hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
平板乱流境界層におけるトリッピングの影響

本研究では5種類のトリッピング装置を用いて乱流境界層に対するそれらの影響を実験的に調べた.トリッピングとして,従来の円柱に加え,72個の小スロットスパン方向に並べた撹乱装置を壁に取付けて使用した.熱線流速計と壁にスパン方向に64個並べた圧力センサーを用いて測定したところ,流速分布や乱れ分布はトリッピングの影響をほとんど受けないのに対し,速度-圧力相関にはトリッピンクによりその分布が変化することがわかった.本実験は低いレイノルズ数範囲だけの結果ではあるが,今後,速度-圧力相関などの高次の乱流統計量を扱う場合には,トリッピングの影響にも注意しなければならないことが示唆された.信州大学工学部の小型低乱風洞における乱流境界層にて圧力-速度相関の測定を行った.長さ2 m幅0.6 mの平板に発達した境界層を上流に取付けたトリッピングで乱流に遷移させた.トリッピングとして「V」字形の突起がスパン方向に並んだテープを5枚均等間隔で貼ったもの,同様のテープを7枚とその下流に紙ヤスリを貼ったもの,さらにx = 150 mmにそれぞれ直径1,2,6 mmのステンレス管を取付けたもの,計5種類を用いた.これらのトリッピングにより境界層を遷移させ,十分発達した乱流境界層で測定した.主流流速は14 m/sで行った.測定は圧力-速度相関は熱線プローブと64ch圧力センサーアレイを用いて測定した.5種類のトリッピングを比較した結果,平均流速分布や乱れ強さ分布はほとんど変化しないにもかかわらず,圧力-速度相関の分布に明白な違いが現れた.また,能動トリッピングによる実験も行った.能動トリッピングには周期的に吹出し・吸込みをする孔をスパン方向に並べられた装置を用いた.吸込み吹出口は流れ方向幅1 mm,スパン方向幅4 mmの長方形でそれぞれがスピーカに接続されており,これをスパン方向に72個並べた構造を持つ.この装置で二次元トリミーン・シュリヒティング波(TS波)を発生させた場合と2つの斜行波を重ねて発生させた場合の実験を行った.その結果,平均流速分布や乱れ強さ分布に変化はないにもかかわらず,圧力-速度相関の分布に僅かではあるが変化が見られた.以上の結果より,乱流境界層は平均流速分布が同じでも,撹乱構造が全く違う場合があることがわかった.逆に乱流境界層の撹乱の性質が違っても,平均流速分布がほぼ同一になると言える.これは平均流速分布における対数則が撹乱の性質にほとんど影響せず成立することを強く示唆している.平成25年度の研究によって,乱流遷移を促進させるトリッピングの方法によって,その下流で発達する乱流境界層でその速度・圧力相関分布に強く影響することがわかっている.一方で,平均速度分布,速度変動振幅分布に対してはほとんど影響していないことがわかった.その影響の度合いが違う原因について調べる前に,平成26年度ではそれらの影響を精度良く定量化することとした.そのため,乱流境界層の速度および長さスケールを支配している壁面せん断応力の高精度の測定が不可欠である.そこで,現状の分布より間接的に壁面摩擦応力を求める方法に加え,精度の高い測定が期待できるオイルフィルム法による測定を試みた.オイルフィルム法は壁面に薄いシリコン液膜を塗布し,その液膜が壁面摩擦応力により伸ばされ厚さが変化することを利用している.この厚さ変化を光の干渉を利用して求め,厚さの時間変化により,壁面摩擦応力を求めた.また,壁面摩擦応力と密接な関係が期待される,線形モードの移流速度の測定も行った.その結果,垂直な壁面でもオイルフィルム法により高精度な壁面摩擦応力が測定できること,壁面せん断応力から求められる壁面摩擦速度と線形モードの移流速度に比例関係があることが明らかとなった.また,線形モードは壁極近傍をほぼ一定速度で移流しており,この移流速度から逆に壁面摩擦係数が見積もれる可能性が示唆された.撹乱の移流速度は撹乱導入装置と壁面圧力センサーで測定できるので,壁摩擦速度の簡易測定技術の開発につながるものと考えられる.熱線流速計と壁面圧力センサーを用いて,乱流境界層の平均速度分布,速度変動振幅分布および速度・圧力相関分布について詳しく調べた.その結果,乱流遷移を促進させるトリッピングの方法によって,平均速度と速度変動振幅の分布にはほとんど影響していない一方,その下流で発達する乱流境界層でその速度・圧力相関分布に強く影響することが明らかとなった.それらの影響を精度良く定量化するには,乱流境界層の速度および長さスケールを支配している壁面せん断応力の高精度の測定が不可欠である.そのため,現状の分布より間接的に壁面摩擦応力を求める方法に加え,精度の高い測定が期待できるオイルフィルム法による測定,さらに壁面摩擦応力と密接な関係がある線形モードの移流速度の測定も行った.その結果,オイルフィルム法による壁面摩擦応力が高い精度で測定でき,線形モードの移流速度に比例関係があることがわかった.最終年度に計画していたイタリアの巨大パイプによる測定は,施設の稼働が間に合わず,信州大学で大型チャンネル流を製作して実験を行うこととした.先行して行っていた低レイノルズ数の小型チャンネル実験で,流速変動スペクトラルに低周波ピークが発見され,近年,高レイノルズ数で報告されている'Large-scale feature'が存在することが示唆された.

