン3にある合計20のアミノ酸残基に関してシステイン置換を行い、さらにはそのシステインを介して分子量約2000のペプチドを結合させ、受容体への結合に影響が出るか検討した。その結果、ベプチドをつけたS483C、S551C、およびS580Cにおいて受容体アミノベプチダーゼNへの結合性が低下した。しかし、これらの周りにペプチドをつけた殺虫タンパク質においては結合性は変わらなかった。よって、アミノベプチダーゼNへの結合部位はS483、S551、およびS580付近、あるいはそれらが作る三角形の内側にあるものと推察された。<殺虫タンパク質上の受容体口合部位の特定>(1)結合阻害モノクローナル抗体による受容体結合部位の特定既に作製してある「受容体アミノペプチダーゼNへの殺虫タンパク質の結合を阻害するモノクローナル抗体」のエピトープ(結合部位)を、1)殺虫タンパク質を端から欠失させた一連の欠失変異体、2)殺虫タンパク質の配列をスキャンして作った20残基ずつの合成ペプチド、3)様々な部位に立体障害を入れた殺虫タンパク質、を用いて解析した。その結果、アミノペプチダーゼN結合を阻害するモノクローナル抗体の結合エピトープは、殺虫タンパク質のドメイン3上にあり、しかもそれは582-589位のアミノ酸残基中に少なくとも一部が含まれ、アミノペプチダーゼNとの結合時には殺虫タンパク質のV582位は密着面部位にあることが示唆された。したがって、殺虫タンパク質上のV582位付近に受容体アミノペプチダーゼNの結合部位があると考えられた。<ファージディスプレイ系による活性向上殺虫タンパク質の作製と選抜>(1)殺虫タンパク質ライブラリーの作製と受容体結合性向上殺虫タンパク質の選抜殺虫タンパク質のDNAにエラープロンPCR(変異導入のためのPCR)で変異を導入し、2つの受容体結合ドメインに変異を持った殺虫タンパク質cDNAを作製した。次に、これをファージ上に発現させて変異殺虫タンパク質のライブラリーを構築した。受容体をコーティングしたアッセイプレイトにファージ溶液を反応させ、受容体に結合性の高い殺虫タンパク質変異体を発現したファージをスクリーニング操作自体は機能した。しかし、殺虫タンパク質を発現するファージはwild typeファージよりも大腸菌に対して毒性が強く、幾つかの操作の過程で、結果的に遺伝子が脱落したファージが増殖し、受容体に結合性が向上した殺虫タンパク質変異体を発現したファージを分離することが出来なかった。<殺虫タンパク質上の受容体結合部位の特定>(1)システイン置換とNAM導入による受容体結合部位の詳細な解析Cry

1Aa殺虫タンパク質上の受容体結合部部位を決定し、殺虫タンパク質の活性改善のための変異導入部位を決定する目的で、受容体結合ドメインであるドメイン2にある20のアミノ酸残基に関してシステイン置換し、さらにはそのシステインを介してNAMを結合させて、受容体への結合に影響が出るかを検討した。その結果、G442C、Y445C置換により受容体への結合能力が低下したが、さらにNAMを結合させてもそれ以上の結合能力の減少は見られなかった。よって、Cry1Aa殺虫タンパク質上の受容体結合部位はG442やY445の付近にあるが、この残基が直接的に受容体に関わるとは考えられなかった。<ファージディスプレイ系による活性向上殺虫タンパク質の作製と選抜>(1)殺虫タンパク質ライブラリーの作製と受容体結合性向上殺虫タンパク質の選抜文献で受容体結合位置候補と報告されている、殺虫タンパク質上の連続した6アミノ酸からなる領域4箇所がランダムな配列になるように変異を導入し、次にこれをファージ上に発現させて変異殺虫タンパク質ライブラリーを構築した。受容体をコーティングしたアッセイプレイトにこのファージ溶液を反応させ、受容体に結合性の高い殺虫タンパク質変異体を発現したファージをスクリーニングした。その結果、殺虫活性は変異導入前の殺虫タンパク質に多少劣るが、アミノ酸配列が異なるクローンが幾つか得られた。したがって、このようなライブラリー構築と選抜を繰り返すことにより、出発材料の殺虫タンパク質よりも受容体に対して結合能力が高く、殺虫活性が高い変異体が得られるものと考えられた。