そのため,'Large-scale feature'の装置やトリッピングの依存性を大型チャンネル流で調べることとした.熱線計測による速度変動スペクトル分布は,小型チャンネルの分布とほぼ一致しており,'Large-scale feature'が低レイノルズ数でも普遍的に存在することが実験的に実証された.このことは乱流の研究領域における重大な発見であると考えられる.本研究では5種類のトリッピング装置を用いて乱流境界層に対するそれらの影響を実験的に調べた.トリッピングとして,従来の円柱に加え,72個の小スロットスパン方向に並べた撹乱装置を壁に取付けて使用した.熱線流速計と壁にスパン方向に64個並べた圧力センサーを用いて測定したところ,流速分布や乱れ分布はトリッピングの影響をほとんど受けないのに対し,速度-圧力相関にはトリッピンクによりその分布が変化することがわかった.本実験は低いレイノルズ数範囲だけの結果ではあるが,今後,速度-圧力相関などの高次の乱流統計量を扱う場合には,トリッピングの影響にも注意しなければならないことが示唆された.計画していたイタリアの巨大パイプによる測定は,施設の稼働が27年度以降になることから,信州大学保有の施設での高精度壁面摩擦応力測定の実験に集中した.その結果,精度の高い測定には技術的に問題ないことが確かめられた.またイタリアの巨大パイプ稼働にかかわらず,高いレイノルズ数での実験を行うため,信州大学で大型チャンネル流実験装置を設計・製作した.装置はほぼ完成しており,平成27年度前半には測定が可能である.乱流・層流乱流遷移高レイノルズ数の実験として,イタリアの巨大パイプによる測定準備を進めるとともに,大型チャンネル流での測定も行う.また,風洞による境界層実験は,オイルフィルム法での壁面摩擦応力により,速度分布および圧力速度分布に対するトリッピングの影響を定量的に調べる.これらの結果より多くの乱流等計量に対する影響の度合いがわかることで,トリッピングの影響のそれらの差異が生じる原因が明らかになるものと期待できる.トリッピングの影響については,信州大学が保有する風洞で可能なレイノルズ数の範囲で明らかとなった.また,能動トリッピングの評価も終了し,計画通りに研究が進んでいると言える.第三世代の圧力センサーアレイを新しく開発し,トリッピングすぐ下流から速度と圧力変動相関を測定し,さらに遷移過程の可視化を行い,遷移過程における撹乱の構造とスケールを調べる.さらに遷移中の撹乱とx = 1500 mmの下流での乱流撹乱との比較をし,それらの因果関係を明らかにする.さらに,二次元TS波による遷移と斜行波で励起した縦渦による遷移の比較実験を測定範囲を広げて行う.また,能動トリッピングで発生した周期撹乱が下流のどの位置まで位相を一定に保てるか調べる.この実験により,トリッピングと下流の乱流境界層の関連を定量的に評価する.イタリアの大型の円管流用の受動トリッピング装置を製作し,イタリアにて取り付け作業を行う.装置支持にアルミ板とアルミフレームを用いる.測定用のコンピューター,A/Dボードなどの測定環境も整備する.製作の一部はイタリア側にも協力してもらい,日本で製作した部品とのアセンブリにはこちらから現地に赴いて行う.年2回,各2週間程度の滞在を予定している.
境界要素法によるコンクリート構造物の鉄筋腐食検出の効率化と防食設計の最適化

本研究の目的の一つである解析の効率化に対して、種々の分野で活発に研究されている高速多重複境界要素法を腐食問題に適用するための研究を行った。その結果、腐食問題では分極曲線に起因する非線形性や海水や土壌中の構造物を解析する際に遭遇する無限領域を取り扱うために、特別の工夫が必要となることを除けば、ポテンシャル問題に対する多くの方法を応用できることを明らかにした。この結果をComputer Modelling in Engineering an dSciences誌に発表した。鉄筋を特つコンクリートの試験片からコンクリートの複素電気伝導度および鉄筋とコンクリートの間のイン。ピーダンスを同時に決定するための境界要素逆解析に関する研究を行った。実際にコンクリート試験片表面のポテンシャルを測定するとともに、推定誤差行列の主位の平均値を最小化する条件から測定点の位置や数に関する最適な測定条件を明らかにした。これらの結果を機械学会関東支部ブロック合同講演会-2005足利および機械学会関東支部総会講演会(川越)で発表した。また、国際会議41^<th>Int. Conf. Num. Analysis in Engng2005で発表した。以前に提案した、腐食箇所の形状や数を予め仮定する必要のない遺伝的アルゴリズム(Generic Algorithm、GAと略す)による腐食検出法の計算時間を短縮するために、各階層の解析において任意の数の網回状鉄筋をひとまとめにして取り扱うことのできる網目特殊要素を開発し、機械学会論文集A編に投稿した。コンクリート中の鉄筋に腐食が生じると腐食部からコンクリート中に電流が流れ出し非腐食部に戻ってくるので、この腐食による電流ループが作るコンタリート表面における磁場をビオサバールの式により算定し、磁場計測による腐食検出のための境界要素シミュレーションを行った。その結果、ポテンシャル計測による腐食検出よりも高い精度が得られることを示し、コンクリートかぶりが厚い場合や複数層の鉄筋が存在する場合に利用できる可能性があることを示した。この結果を岩手県などが主催する第8回SQUID研究会において、特別講演として発表した。また、International Journal of Corrosion(NACE)Vol.61No. 8pp. 784-791(2005-8)に論文発表した。本研究の目的の一つである解析の効率化に対して、種々の分野で活発に研究されている高速多重極境界要素法を腐食問題に適用するための研究を行った。この結果をComputer Modelling in Engineering and Sciences誌に発表した。コンクリート内部の鉄筋腐食部分の近傍には、微細な多くの亀裂などを含む場合がある。亀裂を含む領域はその他の領域と電気伝導度が異なるため、コンクリートは不均一となる。このような場合の鉄筋腐食を検出するために、領域分割境界要素法を開発した。まず、腐食による電場を順解析するために、電気伝導度(実数)の異なる3次元領域を扱う領域分割法を開発し、つぎに、交流を印加する場合のために複素電気伝導度が異なる3次元領域を取り扱う領域分割法を開発した。鉄筋を持つコンクリートの試験片からコンクリートの複素電気伝導度および鉄筋とコンクリートの間のインピーダンスを同時に決定するための境界要素逆解析を行った。測定点の位置や数を種々に変えてシミュレーションを行い、労力が少なく、精度の高い測定条件を明らかにした。

遺伝的アルゴリズム(Generic Algorithm)による腐食検出のシミュレーションを行い,他の方法では必要となる腐食個数や腐食形状の仮定を設けなくても、腐食検出が可能であることを確認した。この結果をIndonesia-Japan Joint Scientific Symposium2004で発表した。磁場計測による腐食検出のための境界要素解析を行い、ポテンシャル計測による腐食検出よりも高い精度が得られることを示し、コンクリートかぶりが厚い場合や複数層の鉄筋が存在する場合に利用できる可能性があることを示した。この結果をInternational Journal of Corrosion(NACE)誌に投稿した。昨年度に引き続き、鉄筋を持つコンクリートの試験片からコンクリートの複素電気伝導度および鉄筋とコンクリートの間のインピーダンスを同時に決定するための境界要素逆解析に関する研究を行った。実際にコンクリート試験片表面のポテンシャルを測定するとともに、推定誤差行列の主値の最大値を最小化する条件から測定点の位置や数に関する最適な測定条件を明らかにした。これらの結果を機械学会関東支部ブロック合同講演会-2005足利および機械学会関東支部総会講演会(川越)で発表した。また、国際会議4^<th> Int, Conf. Num. Analysis in Engng 2005で発表した。これまでに、腐食箇所の形状や数を予め仮定する必要のない遺伝的アルゴリズム(Generic Algorithm、GAと略す)による腐食検出法を提案してきたが、計算時間が膨大となるのでGAを階層化するなどの工夫を施してきた。GAをさらに効率化するために、各階層の解析において任意の数の網目状鉄筋をひとまとめにして取り扱うことのできる網目特殊要素を開発し、機械学会論文集A編に投稿した。コンクリート中の鉄筋に腐食が生じると腐食部からコンクリート中に電流が流れ出し非腐食部に戻ってくるので、この腐食による電流ループが作るコンクリート表面における磁場をビオサバールの式により算定し、磁場計測による腐食検出のための境界要素シミュレーションを行った。その結果、ポテンシャル計測による腐食検出よりも高い精度が得られることを示し、コンクリートかぶりが厚い場合や複数層の鉄筋が存在する場合に利用できる可能性があることを示した。この結果を岩手県などが主催する第8回SQUID研究会において、特別講演として発表した。また、International Journal of Corrosion (NACE) Vol.61 No.8 pp.784-791(2005-8)に論文発表した。
血中小麦アレルゲン定量法の開発とその臨床応用