リンパ系機能とリンパ管内皮細胞との相互作用に関する細胞生理学的研究

[I]マクロファージ培養システムの確立血管外に遊走してきたマクロファージの膜特性や生物学的特性がどのように変化しているかを評価するために,刺激物質に反応して組織間隙に遊走してきた浸出マクロファージの培養系を確立した。[II]培養マクロファージ由来生理活性物質のリンパ管平滑筋への作用の評価摘出したイヌ胸管より作製したバイオアッセイ標本を用いてbacterial lipopolysa charide(LPS)で活性化させたマクロファージより産生・放出される生理活性物質の特性を解析した。その結果、LPSで刺激したラットマクロファージは酸化窒素と血管拡張性プロスタグランジンを同時に放出してリンパ管平滑筋を弛緩させることが判明した。[III]塩基性線維芽細胞増殖因子による培養イヌ胸管内皮細胞のリンパ管新生現象傷つけアッセイ法ならびにタイプIコラーゲンゲル法を用いて、塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)による培養イヌ胸管内皮細胞におけるリンパ管新生現象について解析を行った。あわせてこのリンパ管新生現象に対するヘパリンの作用も検討した。その結果、bFGFはリンパ管内皮細胞の増殖と遊走を誘起し,ヘパリンはこの両反応を増強させることが判明した。またbFGFはコラーゲンゲル内で培養したリンパ管内皮細胞に管腔様構造を形成し,この管腔様構造の形成はヘパリンによって増幅されることが判明した。[I]マクロファージ培養システムの確立リンパ循環の生理学と免疫学の連繋を目指してマクロファージの動態とその病態生理学的挙動を解析する免疫生理学の新分野を開拓するためにラットマクロファージの培養系を確立した。免疫学的生物特性を均一に保持するために脾臓由来のマクロファージが一般に汎用されているが、私共は血管外に遊走してきたマクロファージの膜特性や生物学的活性がどのように変化しているかを評価するために、刺激物質に反応して組織間隙に遊走してきた浸出マクロファージの培養系を確立した。すなわち、ラットの腹腔中に4%thioglycollate 10mlを注入し、4日後に腹腔に浸出してきたマクロファージを採取した。採取した細胞は10%ウシ胎児血清を含むRPMI 1640培養液にて12時間48時間培養することが出来た。浸出マクロファージであることはマクロファージマーカーのED1モノクロナール抗体分布が細胞質内に限局していることから確認した。[II]培養マクロファージ由来生理活性物質のリンパ管平滑筋への作用を評価摘出したイヌ胸管より作製したバイオアッセイ標本を用いてbacterial lipopolysaccharide(LPS)で活性化させたマクロファージより産生・放出される生理活性物質の特性を解析した。すなわち、内皮健常あるいは剥離いずれのバイオアッセイ標本もマクロファージの培養上清によって顕著な弛緩反応が誘起された。この弛緩反応はNO合成阻害薬あるいはcycloxygenase阻害薬のいずれによっても有意に抑制された。さらにdexamethasoneやcyclohexamideの存在下で培養したマクロファージの培養上清はきわめてわずかな弛緩反応しか誘起しなかった。これらの結果から、LPSで刺激したラットマクロファージは一酸化窒素と血管拡張性プロスタグランジンを同時に放出してリンパ管平滑筋を弛緩させていることが判明した。塩基性線維芽細胞増殖因子による培養イヌ胸管内皮細胞のリンパ管新生現象ウーンドアッセイ法及びコラーゲンゲル法を用い、bFGFに対する培養イヌ胸管内皮細胞によるリンパ管新生現象について解析を行なった。実験には雑種成犬を用いた。脱血屠殺後直ちに胸管を摘出し、コラゲナーゼによって内皮細胞を剥離し、10%FBS(fetal bovine serum)を含むMEM(minimum essential medium)培地中で34代の継代培養を行なった。細胞増殖におけるリンパ管新生現象を評価するため、はじめに1.5×10^5のリンパ管内皮細胞を含むディッシュを24時間培養した。