我々は消化管からのアレルゲンの吸収増加が、小麦依存性運動誘発アナフィラキシーにおける症状誘発原因の一つであることを明らかにしている。本研究では、アレルゲン特異IgE抗体で感作したラット好塩基球細胞(RBL-2H3)からのβ-ヘキソサミニダーゼ遊離を指標にした血中小麦アレルゲンの生物学的活性定量法の構築を試みた。アレルゲン特異IgEを有するラットの血清IgEで感作したRBL-2H3細胞を用いることで、血中アレルゲンの生物学的活性が測定できると示唆された。さらに、加水分解小麦含有石鹸の使用により発症したWDEIAの主要抗原がγ-グリアジンであることを明らかにし、そのIgE結合エピトープを同定した。小麦依存性運動誘発アナフィラキシー(WDEIA)は、小麦摂取後に運動することによりアナフィラキシーなどの重篤な症状が誘発される疾患である。我々はこれまでの研究で、消化管からのアレルゲンの吸収増加が、WDEIAにおける症状誘発要因の一つであることを明らかにしている。しかしながら、経口摂取した小麦アレルゲンは胃酸による変性や消化酵素による分解を受けることから、ELISAなどの免疫学的手法で検出された血液中のアレルゲンが、マスト細胞や好塩基球を活性化できる生物学的活性を有しているかどうか不明である。本研究では、ラット好塩基球細胞(RBL-2H3)の脱顆粒を指標にした血中小麦アレルゲンの生物学的活性定量法の構築し、アレルゲンの体内動態を明らかにする。これまでに、リコンビナントω5-グリアジンの大腸菌における発現および精製を行い、単一タンパク質として精製した。しかし、ラットの感作実験が可能な量のリコンビナントタンパク質は取得できなかった。そこで、ラットを小麦グリアジンで感作後に得られる血清中に含まれるIgE抗体を利用してRBL-2H3細胞を感作し、抗原刺激による活性化を指標にアレルゲンの定量が可能かどうか検討した。本年度は、モデルアレルゲンとして卵オボアルブミンを用いて、ラットの感作方法の検討および、得られた血清オボアルブミン特異IgEを用いた生物学的アレルゲン活性の測定法を検討した。その結果、アレルゲン活性を検出できることが明らかとなった。さらに、小麦グリアジンを抗原として用いた場合においても、グリアジン特異IgE抗体を含む血清を取得できることを確認した。また、ELISA法によるグリアジン検出法を検討した結果、市販の抗グリアジン抗体を用いると検出感度は低いことが分かった。さらに、Brown Norwayラットを用いた経口食物アレルギーモデルのアレルゲン感作条件検討を行った。小麦依存性運動誘発アナフィラキシー(WDEIA)は、小麦を摂取後に運動することによりアナフィラキシーなどの重篤な症状が誘発される食物アレルギー疾患である。今年度は、ラット好塩基球細胞(RBL-2H3)の脱顆粒を指標にした血中小麦アレルゲンの生物学的活性定量法の構築を目的に、鶏卵アレルゲンであるオボアルブミン(OVA)特異IgEを保有するラットの感作条件を決定した。OVA感作したBrown Norwayラットの血清を用いてRBL-2H3細胞をIgE感作し、OVA刺激による脱顆粒反応を評価した結果、10%血清で感作し10μg/mLのOVA刺激で脱顆粒反応が起きることを確認した。血中の抗原濃度は数ng/mLと推測されるため、さらに感度を上げる必要かあることが分かった。加水分解小麦含有石鹸の使用により発症したWDEIAの原因抗原は、通常のWDEIAの主要原因抗原であるω5-グリアジンとは異なることが示唆された。そこで、加水分解小麦によるWDEIAの原因抗原解析を行い、主要抗原がγ-グリアジンであることを明らかにすると共に、そのIgE結合エピトープ(QPQQPFP)を同定した。加水分解小麦中ではIgE結合エピトープのグルタミン(Q)はグルタミン酸(E)へ加水分解されていることから、エピトープ配列のQをEに置換したペプチド(EPEEPFP)を合成しIgEの結合性を調べた。その結果、Eへ置換したペプチドに対するIgEの強い結合が認められたことから、感作エピトープはEPEEPFPであると考えられた。小麦依存性運動誘発アナフィラキシー(WDEIA)は、小麦を摂取後に運動することによりアナフィラキシーなどの重篤な症状が誘発される疾患である。

しかしながら、経口摂取した小麦アレルゲンは胃酸による変性や消化酵素による分解を受けることから、ELISAなどの免疫学的手法で検出された血液中のアレルゲンが、マスト細胞や好塩基球を活性化できる生物学的活性を有しているかどうか不明である。本研究では、ラット好塩基球細胞(RBL-2H3)の脱顆粒反応を指標にした血中小麦アレルゲンの生物学的活性定量法の構築し、アレルゲンの体内動態を明らかにする。今年度は、WDEIAの主要な原因抗原であるω5-グリアジンの血中濃度測定法の確立のために、まず、リコンビナントω5-グリアジンの作製を行った。ω5-グリアジンをpET-21(a)ベクターに組み込み、宿主大腸菌としてRosetta株を使用すると、全長型のω5-グリアジンを発現させることが出来た。しかし、精製途中に分解することが明らかとなった。そこで、pColdIIIベクターと宿主大腸菌JM109株の組み合わせに変更することで効率的に発現させること、および、C8カラムを利用して単一タンパク質として精製することが出来た。また、小麦グリアジンで感作したラット血清とRBL-2H3細胞を用いた生物学的アレルゲン定量法の予備検討を行った。1)抗ω5-グリアジンIgGおよびIgEモノクローナル抗体の作製とエピトープ解析については、全長型のリコンビナントω5-グリアジンの作製には成功したが、感作抗原として十分量得ることができなかった。そこで、抗グリアジン血清IgEを作製することに変更した。今年度の研究で、抗グリアジンIgE抗体を含む血清を取得することができた。2)ELISA法による血中ω5-グリアジン定量法の構築については、市販の抗グリアジン抗体を用いた検討を行ったが、検出感度が低く目的を達成できていない。抗体や検出条件の検討が必要である。3)ω5-グリアジンの生物学的活性定量法の構築については、卵オボアルブミン感作ラット血清IgEをRBL-2H3に感作させた後、抗原添加による脱顆粒反応を見た。その結果、この検出系でOVAが検出できることを明らかにした。グリアジンについても同様の方法で検出可能であると考えている。4)WDEIA患者の誘発試験時の血清中ω5-グリアジン濃度の解析については2)、3)の実験が終了後に測定する予定である。5)小麦アレルギーモデルマウスにおけるω5-グリアジンの血中動態と感作率の解析については、動物種をマウスからラットへ変更し、経口感作アレルギーモデル作製のための予備実験を行った。その結果、Brown-Norwayラットを利用することで、IgE感作ラットを作ることができた。平成23年度には、全長型組換えω5-グリアジンの作製、および、ω5-グリアジン抗モノクローナル抗体の作製を計画していた。全長型組換えω5-グリアジンの作製実験において、生成段階での分解を回避するためにベクターの変更を行ったが、計画通りに取得することが出来た。しかしながら、抗体作成にまで至らなかった。これまでの研究で、血中グリアジンが定量できることが示されたが、検出感度が不十分であることが分かった。今後、ELISAによる血中グリアジンの定量法については、市販の抗グリアジンモノクローナルIgG抗体を利用することにより、感度の向上を試みる。また、グリアジンの生物学的活性定量法についても、検出感度の向上を目的に条件検討を行う。
遺伝子組換えによる高リグニン分解性担子菌の作出