次いで、培地を血清を除いたMEMとし、ここに使用溶媒、10μg/mlヘパリン、10ng/mlbFGF、もしくはヘパリンとbFGFとを添加した4群を作製した。これをさらに24時間培養し、各群のディッシュに含まれる細胞数を比較検討した。次に、単一層を形成している内皮細胞の一部を剃刀の刃で剥離し、FBSを含まないMEM培地中で24時間培養した。この場合も先程と同様の4群に分けて剥離端から遊走した細胞数と遊走距離とを計測した。また、リンパ管でも血管と同様な管腔様構造が生じうるか否かを検討するため、コラーゲン(タイプI)ゲルの上に内皮細胞を培養し、24時間後に使用溶媒、10μg/mlヘパリン、10ng/mlbFGF、そしてヘパリンとbFGFとの同時添加群に分け、これをさらに48時間培養し、位相差顕微鏡下で観察した。さらに各群の標本を透過電顕で観察し、内皮細胞による管腔様構造の形成を画像解析により定量化した。その結果、リンパ管内皮細胞の増殖に対して、ヘパリンのみの投与ではコントロールと有意差はなかったが、bFGFは細胞の増殖を有意に促進し、ヘパリンとbFGFとの同時添加群ではこの増殖をさらに加速するということが判明した。ウーンドアッセイの方法により、リンパ管内皮細胞の遊走は、使用溶媒添加群に対してヘパリンのみを添加した場合にはほとんど変化は見られなかったが、bFGFを添加した場合、明らかに多くの細胞が切断端を越して遊走しているのが観察された。さらに、ヘパリンとbFGFとを同時投与したときには、遊走細胞はより増加した。コラーゲンゲル上での培養においては、コントロールでは管腔様構造が見られなかったが、bFGFもしくはヘパリン添加群では48時間後から細胞がゲル中に入り、新しい管腔の形成される様子が観察された。ヘパリンとbFGF同時添加群では、より多くの管腔様構造が認められた。リンパ管内皮細胞は透過電顕によっても管腔様構造を形成していることが確認された。さらにこれらの管腔様構造の長さと面積とを指標として定量化した結果、ヘパリンもしくはbFGFにより有意にこの管腔様構造の増加することが認められた。ヘパリンとbFGF同時添加群では、これをさらに促進することも判明した。
複合負荷形状記憶を行った銅系形状記憶合金の力学的特性

銅系形状記憶合金に複合負荷(引張り-ねじり)を与えての、理論的および実験的研究が行われ、主な成果は以下の通りである。1、形状記憶合金に特定の繰り返し複合ひずみ履歴を与えることは、変態履歴を固定化し、十分な繰り返し負荷後、変態温度を介して2方向性形状記憶効果が観察された。2、一般応力状態での擬弾性変形挙動は典型的な弾性材料と同様の性質(ひずみ速度独立性、履歴に関わらない除荷後のひずみの復帰性)を持ち、さらに塑性材料と同様の性質(エネルギー消散、履歴依存性)をも持ち合わせる。3、形状記憶合金の擬弾性変形挙動の応力-ひずみ-温度モデルを提案し、多結晶形状記憶合金の複雑な熱機構のヒステリシス挙動、特に熱サイクル曲線、擬弾性の内部状態を理解するにあたり十分役立つことを証明した。4、一般応力・温度状態において複雑な多結晶形状記憶合金の熱機構挙動を理解し、また予測するために、形状記憶合金の熱機構の構成方程式の定式化に理論的研究の焦点を合わせ、実験的研究においては平行して、複合負荷(引張り-ひずみ)においての熱弾性マルテンサイト変態の現象的モデルの構築を行っている。以上を基に今後の研究課題として、形状記憶合金の円管試験片に複合負荷を与え、温度変化による形状記憶効果を観察する予定である。