本年度の研究目標はカワラタケにおける安定した形質転換法の確立と形質転換体の遺伝子解析による遺伝子導入の確認と発現の検出である。まず,カワラタケの導入体として安定したプロトプラストが必要である。本実験ではサッカロースで浸透圧を調整し,OSSMY培地で培養すると,通常の1%NOVOZYMEとCELLULASE ONOZUKAの処理によって12%の再生率を得た。また,組換え体のスクリーニングのためのG418の感受性レベルの実験では,プロトプラストの再生はGENETICINの濃度25mg/lで,カワラタケの菌系の生育は100150mg/lで抑制され,200mg/lで完全に抑制することが出来た。調整したプロトプラストをポリエチレングリコールを用いる常法により,形質転換した。導入プラスミドはpHN134で,これはG418に対する耐性を付与出来る性質を持つ。そこで再生されたG418耐性株がAΦ(G418耐性遺伝子)の導入による形質転換体であるかどうかを調べるために,PCR法とサザンブロットを行った。PCR法では数種の形質転換体に574bpの増幅したAHPI断片を見出すことが出来た。また,数種のG418耐性株にサザンブロットを行い,遺伝子導入の有無を検定した。プローブにはAPHIのXhoIHindIII 0.5Kbpの断片を用いたが,ハイブリダイズするバンドが認められた。これらの事実はG418耐性株にほぼ確かにAPHIが染色体に導入されていることを示している。他方,発現ベクターpLPTにligE(β-エーテラーゼ遺伝子)を挿入したpLPT-LEベクターを用い,カワラタケの形質転換体の作出を行った。まず,この遺伝子を保有しているかどうか確認するため,サザンブロット分析を行い導入を確認した。さらに発現を調べるため,形質転換体のβ-エーテラーゼ活性を調べたが検出されなかった。木質系バイオマスの変換による高度利用技術の開発のため、カワラタケ・ラッカ-ゼ遺伝子の解析と、新生物による生物的脱リグニン化技術に必須の組換え体作出のため、外来遺伝子導入実験を行った。カワラタケ・ラッカ-ゼ遺伝子については、この遺伝子のcDNA断片をプロ-ブにして、カワラタケの遺伝子ライブラリ-から候補遺伝子を釣り上げることに成功し、2種類のクロモソ-マルDNA断片を得た。これより遺伝子の構造分析を行い、制限酵素地図、イントロンの数、部分的な塩基配列の決定に成功した。組換え体作出のための実験では、カワラタケを細胞壁溶解酵素(ノボザイム、セルラ-ゼ)で処理し、プロトプラストを得ることに成功した。このプロトプラストを精製し、ポリエチレングリコ-ルと塩化カルシウムで処理してプラスミド(pHN134)を導入した。このプラスミドはカナマイシン耐性遺伝子を含むものである。形質転換体プロトプラストは25mg/l濃度のG418存在下で再生され、未転換体では再生することが出来なかった。結局、形質転換体のスクリ-ニング法が確立されたといえる。この条件下での形質転換体の再生率は5×10^4個あたり1.9×10^3個であり、3.8%であった。さらに、形質転換体として選抜されたあ418耐性株に対して、外来遺伝子が導入されているかどうかを確かめるため、PCR法を用いてG418耐性遺伝子を増幅し、電気泳動実験により増幅遺伝子の検出を行った。この結果、574bpの増幅断片は野生株では見られず、2種の組換え体で明らかに検出された。このことはプラスミドpHN134がカワラタケに導入されたことを意味し、従ってカワラタケに外来遺伝子を導入することに成功したことになる。本研究は木質系バイオマスの高度利用のため、遺伝子組換え手法を用いて新たな微生物を作出することを目指している。今年度の成果の第1は、カワラタケ由来のリグニン分解酵素であるラッカ-ゼIIIの遺伝子がcDNAライブラリ-から単離され、この遺伝子断片をプロ-ブに染色体DNAライブラリ-から完全長の遺伝子の遺伝子を単離し、全塩基配列を決定した。これより、遺伝子の制御領域にはCAAT及びTATAボックスが存在し、Metから始まる2001bpから成る遺伝子断片であることが判明した。また、この中には8個のイントロンが存在し、5個のN結合性糖鎖の結合部位が明らかになった。さらに、この遺伝子から翻訳される蛋白の分子量は約6万となり、ラッカ-ゼIII蛋白分子と良い一致を示す。さらに、これに加えて担子菌カワラタケの染色体DNAライブラリ-が初めて構築されたことは大きな成果である。また、組換え体を作出するためにはカワラタケにおける発現ベクタ-の開発が不可欠である。そこで、カワラタケラッカ-ゼIII遺伝子のプロモ-タ-を含む遺伝子上流域と3'末端非翻訳領域を含む遺伝子断片を用い、この両者の間に制限酵素部位(EcoRVとSmaI)を導入した。このように作成したプロモ-タ-及びタ-ミネ-タ-部位をプラスミドpHN134(前年度このプラスミドを用いて外来遺伝子の導入に成功している。)に連結し、新たな発現ベクタ-(pHNLPT)を構築した。このベクタ-にリグニン分解強化

遺伝子であるβーエ-テラ-ゼ(リグニンの最も大量に存在する単位間結合を切断する酵素)を組込むため、βーエ-テラ-ゼ遺伝子のSD配列近傍にEcoRV部位を導入し、βーエ-テラ-ゼ発現ベクタ-の構築に成功した。次年度は組換え体の作出と評価の検討を行う。本年度の研究目標はカワラタケにおける安定した形質転換法の確立と形質転換体の遺伝子解析による遺伝子導入の確認と発現の検出である。まず,カワラタケの導入体として安定したプロトプラストが必要である。本実験ではサッカロースで浸透圧を調整し,OSSMY培地で培養すると,通常の1%NOVOZYMEとCELLULASE ONOZUKAの処理によって12%の再生率を得た。また,組換え体のスクリーニングのためのG418の感受性レベルの実験では,プロトプラストの再生はGENETICINの濃度25mg/lで,カワラタケの菌系の生育は100150mg/lで抑制され,200mg/lで完全に抑制することが出来た。調整したプロトプラストをポリエチレングリコールを用いる常法により,形質転換した。導入プラスミドはpHN134で,これはG418に対する耐性を付与出来る性質を持つ。そこで再生されたG418耐性株がAΦ(G418耐性遺伝子)の導入による形質転換体であるかどうかを調べるために,PCR法とサザンブロットを行った。PCR法では数種の形質転換体に574bpの増幅したAHPI断片を見出すことが出来た。また,数種のG418耐性株にサザンブロットを行い,遺伝子導入の有無を検定した。プローブにはAPHIのXhoIHindIII 0.5Kbpの断片を用いたが,ハイブリダイズするバンドが認められた。これらの事実はG418耐性株にほぼ確かにAPHIが染色体に導入されていることを示している。他方,発現ベクターpLPTにligE(β-エーテラーゼ遺伝子)を挿入したpLPT-LEベクターを用い,カワラタケの形質転換体の作出を行った。まず,この遺伝子を保有しているかどうか確認するため,サザンブロット分析を行い導入を確認した。さらに発現を調べるため,形質転換体のβ-エーテラーゼ活性を調べたが検出されなかった。
福祉・介護サービスの市場化とガバナンスの変容に関する国際比較研究

研究代表者の平岡が研究の全体を総括し、前年度に引き続き、主要な比較対象国別(スウェーデン、イギリス、台湾、イタリア、韓国、フランス)、テーマ別(行財政との関連、公共経営手法、非営利・協同部門のあり方、家族・地域・宗教団体との関連、福祉・介護労働との関連、福祉制度改革)の役割分担に基づき、研究を推進した。最終年度であるため、これまで行った文献研究と調査・資料収集に基づいて研究成果をとりまとめることに重点をおいたが、イギリスにおいてケアの市場化とケアの質に関する補足的な資料収集を行うとともに、主要な比較対象国との対比において分析が必要と考えられたギリシャに関する文献の検討と翻訳を行った。研究成果の発表としては、まず、前年度に韓国で行った家族療養保護士を対象とするインタビュー調査に基づいて、日本と韓国における家族介護労働の支払いと、ケアワークの規制に関する政策を比較検討した論文を学会誌で発表した。また、日本の介護保険制度における営利・非営利組織の機能、およびサービス提供体制の市場化に関して、国際的な学術集会で2件の報告を行った。さらに、2019年度に刊行される南欧の社会福祉に関する体系書に、本研究成果の一部が盛り込まれることとなっている。最終的な研究成果のとりまとめについては、研究組織メンバーによる会合を開催して、それぞれの研究成果を報告して討議を行い、それをふまえて研究成果報告書の提出に向けての準備を進めた。さらに、研究期間終了後に、研究成果の全体を盛り込んだ邦文の研究書を刊行することを計画しており、そのための打ち合わせを進めた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。研究代表者と研究分担者による打ち合わせを2回開催した。第1回打ち合わせにおいては、各自の研究の進捗状況を報告し情報交換を行うとともに、当初の計画通り、平岡が研究の全体を総括し、国別ケーススタディ及びテーマ別分析の役割分担を、次のとおりとすることを再確認した。すなわち、フランス、及び市場化と福祉制度改革の関連については平岡が担当、スウェーデン、及び市場化と福祉・介護分野の行政組織・財政との関連については斉藤が担当、イギリス、及び市場化とNPM型行政改革、新たな公共経営手法との関連については長澤が担当、台湾、及び市場化と非営利・協同部門の活動のあり方の関連については須田が担当、イタリア、及び市場化と家族、地域住民組織、宗教団体等との関連については小谷が担当、韓国、及び市場化と福祉・介護労働の関連については森川が担当することとし、年間を通して、各メンバーは、担当事項に関わる学術文献と政府文書等の資料の収集と分析を進めた。第2回の研究打ち合わせに際しては、海外研究協力者の金智美氏(韓国・慶南大学校)を招いて、高齢者介護サービスの市場化の日韓比較に関わる研究討議を集中的に行った。その成果に基づいて、このテーマに関わる含む分科会(シンポジウム)企画を作成し、社会政策学会2016年度春季大会の企画として採択された。このほか、研究代表者は、中国社会学会社会政策専門委員会大会において、介護保険をめぐる政策課題を総括的に検討した研究報告を行い、また東アジア社会政策ネットワーク大会においては、日本における介護サービスのガバナンスの持続と変化に焦点を当てた研究発表を行った。さらに、欧州社会政策研究ネットワーク大会では、準市場の類型論と政策移転論を用いて比較の視点から日本の介護サービスの市場化の特徴を明らかにした研究報告(contributed paper)を行った。おおむね平成27年度の交付申請時の研究実施計画に沿って研究を進めることができた。また、海外の学会大会において3件の研究報告を行うことができた。このことから、研究は、おおむね順調に進展していると判断した。研究代表者の平岡が研究の全体を総括し、国別ケーススタディ及びテーマ別分析について、前年同様の役割分担を行い、年度当初の研究実施計画に沿って、研究を推進した。研究代表者と研究分担者、研究協力者における研究会は、2回実施し、それぞれの分担事項に関する研究結果の中間報告を行うとともに、研究実施計画についての打ち合わせを行った。それぞれの分担事項については、主として学術文献と政府等の文書に基づく研究を、ほぼ予定どおり実施したが、韓国のケーススタディについては、海外研究協力者の協力により、政府機関等のヒアリング調査を実施するなど、研究が大きく進展した。研究成果の発表に関しては、関連する研究プロジェクトと共同で、社会政策学会大会においてシンポジウム形式での研究報告の場を設けることができた。2016年6月の同学会第132回大会では、「スウェーデン、韓国、日本における介護サービスの提供体制と自治体行政」と題する分科会を企画し、この三国の政策展開の比較検討を行った。この分科会では、スウェーデンの市場化改革における分権的性格、韓国の老人長期療養保険の保険者と自治体の関係、日本における自治体の役割の拡大などについての新たな知見が報告された。同年10月の同学会第133回大会では、「ケアの市場化と公共圏の再編」と題する分科会を企画し、ケアの市場化の展開の動向と課題を、公共圏の変容・再編過程との関連で検討した。この分科会では、イギリスの準市場構造の特性、市場原理と管理主義の観点からのみた日本の民営化政策等の知見が報告された。おおむね平成28年度の交付申請時の研究実施計画に沿って研究を進めることができた。また、雑誌論文2件、共著1件、国内学会で7件、国際学会および海外の学術集会で5件の研究成果の発表を行うことができた。

研究代表者の平岡が研究の全体を総括し、国別ケーススタディ及びテーマ別分析について、前年同様の役割分担を行い、年度当初の研究実施計画に沿って、研究を推進した。研究代表者と研究分担者、研究協力者における研究会は、2回実施し、それぞれの分担事項に関する研究結果の中間報告と研究実施計画についての打ち合わせを行った。国別ケーススタディに関しては、学術文献と政府等の文書による検討に加え、韓国・イギリス・ドイツにおいて、現地での調査・資料収集を行った。特に韓国では、「家族療養保護士」の仕組みについて、家族療養保護士自身の視点からの現状評価に関する実証データを得るため、家族療養保護士を対象とするインタビュー調査を実施し、インフォーマルなケアワークと市場の接合がもたらすインパクトについての貴重な一次資料を得ることができた。3年間の継続的な研究により、先行研究では明らかにされてこなかった重要な知見も得られている。例えば、(1)イギリスについては、インフォーマルケアワーカーの人数の増加と負担の増加等の問題、資源の地域間格差や対応戦略の違いにも着目して分析する必要があること、(2)日本と韓国におけるケアワーク市場の政策的統制の相違について、インフォーマルなケアワークとの(非)接合という観点からの比較が有効であることなどである。本年度は、研究成果の発表にも力を入れ、『社会政策』第9巻第2号の小特集「ケアの市場化と公共圏の再編」で社会サービス市場の理論と、イギリスにおける社会的ケアの市場化についての論文を発表したほか、社会政策学会第135回大会でテーマ別分科会「(ポスト)家族主義福祉レジームにおける脱家族化と高齢者ケアの変容」を企画し、本研究の成果を発表した。おおむね平成29年度の交付申請時の研究実施計画に沿って研究を進めることができた。また、研究成果の発表は、雑誌論文5件(うち1件は英文国際誌。掲載決定を含む)、学会発表は6件(うち国際学会3件)であった。このことから、研究は、おおむね順調に進展していると判断した。研究代表者の平岡が研究の全体を総括し、前年度に引き続き、主要な比較対象国別(スウェーデン、イギリス、台湾、イタリア、韓国、フランス)、テーマ別(行財政との関連、公共経営手法、非営利・協同部門のあり方、家族・地域・宗教団体との関連、福祉・介護労働との関連、福祉制度改革)の役割分担に基づき、研究を推進した。最終年度であるため、これまで行った文献研究と調査・資料収集に基づいて研究成果をとりまとめることに重点をおいたが、イギリスにおいてケアの市場化とケアの質に関する補足的な資料収集を行うとともに、主要な比較対象国との対比において分析が必要と考えられたギリシャに関する文献の検討と翻訳を行った。研究成果の発表としては、まず、前年度に韓国で行った家族療養保護士を対象とするインタビュー調査に基づいて、日本と韓国における家族介護労働の支払いと、ケアワークの規制に関する政策を比較検討した論文を学会誌で発表した。また、日本の介護保険制度における営利・非営利組織の機能、およびサービス提供体制の市場化に関して、国際的な学術集会で2件の報告を行った。
抗原受容体遺伝子の組換え認識配列に結合するRBP-Jk蛋白質の特異性の研究

両端にPRC用のプライマー部分を持ち中央に20塩基対のランダムな配列を導入したDNAを合成し、マウスの精製したRBP-Jk蛋白質と反応させてゲルシフトアッセイで蛋白質に結合したオリゴマーを回収しPCRで増幅する。このステップを繰り返してRBP-Jk蛋白質に強く結合するオリゴマーを得てその配列を決定したところ、結合オリゴマーはCGTGGGAAをコンセンサスとする配列を共有していることが明らかになった。このようにして得られたオリゴマーを標識してプローベとしゲルシフトアッセイを行なったところ、コンセンサス配列に近い配列を持つオリゴマーほど強く結合し、V(D)J組換えのシグナル配列プローベに比べて最大12倍強く結合した。この結果は、RBP-Jk蛋白質の認識配列はV(D)J-組換えのシグナルそのものではなくCGTGGGAAをコアとする配列であることを示している。このコア配列は、転写因子NF-kBの認識配列と類似している。実際、マウスのb-2-ミクログロブリン遺伝子プロモーターのNF-kB配列はRBP-Jk蛋白質と結合した。さらに、この配列に類似した配列をプロモーター領域に持つ遺伝子を核酸のデータベースの中から検索したところ、ショウジョウバエのEnhancer of Split遺伝子群のm8遺伝子がこの配列を持っていることが明らかになった。m8遺伝子は末梢神経系の発生に関与するneurogenic遺伝子の一つであり、遺伝学的解析からRBP-Jk遺伝子機能の標的遺伝子である可能性が高いことが示されている。これらの結果はRBP-Jk蛋白質は転写因子として機能している可能性を強く示唆している。マウスのRBP-Jk蛋白質がVDJ-組換え酵素であるかを調べるため、VDJ-組換えシグナルの各種ミュータントの精製RBP-Jk蛋白質との結合の強さを測定し、それぞれのミュータント配列の組換え活性の強さと比較した。ヘプタマー部位に変異を持つミュータントにおいては、RBP-Jkに対する結合力に対する結合力と組換え頻度の間に相関が認められた。しかし、スペーサーの長さを変えたミュータントは、組換え頻度は殆どゼロであるにもかかわらずすべてRBP-Jkに強く結合した。ヘプタマーの外側にあるBamHI酵素部位(GGATCC)の左側3塩基に変異を導入すると、結合力は強く低下した。以上の結果は、RBP-Jk蛋白質はヘプタマーの配列(CACTGTG)に加えてその外側の数塩基対を認識していることを示している。この結果は、RBP-Jk蛋白質の認識配列がVDJ-組換えのシグナル配列とは異なっていることを示している。RBP-Jk蛋白質が認識するコンセンサス配列を明らかにするため、中央部分にランダムな20塩基対の配列を持ち、その両外側にPCRによる増幅のための決まった配列を持つオリゴマ核酸を合成した。このオリゴマーを精製RBP-Jk蛋白質と反応させた後、RBP-Jkに結合したオリゴマーをゲルシフトアッセイで分離した。分離したオリゴマーをPCRで増幅した後さらにRBP-Jkと反応させ、蛋白質に結合したオリゴマーを分離した。このステップを繰り返し、RBP-Jkに強く結合するオリゴマーを得て、その塩基配列を調べた。この結果、RBP-Jk蛋白質はCGTGGGAAをコアとする塩基配列を認識していることが明らかになった。
FIB/SEMを用いた前立腺上皮細胞の超微細的な解析

前立腺上皮に存在する稀な細胞である神経内分泌細胞と成体幹細胞に注目して研究を進めた。神経内分泌細胞は、セロトニンやクロモグラニンAが汎用されているマーカーである。セロトニンやクロモグラニン陽性細胞は前立腺の腺房には存在せず、導管の基底側の尿道側に偏在していた。FIB/SEM tomographyを用いた分析では、尿道近傍の導管基底側に分泌顆粒を豊富に有する細胞を同定した。open typeの細胞は管腔に接する部位に微絨毛を豊富に有していた。closed typeの細胞は管腔と直接のコンタクトは認めず、管腔との間に介在する細胞の存在を確認した。成体幹細胞に関しては、現在分析を行っている。平成27年度の研究では、マウスの前立腺組織を用いて前立腺の基底細胞に存在すると言われている前立腺幹細胞の局在や神経内分泌細胞の局在を免疫組織科学染色を用いて検証している。近年、前立腺幹細胞としてSca1(+) CD49f(+)Trop2(+)陽性細胞とSca1(+)CD44(+)CD133(+)CD117(+)陽性細胞が候補として考えられている。さらに、単離されたCD117陽性細胞1個から前立腺組織を再生できるとの報告もあり、その細胞の局在は非常に重要であると考えているが明らかにされていない。前立腺の幹細胞はその基底細胞に存在すると考えられているが、Sca1(+)Trop2(+)細胞は前立腺部尿道近傍の導管分泌上皮細胞に陽性であり、さらにCD49fは基底細胞外側の基底膜に陽性を示し従来言われてきたものと異なる結果が得られている。それらの細胞と上皮や間質との位置関係を調べるために、上皮細胞のマーカーであるサイトケラチン8(分泌上皮細胞に特異的に染色される)とサイトケラチン5(基底細胞に特異的に染色される)、間質細胞のマーカーであるα-smooth muscle actinやVimentin、基底膜や筋膜に特異的なマーカーであるlamininとの多重染色も行っている。CD117は、尿道平滑筋内に存在し細い筋状に延びる細胞に陽性である。しかし、前立腺内部における局在は詳細に検証を行っている段階である。また、CD44やCD133陽性細胞の局在は詳細に検証中であり、現時点では結果は出ていない。上記の細胞の局在を免疫染色を用いて明らかにすることによって、その細胞をターゲットとしたFIB/SEMによる観察を詳細に行う予定である。臨床との兼ね合いもあり、時間的な制約が多くなってしまった。また、年度の前半は電子顕微鏡で前立腺組織の検証を行ったが、ターゲットとなる細胞を絞り込めなかったために研究が思うように進まなかったことも進捗状況に影響を及ぼした。現在は免疫染色でターゲットを絞り込んでいる状況であり、平成27年後半より研究の進む速度が上がっている。現在は、前立腺基底細胞内に存在する神経内分泌細胞や幹細胞の形態と分布を免疫組織科学的、電子顕微鏡的にマウスを用いて解析を行っている。神経内分泌細胞は、前立腺導管の尿道近傍に密に分布しており様々な形態をしていることが判明している。その細胞は、セロトニン、クロモグラニンA、シナプトフィジン、NSE、CD56等に陽性を示すが全ての抗体に対し反応するわけではないので複数の機能を有しているのではないかと考えられる。また、ソマトスタチンの抗体に対しては全く反応しない。従来、前立腺の神経内分泌細胞はopen typeとclosed typeの二種類存在するとされてきたがFIB/SEMを用いて三次元的に解析を行うと、二次元ではclosed typeの神経内分泌細胞と見える細胞も前立腺の管腔内に伸びており、実際はopen typeであることが多いことが分かった。従来言われてきた事が本当かどうか解析する細胞数を増やして研究を行っている。前立腺の幹細胞に関しては、従来2つの系統の細胞が有力視されてきている。SCA1(+)CD49f(+)TROP2(+)、SCA1(+)CD44(+)CD133(+)c-kiit(+)の細胞である。それぞれの抗体は特徴的な部位に反応し、それを組み合わせる事によって幹細胞の位置を同定することを試みている。しかし、抗体の条件等から多重染色を上手に組み合わせることが困難なこともあり研究の課題となっている。実際の計画よりも少し遅れている。理由は、研究に割く時間が想像以上に限られてしまった事と純粋に研究が行き詰まって停滞した時期があったとが挙げられる。マウス前立腺を用いて、前立腺上皮細胞の解剖学的研究を行った。前立腺上皮細胞は主に腺上皮細胞と基底上皮細胞が存在しているが、稀に神経内分泌細胞や成体幹細胞が存在している。今回は、その稀に存在する細胞を解剖学的に追求した。まず、神経内分泌細胞の主要なマーカーであるセロトニンとクロモグラニンAを用いてその分布を確認した。その結果、神経内分泌細胞は尿道近傍の前立腺導管に偏って存在していた。腺房に近い領域の導管にも少数の細胞が存在していたことを確認したが腺房内にはその存在は確認できなかった。また、代表的な神経内分泌マーカーであるシナプトフィジン、CD56、ニューロン特異的エノラーゼは7090%の割合でセロトニンと共発現していた。

各種神経内分泌因子についても検討したが、ヒスタミン、ガストリン放出ペプチド、カルシトニン関連蛋白、コレシストキニンがセロトニンと共発現していた。また、過去の報告において発現が確認されていた副甲状腺ホルモン関連ペプチド、血管内皮細胞増殖因子、バゾプレッシン、ソマトスタチン等は発現を認めなかった。上皮や間質の関連蛋白についても検討したが、過去の報告と異なり腺上皮細胞のマーカーであるサイトケラチン8/18を発現していた。性ホルモン受容体の発現も確認したが、その発現は認めなかった。細胞接着因子であるE-カドヘリンも腺上皮細胞との間に発現しており、腺上皮細胞との間に極性があることも確認した。電子顕微鏡的に超微細構造も確認を行った。過去の報告とおり、腺管内腔とコンタクトがあるopen typeとコンタクトがないclosed typeの2種類のタイプが存在することを確認した。open typeの細胞は腺管内腔と接する部位に微絨毛が豊富に存在することを確認した。closed typeの細胞は腺管内腔と直接コンタクトはないが、その間を介在する細胞の存在を確認した。前立腺上皮に存在する稀な細胞である神経内分泌細胞と成体幹細胞に注目して研究を進めた。神経内分泌細胞は、セロトニンやクロモグラニンAが汎用されているマーカーである。セロトニンやクロモグラニン陽性細胞は前立腺の腺房には存在せず、導管の基底側の尿道側に偏在していた。FIB/SEM tomographyを用いた分析では、尿道近傍の導管基底側に分泌顆粒を豊富に有する細胞を同定した。open typeの細胞は管腔に接する部位に微絨毛を豊富に有していた。closed typeの細胞は管腔と直接のコンタクトは認めず、管腔との間に介在する細胞の存在を確認した。成体幹細胞に関しては、現在分析を行っている。現在進行中の免疫染色で、前立腺の幹細胞や神経内分泌細胞の局在や分布を明らかにする。そして、そのターゲットなる細胞を詳細に観察するために電子顕微鏡を用いる。まずは表面観察で細胞の詳細な局在を観察した後に、FIB/SEMを用いて細胞の3D再構築を行う。3Dで細胞を観察することで、その細胞の形態や周囲臓器や組織との位置関係を確認する。現在は、研究の筋道も見えており着実に実施していく状況である。出来る限り研究の時間を割き、目標設定を明確にして研究を進めていく。泌尿器科学実験動物や試薬(抗体等)の購入額が当初の予定額よりも安く抑えられたため、その差額が繰越金となってしまった。計画的に研究費を使用したが、残金を出してしまった。現在行っている前立腺組織の免疫染色に使用する実験動物や抗体等に使用する予定である。また、前立腺の超微細構造を確認するために用いる電子顕微鏡のラーニングコストにも使用する計画である。実験動物の購入、免疫染色や電子顕微鏡にかかる諸経費、学会発表や学会旅費、論文作成等に使用する。
損傷修復型スマート床義歯の開発

形状記憶合金繊維を埋め込んだ床用レジンの損傷回復においては、繊維の収縮時に繊維-レジン界面ですべりが生じることから、界面せん断すべり抵抗が損傷修復機能に大きく影響する。一方で、繊維埋め込み型複合材料の強度に対しては界面接着強さが大きく影響することが知られている。このことから、スマート床義歯の高性能化においては界面接着強さが大きく、界面剥離後のせん断すべり抵抗は小さい界面が望ましいと予想される。界面接着強さの向上には、繊維表面粗さを大きくすることや界面接着プライマーを適用することが効果的であるとされ、一方、界面せん断すべり抵抗を小さくするには繊維表面粗さは小さい方が望ましい。このことから、表面粗さが小さい繊維に対して接着効果の大きいプライマーを適用することが、スマート床義歯の高性能化には有利と考えられる。しかしながら、プライマーを適用した場合の界面せん断すべり抵抗に関する知見はあまりなく、その効果を調べる必要がある。そこで、歯科臨床で用いられている金属-レジン接着プライマーを適用した形状記憶合金繊維埋め込み床用レジン試料の特性を比較し、界面特性を検討した。その結果、1.繊維表面粗さを大きくすると、試料の曲げ強さは大きくなる。2.繊維表面粗さを大きくすると、試料の修復精度は低下する。3.接着プライマーを適用すると、試料の曲げ強さはやや大きくなる。4.接着プライマーを適用すると、試料の修復精度が変化しない場合と向上する場合がある。ことがわかった。接着プライマーの種類によって界面せん断すべり抵抗を減少させるものと、変化がないものがある理由にっいては現状では不明であるが、臨床で使用可能なプライマーの適用によりスマート床義歯の高性能化が図れることは、実用化に向けて有利な点である。臨床で用いられる加熱重合型義歯床用アクリルレジンにニッケルチタン合金繊維を埋め込んだ試料を作成し、曲げ破断後加熱することで形状を回復させ、即時重合型アクリルレジンを用いて修復した後の形状変化と強度変化について検討した。その結果、以下の知見を得た。1.繊維を埋め込むことによる強度の変化は、修復前後ともに認められなかった。強度増加効果がなかったのは繊維埋め込み本数が少なかったことと、繊維-レジン界面強度が低かったことによると考えられた。修復後の強度を低下させなかったことから、埋め込んだ繊維は修復の妨げにならないと考えられた。2.埋め込み繊維本数を変化させた試料の、修復後の形状変化には有意な差が認められなかった。このことから埋め込み繊維本数を最小化しても充分な形状回復効果が得られると考えられた。3.繊維をレジン中に手で埋め込んだ試料と繊維を餅状レジンで挟み込んだ試料とを比較した結果、修復後の形状変化の平均値に有意差は認められなかったが、手で埋め込んだ試料は非常に大きなデータの分散を示した。この原因は、手で埋め込んだ試料ではレジン中で繊維の位置が偏りやすいためと考えられた。修復後の形状変化の安定性を向上させるためには、レジン中の繊維位置を均等に分散させる埋め込み方法の開発が重要と考えられた。4.レジンのみの試料と繊維を埋め込んだ試料とを比較した結果、修復後の形状変化に有意差は認められなかったが、平均値ではレジンのみの試料は約1/3の値を示した。繊維を埋め込んだ試料の場合、繊維とレジンとの熱膨張係数差による変形が避けられないが、特にレジン中での繊維位置が偏っている場合に変形が顕在化しやすいため、レジン中での繊維位置の制御が損傷修復型スマート床義歯実用化の上で大きな課題であると考えられた。臨床で用いられる加熱重合型床用アクリルレジンにNiTi形状記憶合金、超弾性合金繊維を埋め込んだ試料を作成し、曲げ破断後加熱することで形状を回復させた際の形状変化について検討した。(1)形状記憶合金繊維に予歪を与えてから埋め込んだ試料では、レジン中の繊維配向が改善され審美性が向上した。また、繊維埋め込み後の加熱によってレジン中で予歪が開放された試験片では繊維端部に空隙や光学的歪が認められ審美性が低下していたが、予歪が開放されなかった試験片ではそのような欠陥は認められなかった。しかし、予歪が開放されなかった試験片では、破断後の加熱時に繊維の逆変態にともなう収縮が生じ試験片の顕著な変形が認められた。このような変形は床義歯の適合性を悪化させることから、繊維の予歪は試料作成中に開放する必要があることがわかった。(2)超弾性繊維を埋め込んだ試料では試験片のたわみ量が大きく、床義歯の適合性を低下させると考えられた。しかし繊維をレジンで挟み込んで試料中立面に設置した試験片ではたわみは微小であり、適合性に影響しないと考えられた。また、埋め込み試料では修復温度が高くなるとたわみ量が減少することがわかったが、これは同時に修復後の変形量が増加することであり修復の精度の点では問題であった。一方、挟み込み試料では修復温度によらず修復後の変形量は微小であった。また、両試料とも修復後のクラック幅自体は修復温度が高い程増加しており、修復温度を下げる必要が認められた。以上より、超弾性繊維を中立面に埋め込んだ試料は低温で修復することにより優れた修復精度を示すと考えられたが、床義歯中立面に繊維を設置することは臨床的には困難であることから、実用的ではないと考えられた。形状

記憶合金繊維を埋め込んだ床用レジンの損傷回復においては、繊維の収縮時に繊維-レジン界面ですべりが生じることから、界面せん断すべり抵抗が損傷修復機能に大きく影響する。一方で、繊維埋め込み型複合材料の強度に対しては界面接着強さが大きく影響することが知られている。このことから、スマート床義歯の高性能化においては界面接着強さが大きく、界面剥離後のせん断すべり抵抗は小さい界面が望ましいと予想される。界面接着強さの向上には、繊維表面粗さを大きくすることや界面接着プライマーを適用することが効果的であるとされ、一方、界面せん断すべり抵抗を小さくするには繊維表面粗さは小さい方が望ましい。このことから、表面粗さが小さい繊維に対して接着効果の大きいプライマーを適用することが、スマート床義歯の高性能化には有利と考えられる。しかしながら、プライマーを適用した場合の界面せん断すべり抵抗に関する知見はあまりなく、その効果を調べる必要がある。そこで、歯科臨床で用いられている金属-レジン接着プライマーを適用した形状記憶合金繊維埋め込み床用レジン試料の特性を比較し、界面特性を検討した。その結果、1.繊維表面粗さを大きくすると、試料の曲げ強さは大きくなる。2.繊維表面粗さを大きくすると、試料の修復精度は低下する。3.接着プライマーを適用すると、試料の曲げ強さはやや大きくなる。4.接着プライマーを適用すると、試料の修復精度が変化しない場合と向上する場合がある。ことがわかった。接着プライマーの種類によって界面せん断すべり抵抗を減少させるものと、変化がないものがある理由にっいては現状では不明であるが、臨床で使用可能なプライマーの適用によりスマート床義歯の高性能化が図れることは、実用化に向けて有利な点である。